2019-2020年高二选修化学反应原理等效平衡专题突破.doc

2019-2020年高二选修化学反应原理等效平衡专题突破一、等效平衡状态含义1、某一可逆反应，在一定条件（T、c、p）下，经过不同的途径建立平衡时，各组分的百分含量（质量百分含量、体积分数、物质的量分数）对应相等的状态互称为等效平衡状态（简称等效平衡）。比如，我们到达的目的地是郭店，可以从新郑或新村出发，也可以从郑州或龙湖出发，行走的方向可能相同也可能相反，走的途径不一样，路程也可能不相等，但最终目的是一样的，都是郭店，即都达到了相同的效果，就是等效的。2、判断“等效平衡”的方法（1）使用极限转化的方法将体系转化成同一方向的反应物或生成物。（2）观察有关物质的量是否相等或成比例。 3、等效平衡规律mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)条件反应前后气体分子数关系等效条件结果恒温恒容不相等m+np+q极限转化后对应物质的物质的量相等两次平衡时各组分百分含量、n、c均相同 相等m+np+q极限转化后对应物质的物质的量比值相等两次平衡时各组分百分量相同，n、c同比例变化 ，不一定相等恒温恒压不相等或相等极限转化后对应物质的物质的量比值相等两次平衡时各组分百分含量、c相同，n同比例变化 二、典例精析和变式演练（一）恒温恒压例1 、在一个盛有催化剂、容积可变的密闭容器中，保持一定温度和压强，进行以下反应：N2（g）+3H2(g) 2NH3(g) 。已知加入1molN2和4molH2时，达到平衡后生成amolNH3，在相同温度、压强下，保持平衡时各组分的体积分数变。对下列编号的状态，填写表中的空白。已知编号起始状态物质的量（mol）平衡时NH3物质的量N2H2NH3140a1.5601.5 a00.510.5 a1522 a解析：因转化率相同，故若都只加反应物，则起始量是几倍，则转化量是几倍，平衡量就是几倍，又因等压条件下物质的量之比等于体积之比，故起始量之比等于平衡量之比。和题干量之比是1.5，平衡之比就是1.5。的平衡量是题干平衡量的一半，则若没有NH3，只有N2、H2，则其物质的量应分别为0.5和2mol，又因1 mol NH3完全转化生成N20.5 mol，H21.5mol，故原来的N2、H2分别为0 mol 和0.5mol。可同理推得。例2、恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下发应：A（g）B（g）C（g）（1）若开始时放入1molA和1molB，到达平衡后，生成a molC，这时A的物质的量为 mol。（2）若开始时放入3molA和3molB，到达平衡后，生成C的物质的量为 mol。（3）若开始时放入x molA，2molB和1molC，到达平衡后，A和C的物质的量分别是ymol和3a mol，则x mol，y mol。平衡时，B的物质的量 （选填一个编号）（甲）大于2 mol （乙）等于2 mol（丙）小于2 mol （丁）可能大于、等于或小于2mol作出此判断的理由是 。（4）若在（3）的平衡混合物中再加入3molC，待再次到达平衡后，C的物质的量分数是 。II若维持温度不变，在一个与（1）反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应。（5）开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成b molC。将b与（1）小题中的a进行比较 （选填一个编号）。（甲）ab （乙）ab （丙）ab （丁）不能比较a和b的大小作出此判断的理由是 。