等效平衡的三种情况高考化学培优练习.docx

等效平衡的三种情况高考化学培优练习.docx

《等效平衡的三种情况高考化学培优练习.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《等效平衡的三种情况高考化学培优练习.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

等效平衡的三种情况高考化学培优练习

等效平衡的三种情况

1．恒温恒容—（△n（g）≠0）投料换算成相同物质表示时量相同

典例1．在恒温恒容的密闭容器，发生反应：

3A（g）＋B（g）

xC（g）。

Ⅰ.将3molA和2molB在一定条件下反应，达平衡时C的体积分数为a；Ⅱ.若起始时A、B、C投入的物质的量分别为n（A）、n（B）、n（C），平衡时C的体积分数也为a。

下列说法正确的是（）

A．若Ⅰ达平衡时，A、B、C各增加1mol，则B的转化率将一定增大

B．若向Ⅰ平衡体系中再加入3molA和2molB，C的体积分数若大于a，可断定x>4

C．若x＝2，则Ⅱ体系起始物质的量应满足3n（B）>n（A）＋3

D．若Ⅱ体系起始物质的量满足3n（C）＋8n（A）＝12n（B），则可判断x＝4

2．恒温恒容—（△n（g）=0）投料换算成相同物质表示时等比例

典例2．某温度时，发生反应2HI（g）

H2（g）＋I2（g），向三个体积相等的恒容密闭容器A、B、C中，分别加入①2molHI；②3molHI；③1molH2与1molI2，分别达到平衡时，以下关系正确的是（）

A．平衡时，各容器的压强：

②＝①＝③

B．平衡时，I2的浓度：

②＞①＞③

C．平衡时，I2的体积分数：

②＝①＝③

D．从反应开始到达平衡的时间：

①＞②＝③

3．恒温恒压—投料换算成相同物质表示时等比例

典例3．已知：

T℃时，2H（g）＋Y（g）

2I（g）　ΔH＝－196.6kJ·mol－1。

T℃时，在一压强恒定的密闭容器中，加入4molH和2molY，反应达到平衡后，放出354kJ的热量。

若在上面的平衡体系中，再加入1molI气体，T℃时达到新的平衡，此时气体H的物质的量为（　　）

A．0.8molB．0.6molC．0.5molD．0.2mol

1．在恒温恒压的密闭容器中投入2molSO2和1molO2，发生反应：

2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）。

当达到平衡时，测得SO3体积分数为w%。

现在相同条件下，令a、b、c分别表示起始的SO2、O2和SO3的物质的量。

为达到等效平衡，则下列关于a、b、c的取值正确的是（）

a

b

c

A

2

1

1

B

1

1

0

C

1

0

1

D

0

1

2

2．在恒温恒容容器中发生反应2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g），起始时SO2和O2分别为20mol和10mol，达到平衡时，SO2的转化率为80%。

若从SO3开始进行反应，在相同的条件下，欲使平衡时各成分的体积分数与前者相同，则起始时SO3的物质的量及SO3的转化率分别为（　　）

A．10mol和10%B．20mol和20%C．20mol和40%D．30mol和80%

3．一定温度下，在3个体积均为1L的恒容密闭容器中发生反应CO（g）+H2S（g）=COS（g）+H2（g）ΔH＝akJ·mol−1达到平衡。

下列说法正确的是（　　）

容器编号

温度/K

物质的起始浓度/mol·L−1

物质的平衡浓度/mol·L−1

CO（g）

H2S（g）

COS（g）

H2（g）

COS（g）

1

T1

10.0

7.0

0

0

2.0

2

T1

5.0

3.5

0

0

3

T2

3.0

0

7.0

7.0

1.5

A．若T1＜T2，则a＞0

B．T1K时，该反应的平衡常数K＝0.1

C．容器1中CO的平衡转化率比容器2小

D．容器3中反应达到平衡后，再充入1.1molH2S（g）和0.3molH2（g），平衡正向移动

4．甲、乙、丙三个容器中最初存在的物质及数量如图所示，三个容器最初的容积相等，

温度相同，反应中甲、丙的容积不变，乙中的压强不变，在一定温度下反应达到平衡。

下列说法正确的是（　　）

A．平衡时各容器内c（NO2）的大小顺序为乙>甲>丙

B．平衡时N2O4的百分含量：

乙>甲＝丙

C．平衡时甲中NO2与丙中N2O4的转化率不可能相同

D．平衡时混合物的平均相对分子质量：

甲>乙>丙

5．在三个容积相同的恒容密闭容器中，起始时按表中相应的量加入物质，在相同温度下发生反应CH4（g）＋H2O（g）⇌CO（g）＋3H2（g）（不发生其他反应），CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如右下图所示

