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2020届高三精准培优专练十五 等效平衡的三种情况 化学 学生版

1、精准培优专练培优点十五 等效平衡的三种情况书写法一等效平衡的三种情况相关计算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)。.将3mol A和2 mol B在一定条件下反应,达平衡时C的体积分数为a;.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若向平衡体系中再加入3mol A和2mol B,C的体积分数若大于a,可断定x4C若x2,则体系起始物质的量应满足3n(B)n(A)3D若体

2、系起始物质的量满足3n(C)8n(A)12n(B),则可判断x42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2mol HI;3mol HI;1mol H2与1mol I2,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:B平衡时,I2的浓度:C平衡时,I2的体积分数:D从反应开始到达平衡的时间: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)H196.6 kJmol1。T时,在一压强恒定的密闭容器中,加入4mol H和2

3、mol Y,反应达到平衡后,放出354 kJ的热量。若在上面的平衡体系中,再加入1mol I气体,T时达到新的平衡,此时气体H的物质的量为()A0.8mol B0.6mol C0.5mol D0.2mol二对点增分集训1在恒温恒压的密闭容器中投入2mol SO2和1mol O2,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( )abcA211B110C101D0122在恒温恒容容器中发生反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g

4、),起始时SO2和O2分别为20 mol和10 mol,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()A10mol和10% B20mol和20% C20mol和40% D30mol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) HakJmol1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/molL1物质的平衡浓度/molL1CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g)COS(g)1T110.0

5、7.0002.02T15.03.5003T23.007.07.01.5A若T1T2,则a0BT1K时,该反应的平衡常数K0.1C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1.1mol H2S(g)和0.3mol H2(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

6、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H0,图中压强P1P2B起始时,容器中v(CH4)正v(CH4)逆C达到平衡时,容器、中CO的物质的量满足:n(CO)2n(CO)D达到平衡时,容器、中气体的总压强之比:pp456一定温度下,在3个容积均为1.0 L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/molL1物质的平衡浓度/molL

7、1c(H2)c(CO)c(CH3OH)c(CH3OH)4000.200.1000.0804000.400.200500000.100.025A该反应的正反应吸热B达到平衡时,容器中反应物的转化率比容器中的大C达到平衡时,容器中c(H2)大于容器中c(H2)的两倍D达到平衡时,容器中的正反应速率比容器中的大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)2.5y0平衡浓度(mol/L)x2.01.0容器乙t时刻浓度(mol/L)3.02.02.0下列有关正确的是( )Ax=3.5,

8、Y=3.5B平衡常数为1/6C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2mol A和1mol B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a molL1。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a molL1的是()A4mol A+2mol BB3mol C+1mol B+1mol D+1mol AC2mol A+1mol B+1mol DD1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol D9

9、如图所示,隔板固定不动,活塞可自由移动,M、N两个容器中均发生反应:A(g) +2B(g)xC(g) H=-192 kJmol1,向M、N中都通入1mol A和2mol B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(M)(N)B若x3,达到平衡后B的转化率关系为(M)(N)C若x3,C的平衡浓度关系为c(M)c(N)Dx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(

10、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molCH3OHNH3CH3NH2H2OCH3NH2H2OI5300.400.40000.30II5300.800.8000III500000.200.200.16下列说法正确的是()A正反应的平衡常数K()K()c(CH3OH,)C达到平衡时,转化率:(NH3,)(H2O,) = 1D530K时,若起始向容器中充入CH3OH 0.10mol、NH3 0.15mol、CH3NH2 0.10mol、H2O 0.10mol,则反应将向逆反应方向进行11有四个体积均为0.5 L的恒

11、容密闭容器,在、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);H,HCl的平衡转化率()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)/molZ3000.25a3000.25b3000.254AH0,a4逆,压强:p(R)p(Q)D若起始时,在容器中充入0.25mol Cl2和0.25mol H2O(g),300达平衡时容器中c(HCl)0.1molL1参考答案一、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

12、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1 mol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,在平衡体系中再加入3mol A和2mol B,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,x4,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