答案：（1） 1a（2） 3a（3） 2 33a D a的范围为：0ab解析：（1） A（ g） B（g） C（g） 平衡前： 1 1 0 变 化： a a a 平衡后： 1a 1a a （2）恒温恒压下，此平衡为等比： 故达平衡时，生成C应与（1）成比例，为3a mol A（ g） B（g） C（g） 平衡前： x 2 1 变 化： 1 1 1 平衡后： x1 y 3a 由平衡后C仍为3a mol，即与（2）中平衡状态相同，故有： x13 得：x 2 mol y 33a （4） 极值转化法：将3 mol C转化为A、B ： A（ g） B（g） C（g） 平衡前： 6 6 0 平衡后： 66a 6a 6a C的物质的量分数为： 6a（66a）（66a）6aa/（2a） 因百分含量不变，也可由（1）计算。练习1、在一个活塞式的反应容器中，通入2molSO2和1molO2，于932K下发生化合反应并达到平衡，在保持恒温、恒压的条件下，再通入2molSO2和1molO2，下列叙述的内容完全正确的是（ ） AV正增大，V逆减小，平衡向正反应方向移动，SO3的百分含量增加BV正增大，V逆不变，平衡向正反应方向移动，SO3的百分含量增加CV正增大，V逆增大，平衡向正反应方向移动，SO3的百分含量增加D开始时V正增大，V逆减小，平衡向正反应方向移动；随后又逐渐恢复到原反应速率和原平衡状态，SO3的百分含量保持不变练习2、在甲、乙两容器中各盛一定量的碳和二氧化碳（甲：12g碳，22g二氧化碳。乙：20g碳，22g二氧化碳），在同温同压下进行反应，达到平衡时，两容器中二氧化碳的转化率的关系为（ ） A 甲大于乙 B 甲小于乙 C 甲等于乙 D 不能确定（二）、恒温恒容，左右气体系数相等例1、在一个固定容积的密闭容器中，保持一定温度进行以下反应：H2(g) + Br2(g) 2HBr(g) ，已知加入1 mol H2 和2molBr2，达到平衡时生成amol HBr。在相同条件下，且保持平衡时各组分的体积分数不变，对下列编号的状态，填写表中的空白：已知编号起始状态物质的量（mol）平衡时HBr物质的量H2Br2HBr120a2402 a00.510.5 amg(gm)2g4m(gm)a解析：计算方法同恒温恒压下的例一，起始量是几倍，则转化量是几倍，平衡量就是几倍，根据比例计算。中因gm，故HBr可以有或没有，可设其物质的量为x，令其完全转化，则H2物质的量为（m+0.5x）mol，Br2物质的量为（g +0.5x）mol，又因n(H2) ：n(Br2)=1：2，故（m+0.5x）：（g +0.5x）=1：2，解得x=2(g-2m) mol，即n(HBr)= 2(g-2m) mol，令HBr完全转化，H2总的物质的量为（g-m）mol其量是原H2的（g-m）倍，则其平衡量也为（g-m）倍，即(gm)a mol。练习1、在等温、等容条件下，有下列反应：2A(g)+2B(g) C(g)+3D(g)现分别从两条途径建立平衡：I：AB的起始浓度均为2mol/L; II： CD的起始浓度分别为2mol/L和6mol/L 。下列叙述正确的是（ ）AI、II 两途径最终达到平衡时，体系内混合气的百分组成相同BI、II两途径最终达到平衡时，体系内混合气的百分组成不相同C达到平衡后，I途径混合气体密度与II途径混合气体密度相同D达到平衡时，I途径的VA=II途径的VA练习2、某温度下，1molCO和1molH2O(气)在2L的密闭容器中发生：COH2OCO2H2的反应达到平衡，若在同样容器和温度下，起始时将1molCO2和1molH2投入，平衡时得到相同的各组分浓度，则下列各种起始投料量能得到相同平衡状态的是(单位：mol) （ ） ACO：1 H2O： 2 BCO：0.5 H2O：0.5 CO2：0.5 H2：0.5CCO：0.8 H2O：0.8 CO2：0.2 H2：0.2 DCO：0.1 H2O：0.1 CO2：0.9 H2：0.9练习3、在容积相同的两个密闭容器中A和B保持温度为423K，若同时向A、B中加入amol及bmol的HI气体，且ab，待反应：2HI（气）H2（气）I2（气），达到平衡时，下列说法正确的是 A从反应开始到达到平衡，所需时间tAtBB平衡时I2的浓度I2AI2BC平衡时I2蒸气在混合气体中的体积分数A容器中的大于B容器DHI的分解率a Aa B（三）、恒温恒容，左右气体系数不相等典例精析1、某温度下，向某密闭容器中加入1 mol N2和3 mol H2，使之反应合成NH3，平衡后测得NH3的体积分数为m。