下列说法错误的是（）

A．该反应的ΔH>0，图中压强P1＜P2

B．起始时，容器Ⅱ中v（CH4）正

C．达到平衡时，容器Ⅰ、Ⅱ中CO的物质的量满足：

n（CO）Ⅱ<2n（CO）Ⅰ

D．达到平衡时，容器Ⅱ、Ⅲ中气体的总压强之比：

pⅡ∶pⅢ＝4∶5

6．一定温度下，在3个容积均为1.0L的恒容密闭容器中反应2H2（g）＋CO（g）

CH3OH（g）达到平衡，下列说法正确的是（）

容器

温度/K

物质的起始浓度/mol·L－1

物质的平衡浓度/mol·L－1

c（H2）

c（CO）

c（CH3OH）

c（CH3OH）

Ⅰ

400

0.20

0.10

0

0.080

Ⅱ

400

0.40

0.20

0

Ⅲ

500

0

0

0.10

0.025

A．该反应的正反应吸热

B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物的转化率比容器Ⅱ中的大

C．达到平衡时，容器Ⅱ中c（H2）大于容器Ⅲ中c（H2）的两倍

D．达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大

7．在一定温度下，已知可逆反应X（g）+3Y（g）

2Z（g），甲、乙两个恒温恒容的密闭容器中各物质浓度如下表所示：

X（g）

Y（g）

Z（g）

容器甲

初始浓度（mol/L）

2.5

y

0

平衡浓度（mol/L）

x

2.0

1.0

容器乙

t时刻浓度（mol/L）

3.0

2.0

2.0

下列有关正确的是（）

A．x=3.5，Y=3.5

B．平衡常数为1/6

C．乙容器t时刻v（正）（逆）

D．因温度相等，平衡常数相同，故容器甲与容器乙中反应能达到等效平衡状态

8．在体积固定的密闭容器中，加入2molA和1molB发生下列反应并且达到化学平衡状态，2A（g）+B（g）

3C（g）+D（g），平衡时C的浓度为amol·L−1。

若维持容器体积和温度不变，按下列4种方法配比作为起始物质充入该容器中，达到平衡后，C的浓度仍为amol·L−1的是（　　）

A．4molA+2molB

B．3molC+1molB+1molD+1molA

C．2molA+1molB+1molD

D．1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD

9．如图所示，隔板Ⅰ固定不动，活塞Ⅱ可自由移动，M、N两个容器中均发生反应：

A（g）+2B（g）

xC（g）ΔH=-192kJ·mol﹣1，向M、N中都通入1molA和2molB的混合气体，初始M、N容积相同，保持温度不变。

下列说法正确的是（　　）

A．若x=3，达到平衡后A的体积分数关系为φ（M）＞φ（N）

B．若x＞3，达到平衡后B的转化率关系为α（M）＞α（N）

C．若x＜3，C的平衡浓度关系为c（M）＞c（N）

D．x不论为何值，起始时向N容器中充入任意值的C，平衡后N容器中A的浓度均相等

10．甲胺（CH3NH2）是合成太阳能敏化剂的原料。

一定温度下，在三个体积均为2.0L的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应CH3OH（g）＋NH3（g）⇌CH3NH2（g）＋H2O（g），测得有关实验数据如下：

容器编号

温度/K

起始物质的量（mol）

平衡物质的量mol

CH3OH

NH3

CH3NH2

H2O

CH3NH2

H2O

I

530

0.40

0.40

0

0

0.30

II

530

0.80

0.80

0

0

III

500

0

0

0.20

0.20

0.16

下列说法正确的是（　　）

A．正反应的平衡常数K（Ⅰ）＝K（Ⅱ）

B．达到平衡时，体系中c（CH3OH）关系：

2c（CH3OH，Ⅰ）>c（CH3OH，Ⅱ）

C．达到平衡时，转化率：

α（NH3，Ⅰ）＋α（H2O，Ⅲ）=1

D．530K时，若起始向容器Ⅰ中充入CH3OH0.10mol、NH30.15mol、CH3NH20.10mol、H2O0.10mol，则反应将向逆反应方向进行

11．有Ⅰ～Ⅳ四个体积均为0.5L的恒容密闭容器，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中按不同投料比（Z）充入HCl和O2（如下表），加入催化剂发生反应4HCl（g）＋O2（g）

