2020高考化学大一轮复习 第七章 化学反应速率和化学平衡 第2节 考点3“等效平衡”原理及其应用课

化学反应速率和化学平衡第七章第二节化学平衡考点3“等效平衡”原理及其应用栏目导航01夯实考点03真题体验·直击高考02考点突破04配套训练夯实考点11．等效平衡的含义在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，或是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)均相同。【知识梳理】2．等效平衡的判断方法(1)恒温恒容条件下反应前后体积改变的反应。判断方法：极值等量即等效。例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)①2mol1mol0②002mol③0.5mol0.25mol1.5mol④amolbmolcmol上述①②③三种配比，按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则SO2均为2mol，O2均为1mol，三者建立的平衡状态完全相同。④中a、b、c三者的关系满足：c＋a＝2，c2＋b＝1，即与上述平衡等效。(2)恒温恒压条件下反应前后体积改变的反应。判断方法：极值等比即等效。例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)①2mol3mol0②1mol3.5mol2mol③amolbmolcmol按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则①②中nSO2nO2＝23，故互为等效平衡。③中a、b、c三者关系满足：c＋ac2＋b＝23，即与①②平衡等效。(3)恒温条件下反应前后体积不变的反应。判断方法：无论是恒温恒容，还是恒温恒压，只要极值等比则等效，因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。例如：H2(g)＋I2(g)===2HI(g)①1mol1mol0②2mol2mol1mol③amolbmolcmol①②两种情况下，n(H2)∶n(I2)＝1∶1，故互为等效平衡。③中a、b、c三者关系满足c2＋a∶c2＋b＝1∶1或a∶b＝1∶1，c≥0，即与①②平衡等效。3．虚拟“中间态”法构建等效平衡(1)构建恒温恒容平衡思维模式。新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。(2)构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例，见图示)。新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。【思维深化】在恒温恒容条件下，可逆反应：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(s)ΔH＝－Q1kJ·mol－1(Q10)，起始物质的量如下表所示：序号ABCD①2mol1mol00②4mol2mol00③1mol0.5mol1.5mol0.5mol④01mol3mol1mol⑤003mol1mol(1)上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？(2)达到平衡后，①放出的热量为Q2kJ，⑤吸收的热量为Q3kJ，则Q1、Q2、Q3的定量关系为______________。【答案】(1)①②③⑤互为等效平衡，表现在各组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同；①③⑤完全等效，表现在达到平衡后物质的量、质量、体积、物质的量浓度、各组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同。(2)Q2＋Q3＝Q1考点突破2恒温恒容条件下等效平衡的应用★★★1．在一定温度下进行反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)，有以下3种不同的起始投料方式(容器容积相同)：H2(g)＋I2(g)2HI(g)①1mol1mol0mol②2mol2mol1mol③amolbmolcmol(1)试判断②和①是否是等效平衡。(2)①和②均达平衡时，H2的物质的量是否相同？物质的量浓度是否相同？(3)若使③和①成为等效平衡，则a、b、c应满足什么关系？【答案】(1)将②中HI转化到左半边反应物中，则n(H2)∶n(I2)＝(2＋0.5)mol∶(2＋0.5)mol＝1∶1，与①中比值相同，故二者是等效平衡。(2)①和②都达平衡状态时，②中H2的物质的量应是①中的2.5倍。物质的量浓度亦是①中的2.5倍。(3)若使①③等效，a、b、c三者关系应满足：(c2×1＋a)∶(c2×1＋b)＝1∶1或a∶b＝1∶1，c≥0。2．恒温恒压下，在一个容积可变的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g)C(g)，若开始时通入1molA和1molB，达到平衡时生成amolC。则下列说法错误的是()A．若开始时通入3molA和3molB，达到平衡时，生成的C的物质的量为3amolB．若开始时通入4molA、4molB和2molC，达到平衡时，B的物质的量一定大于4mol恒温恒压条件下等效平衡的应用★★★C．若开始时通入2molA、2molB和1molC，达到平衡时，再通入3molC，则再次达到平衡后，C的物质的量分数为a2－aD．若在原平衡体系中，再通入1molA和1molB，混合气体的平均相对分子质量不变【答案】B【解析】A项，开始时通入3molA和3molB，由于容器体积膨胀，保持恒压，相当于将三个原容器叠加，各物质的含量与原平衡中的相同，C的物质的量为3amol；B项，无法确定平衡移动的方向，不能确定平衡时B的物质的量一定大于4mol；C项，根据题给数据可算出达到平衡时C的物质的量分数为a2－a；D项，这种条件下混合气体的平均相对分子质量不变。恒温恒容、恒温恒压条件下等效平衡的综合应用★★★3．有甲、乙两容器，甲容器容积固定，乙容器容积可变。一定温度下，在甲中加入2molN2、3molH2，反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)达到平衡时生成NH3的物质的量为mmol。(1)相同温度下，在乙中加入4molN2、6molH2，若乙的压强始终与甲的压强相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为____________mol(从下列各项中选填序号，下同)；若乙的容积与甲的容积始终相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为____________mol。A．小于mB．等于mC．在m～2m之间D．等于2mE．大于2m(2)相同温度下，保持乙的容积为甲的一半，并加入1molNH3，要使乙中反应达到平衡时，各物质的体积分数与上述甲容器中达到平衡时相同，则起始时应加入________molN2和____________molH2。【答案】(1)DE(2)0.50【解析】(1)由于甲容器定容，而乙容器定压，它们的压强相等，达到平衡时，乙的容积应该为甲的两倍，生成的NH3的物质的量应该等于2mmol。当甲、乙两容器的容积相等时，相当于将建立等效平衡后的乙容器压缩，故乙中NH3的物质的量大于2mmol。(2)乙的容积为甲的一半时，要建立与甲一样的平衡，只有乙中的投入量是甲的一半才行，故乙中应该投入N2为1mol－0.5mol＝0.5mol，H2为1.5mol－1.5mol＝0mol。