13、理:若1mol H2与1mol I2完全转化为HI,则HI为2mol,所以和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;与相比增大了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1mol I时,相当于加入1mol H和0.5mol Y,即最后状态可看成是投料5mol H和2.5mol Y所建立的平衡。甲乙

14、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)(41)mol(190%),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21,与原来的2mol SO2和1mol O2的比

15、相等,所以是等效平衡,A对;B中SO2、O2的物质的量比为11,与原来的21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21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11,与原来的21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,

16、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20mol SO3,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16mol SO3;当起始物质是SO3时,参加反应的为20mol16mol4mol,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)+

17、H2(g)开始 10 7 0 0转化 2 2 2 2平衡 8 5 2 2K10.1;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 3 0 7 7转化 5.5 5.5 5.5 5.5平衡 8.5 5.5 1.5 1.5K20.048;A. 若T1T2,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乙,故错误;B项,根据选项A的分析,N2O4的百分含量:甲=丙甲=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

18、压强P2 P1,故A正确;B项、由容器中数据可知,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,容器中浓度熵Qc=K,平衡向逆反应方向移动,则v(CH4)正v(CH4)逆,故B正确;C项、由等效平衡可知,容器中CH4、H2O、CO、H2的起始物质的量依次为0.2mol、0.2mol、0、0,则恒容条件下,容器相对于容器相当于增大压强,若平衡不移动,达到平衡时n(CO)=2n(CO),因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,则n(CO)2n(CO),故B正确;D项、由等效平衡可知,容器

19、中CH4、H2O、CO、H2的起始物质的量依次为0.2mol、0.2mol、0、0,容器中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pp45,容器相对于容器的条件变化为增大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ppK,反应逆向进行,乙容器t时刻v(正)v(逆),故C正确;D、将乙中生成物全转化为反应物,乙中相当于投入4mol x和5mol y,甲、乙两个恒温恒容的密闭容器要投料完全相同,才能形成等效平衡,故D错误;故选C。8. 【答案】D【解析】开始加入4mol A+2mol B,相

20、当于在加入2mol A和1mol B达平衡后,再加入2 mol A和1 mol B,平衡向正反应进行,平衡时C的浓度大于amolL-1,但转化率降低,故C的浓度小于2amolL-1,故A错误;开始加入3mol C+1mol B+1mol D+1mol A,将3mol C、1 mol D按化学计量数转化到左边可得2mol A、1mol B,故等效为开始加入3mol A+2mol B所到达的平衡,则平衡时C的浓度不等于amolL-1,故B错误;开始加入2mol A+1mol B+1 mol D,等效为在加入2mol A和1mol B达平衡后,再加入1mol D,平衡向逆反应进行,平衡时C的浓度小于

21、amolL-1,故C错误;开始加入1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol D,将1.5 mol C+0.5 mol D按化学计量数转化到左边可得1 mol A、0.5 mol B,故等效为开始加入2 mol A+1 mol B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(M)=(N),故A错误;B项,若x3,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

22、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(M)(N),故B错误;C项,若x3,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12,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()K()K(),故A正确;B. 容器和容器为等温等容,起始量为2倍

23、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,)=c(CH3OH,),故B错误;C. 容器和容器温度不同,若容器温度也为530K,则能建立等效平衡,此时应有(NH3,)(H2O,)=1,由于容器温度低于530K,降低温度平衡正向移动,而容器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:(NH3,)(H2O,)1,故C错误;D. 530K时,若起始向容器中充入CH3OH 0.10 mol、NH3 0.15 mol、CH3NH2 0.10 mol、H2O 0.10 mol,Qc=0.679,则反应将向正反

24、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H0,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a4b,故A正确;B300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0.5 mol/L80%=0.4 mol/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

25、 0.1 0.2 0.2平衡量(mol/L)0.1 0.0250.2 0.2K=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(正)(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0.5 L容器中只充入0.25mol Cl2和0.25moI H2O(g),等效于在0.5L容器中充入0.5mol HCl和0.125mol O2,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/Lc(HCl)0.2mol/L,故D错误。12