2Cl2（g）＋2H2O（g）；ΔH，HCl的平衡转化率（α）与Z和温度（t）的关系如图所示。

下列说法正确的是（）

容器

起始时

t/℃

n（HCl）/mol

Z

Ⅰ

300

0.25

a

Ⅱ

300

0.25

b

Ⅲ

300

0.25

4

A．ΔH<0，a<4

B．300℃该反应的平衡常数的值为64

C．容器Ⅲ某时刻处在R点，则R点的υ正>υ逆，压强：

p（R）

D．若起始时，在容器Ⅳ中充入0.25molCl2和0.25molH2O（g），300℃达平衡时容器中c（HCl）＝0.1mol·L－1

参考答案

一、等效平衡的三种情况

典例1．【答案】D

【解析】这是恒温恒容条件下的等效平衡，无论如何进行配比，只要把反应一端按反应计量数之比完全转化为另一端的物质后，相当于完全等同的起始量即可。

A项，A、B、C各增加1mol时，A与B不可能完全转化为C，加入的B相对量大，A的转化率增大，而B的转化率将减小，错误；B项，在Ⅰ平衡体系中再加入3molA和2molB，相当于增大了体系的压强，C的体积分数增大，说明平衡向正反应方向移动，正反应方向体积减小，x<4，错误；C项，假设C完全转化为A、B，则n（A）＋3/2n（C）＝3，n（B）＋1/2n（C）＝2，即3n（B）＝n（A）＋3，错误；D项，设C完全转化为A、B，则xn（A）＋3n（C）＝3x，xn（B）＋n（C）＝2x，即2xn（A）＋3n（C）＝3xn（B），正确。

典例2．【答案】C

【解析】根据等效平衡原理：

若1molH2与1molI2完全转化为HI，则HI为2mol，所以①和③是完全相同的等效平衡，所以二者的浓度、百分含量、压强、转化率等都一样；②与①相比增大了HI的量，该反应为反应前后气体体积不变的反应，增大HI的量，达到平衡时新平衡与原平衡相同，所以各物质的百分含量不变，但是浓度增大。

典例3．【答案】C

【解析】恒温恒压下，只要投料对应成比例，无论什么反应，平衡中各物质的量对应成比例，浓度、转化率、体积分数等相对量对应相等。

n（H）≈3.6mol，H转化率为90%。

再投料1molI时，相当于加入1molH和0.5molY，即最后状态可看成是投料5molH和2.5molY所建立的平衡。

甲乙二种投料对应成比例，在恒温恒压下，达到平衡时各气体的量也对应成比例，H转化率对应相等。

平衡时n（H）＝（4＋1）mol×（1－90%），n（H）＝0.5mol，C项正确。

二、对点增分集训

1.【答案】A

【解析】在恒温恒压的条件下，采取不同的投入物料的方式要达到与原来相同的等效平衡，可以用转换的方法，把生成物全部转化为反应物，看物料比与原平衡的物料比是否相等，如果相等就是等效平衡。

A中将1mol的SO3全部转化为反应物可以生成SO2、、O2的物质的量分别为1mol、0.5mol，则SO2、、O2的总物质的量为3mol、1.5mol，SO2、、O2的物质的量之比为2∶1，与原来的2molSO2和1molO2的比相等，所以是等效平衡，A对；B中SO2、、O2的物质的量比为1∶1，与原来的2∶1不相等，故不是等效平衡，B错；C中将1mol的SO3全部转化为反应物，可以生成SO2、、O2的物质的量分别为1mol、0.5mol，则SO2、、O2的物质的量分别为：

2mol、0.5mol，SO2、、O2物质的量之比与原来的2∶1不相等，故不是等效平衡，C错；D中将2mol的SO3全部转化为反应物，可以生成SO2、、O2的物质的量分别为2mol、1mol，则SO2、、O2的物质的量分别为：

2mol、2mol，SO2、、O2物质的量之比为1∶1，与原来的2∶1不相等，故不是等效平衡，D错。

2.【答案】B

【解析】气体分子数不等的可逆反应，在恒温恒容时，只有投料对应相等，才能形成什么量都对应相等的全等效平衡；当投料对应成比例时，什么都不相等，也不对应成比例。

起始时SO2和O2分别为20mol和10mol相当于20molSO3，它们构成全等效平衡；参考状态中SO2的转化率为80%，参加反应SO2的物质的量为16mol，生成了16molSO3；当起始物质是SO3时，参加反应的为20mol－16mol＝4mol，转化率为20%，B项正确。