若温度不变，只改变起始加入量，使之反应平衡后NH3的体积分数仍为m。假设N2、H2、NH3的加入量（单位：mol）用x、y、z表示，应满足：（1）恒定温度、体积若x = 0，y = 0，则z =_； 若x = 0.75，y = _，则z =_；x、y、z应满足的一般条件是_。（2）恒定温度、压强 若x = 0，y = 0，则z =_；若x = 0.75，y = _，则z =_；x、y、z应满足的一般条件是_。解析：本题属于等效平衡类型的常见题型，常利用极值转化法； N2(g) 3 H2(g) 2 NH3(g)化学计量数： 1 3 2状态 0 0 z z2状态 0.75 y z 转化后： 0.75+z/2 y+3z/2 0 0.75+z/2 =1 z =0.5 y+3z/2 =3 y= 0.75 、由于恒温恒容下，该反应为系数变化的反应，需推一端量相等：故有： x+z/2=1 y+3z/2=3（2）在恒温恒压时，为等比： z可取任意值同（1）中同恒温恒压，故有： (x+z/2)/(y+3z/2)=1/3练习1、在容积相同的AB两个密闭容器中，分别充入2molSO2和1molO2，使它们在相同的温度下发生反应：2SO2O22SO3，并达到平衡。在反应过程中，若A容器保持体积不变，B容器保持压强不变，当A中的SO2的转化率为25时，则B容器中SO2的转化率应是( )（ ）A25 B25 C p +q ：恒容同时按原比例增加A、B的量，A、B的转化率都增大。 恒压同时按原比例增加A、B的量，A、B的转化率不变m +n p +q ：恒容同时按原比例增加A、B的量，A、B的转化率都减小。 恒压同时按原比例增加A、B的量，A、B的转化率不变m +n= p +q ：不论恒容还是恒压，同时按原比例增加A、B的量，A、B的转化率都不变。对于分解反应，要视反应前后物质的化学计量数而定m A(g) n B(g) + p C(g)m = n + p：不论如何改变反应物的浓度，反应物的转化率都不变。m n+ p：增加反应物的浓度时，反应物的转化率增大。对于两端都只有一种物质的反应，恒容条件下，不管加那端的物质，百分含量和转化率都用加压平衡向气体系数小的方向移动去分析。例：2NO2N2O4反应达到平衡后，不管加谁，若恒温恒容反应，达新平衡后，NO2百分含量减小，N2O4百分含量增大。4、计算技巧(1)差量法例在一个固定体积的密闭容器中，放入2molX和3molY，在一定条件下反应：4X(气)+3Y(气) 2Q(气)+nR(气)达到平衡后，容器内温度不变，容器内压强比原来增加5%，X的浓度减小1/3，则反应方程中的n值为（ C ） A、5 B、3 C、6 D、2解析：由题意可知反应向右进行，并且气体物质的量增大，则右边气体系数大，故2+n4+3，n5，大于5的只有6，故选C(2)极限法例在一定温度下的密闭容器中加入CO和H2O（气）各1mol当反应 CO+H2O（气） CO2+H2 达到平衡时生成0.5mol的CO2，若其它条件不变，再充入8molH2O（气）重新达到平衡时CO2的物质的量为 （ B ） A、0.5mol B、0.93mol C、1mol D、1.5mol解析：增加H2O的量，平衡右移，CO2必定增多，CO的转化率必定增大，之于增多大，无法判断，故CO的总转化量范围是0.5CO1，故CO2范围是0.5CO21，在其范围的都符合，故选B(3)守恒法例将1molA、2molB的混合物132g在密闭容器中反应：A（气）+2B（气） 2C（气）+2D（气）达到平衡后，测得A的转化率为30%，则平衡时混合气体的平均分子量为（ C ） A、44 B、48 C、40 D、52解析：因为反应前后均为气体，故气体质量始终不变，又因为反应向右进行，故气体物质的量必定增多，摩尔质量必定减小，不转化时平均摩尔质量是44，故应小于44，所以选C等效平衡习题答案：（一）1、D 2C (二)1A 2A 3D（三）1B 2C 3AC 4CD 5B综合练习1B 2C 3B领会规律，冷静分析，全面考虑，严谨思考，一定会学好！祝您成功！