由此可见，对于全等效平衡状态，从正反应和逆反应建立平衡时，计量数相同的反应物与生成物的转化率之和为100%，据此也可直接选定B项。

3.【答案】B

【解析】T1时CO（g）+H2S（g）=COS（g）+H2（g）

开始10700

转化2222

平衡8522

K1＝0.1；

容器1、2比较，温度相同，1看成2体积减小一半，压强增大，平衡不移动，二者为等效平衡；T2时CO（g）+H2S（g）=COS（g）+H2（g）

开始3077

转化5.55.55.55.5

平衡8.55.51.51.5

K2＝0.048；

A.若T1＜T2，由上述分析可知，升高温度K减小，平衡逆向移动，正反应为放热反应，则a<0，故A错误；B.由上述计算可知，T1K时，该反应的平衡常数K＝0.1，故B正确；C.容器1、2比较，温度相同，1看成2体积减小一半，压强增大，平衡不移动，二者为等效平衡，转化率相同，故C错误；D.容器3中反应达到平衡后，再充入1.1molH2S（g）和0.3molH2（g），此时c（CO）=8.5mol/L，c（H2S）=6.6mol/L，c（COS）=1.5mol/L，c（H2）=1.8mol/L，Qc=（1.8×1.5）/（8.5×6.6）=0.048=K，平衡不移动，故D错误。

4.【答案】B

【解析】2N

（g），A项，甲、丙为等效平衡，两者含有c（N

）是相等的，甲=丙，此反应是物质的量减少的，以乙为基准，然后恢复到原来的体积，体积增大，组分的物质的量浓度减小，平衡向逆反应方向移动，因此甲容器中c（N

）大于乙，即甲=丙>乙，故错误；B项，根据选项A的分析，

的百分含量：

甲=丙<乙，故正确；C项，甲和丙为等效平衡，两者转化率之和等于1，如果转化率等于50%，则两者相等，故错误；D项，甲和丙为等效平衡，平均相对分子质量相等，即甲=丙，乙中的

的转化率大于甲中，气体总质量不变，乙中的气体的物质的量小于甲中，即乙中气体平均摩尔质量大于甲，因此有乙>甲=丙，故错误。

5.【答案】D

【解析】A项、该反应是一个气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，由图可知压强P2>P1，故A正确；B项、由容器Ⅰ中数据可知，平衡时CH4、H2O、CO、H2的浓度依次为

mol/L、

mol/L、

mol/L、

mol/L，则平衡常数K=

=

=

，温度不变，平衡常数不变，容器Ⅱ中浓度熵Qc=

=

=

>K，平衡向逆反应方向移动，则v（CH4）正

0.2mol、0、0，容器Ⅲ中CH4、H2O、CO、H2的起始物质的量依次为0.2mol、0.3mol、0、0，起始时两容器总压强之比pⅡ∶pⅢ＝4∶5，容器Ⅲ相对于容器Ⅱ的条件变化为增大H2O的浓度，平衡向气体体积增大的正反应方向移动，容器压强增大，则平衡时两容器总压强之比pⅡ∶pⅢ<4∶5，故D错误。

6.【答案】D

【解析】对比容器Ⅰ和Ⅲ可知两者投料量相当，若温度相同，最终建立等效平衡，但Ⅲ温度高，平衡时c（CH3OH）小，说明平衡向逆反应方向移动，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，A错误；Ⅱ相对于Ⅰ成比例增加投料量，相当于加压，平衡正向移动，转化率提高，所以Ⅱ中转化率高，B错误；不考虑温度，Ⅱ中投料量是Ⅲ的两倍，相当于加压，平衡正向移动，所以Ⅱ中c（H2）小于Ⅲ中c（H2）的两倍，C错误；对比Ⅰ和Ⅲ，若温度相同，两者建立等效平衡，两容器中速率相等，但Ⅲ温度高，速率更快，D正确。

7.【答案】C

【解析】甲中：

X（g）+3Y（g）

2Z（g）

初始浓度（mol/L）2.5y0

变化浓度（mol/L）0.51.51.0

平衡浓度（mol/L）x2.01.0

A、x=2.5-0.5=2.0，Y=3.5，故A错误；B、k=12/（2×23）=1/16故B错误；C、Qc=22/（3×23）=1/6>K，反应逆向进行，乙容器t时刻v（正）

8.【答案】D

【解析】开始加入4molA+2molB，相当于在加入2molA和1molB达平衡后，再加入2molA和1molB，平衡向正反应进行，平衡时C的浓度大于amol·

，但转化率降低，故C的浓度小于2amol·

，故A错误；开始加入3molC+1molB+1molD+1molA，将3molC、1molD按化学计量数转化到左边可得2molA、1molB，故等效为开始加入3molA+2molB所到达的平衡，则平衡时C的浓度不等于amol·

，故B错误；开始加入2molA+1molB+1molD，等效为在加入2molA和1molB达平衡后，再加入1molD，平衡向逆反应进行，平衡时C的浓度小于amol·

，故C错误；开始加入1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD，将1.5molC+0.5molD按化学计量数转化到左边可得1molA、0.5molB，故等效为开始加

入2molA+1molB所到达的平衡，与原平衡为等效平衡，故D正确。

9.【答案】D

【解析】M容器是恒温恒容下建立的平衡，N容器是恒温恒压下建立的平衡；A项，若x=3，由于反应前后气体体积不变，N容器建立的平衡与恒温恒容下建立的平衡等效，所以达到平衡后A的体积分数关系为φ（M）=φ（N），故A错误；B项，若x＞3，由于反应后气体体积增大，N容器建立的平衡相当于恒温恒容下建立的平衡扩大容器体积，压强减小，平衡正向移动，B的转化率增大，所以达到平衡后B的转化率关系为α（M）＜α（N），故B错误；C项，若x＜3，由于反应后气体体积减小，N容器建立的平衡相当于恒温恒容下建立的平衡缩小容器体积，压强增大，平衡正向移动，C的平衡浓度增大，所以C的平衡浓度关系为：

c（M）＜c（N），故C错误；D项，恒温恒压下，x不论为何值，起始时向N容器中充入任意值的C，一边倒后，A与B的物质的量之比都是1∶2，为等效平衡，反应物的浓度相同，即平衡后N容器中A的浓度均相等，故D正确；故选D。

10.【答案】A

【解析】A.正反应的平衡常数K（Ⅰ）＝K（Ⅱ）＜K（Ⅲ），故A正确；B.容器Ⅰ和容器Ⅱ为等温等容，起始量为2倍关系，由于该反应为气体体积不变的反应，增大压强，平衡不发生移动，则达到平衡时，体系中c（CH3OH）关系：

2c（CH3OH，Ⅰ）=c（CH3OH，Ⅱ），故B错误；C.容器Ⅰ和容器Ⅲ温度不同，若容器Ⅲ温度也为530K，则能建立等效平衡，此时应有α（NH3，Ⅰ）＋α（H2O，Ⅲ）=1，由于容器Ⅲ温度低于530K，降低温度平衡正向移动，而容器Ⅲ是从逆反应方向建立平衡，则转化率减小，所以达到平衡时，转化率：

α（NH3，Ⅰ）＋α（H2O，Ⅲ）＜1，故C错误；D.530K时，若起始向容器Ⅰ中充入CH3OH0.10mol、NH30.15mol、CH3NH20.10mol、H2O0.10mol，Qc=

=0.67＜9，则反应将向正反应方向进行，D错误。

11.【答案】A

【解析】A．图像中HCl转化率随温度升高而减小，说明升温平衡逆向移动，正反应为放热反应ΔH＜0，增大氧气的物质的量，可促进HCl的转化，即投料比越小，HCl转化率越大，可知a＜4＜b，故A正确；B．300℃时，Z=

=4，n（HCl）=0.25mol，n（O2）=0.0625mol，体积为0.5L，c（HCl）=0.5mol/L，n（O2）=0.125mol/L，HCl转化率80%，HCl的变化量为0.5mol/L×80%=0.4mol/L，

4HCl（g）+O2（g）⇌2Cl2（g）+2H2O（g）

起始量（mol/L）     0.5    0.125      0         0       

变化量（mol/L）0.4       0.1      0.2      0.2

平衡量（mol/L）    0.1     0.025      0.2   0.2

K=

=640，故B错误；C．容器III，Z为4，平衡转化率为80%，R点温度与Q点相同，但转化率不同，转化率小于平衡时转化率，可知R点未达到平衡状态，反应正向进行，则R点的υ（正）＞υ（逆），此时压强大于平衡状态下的压强：

p（R）＞p（Q），故C错误；D．若起始时，在0.5L容器Ⅳ中只充入0.25molCl2和0.25moIH2O（g），等效于在0.5L容器中充入0.5molHCl和0.125molO2，充入的HCl和O2物质的量为容器III的两倍，相当于在容器III的基础上增大压强，将体积缩小为原来的1/2，增大压强平衡正向移动，300℃达到平衡时0.1mol/L