苏教版-选修四-专题2 化学反应速率与化学平衡-专题综合“黄冈赛”一等奖

《等效平衡》教学指导(1)等效平衡问题可以用“三个两”来概括或帮助我们记忆，即：“两种反应”(反应前后气体分子数可变的反应和反应前后气体分子数不变的反应)，“两种条件”(恒温恒容和恒温恒压)，“两种等效”(投料相同和投料比相同)。(2)根据反应条件(恒温恒压或恒温恒容)以及可逆反应的特点(反应前后气体分子数是否相等)，可将等效平衡问题分成三类：①恒温、恒容条件下，反应前后气体分子数不相等的可逆反应：只要改变起始加入物质的物质的量，若通过可逆反应的化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量，若与原平衡相同，则两平衡等效(即投料相同，此法又称一边倒法)。举例：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(g)ABCD等效说明①2mol1mol00①③⑤互为等效平衡，表现在物质的量、质量、体积、物质的量浓度、组分百分含量(摩尔分数、质量分数、体积分数)相同②4mol2mol00③1mol0.5mol1.5mol0.5mol④01mol3mol1mol⑤003mol1mol②恒温、恒容条件下，反应前后气体分子数相等的可逆反应：只要换算到同一半边时，反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡相等，则两平衡等效(即投料比相同)。举例：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(s)ABCD等效说明①2mol1mol00①②③⑤互为等效平衡，表现在组分百分含量(摩尔分数、质量分数、体积分数)相同②4mol2mol00③1mol0.5mol1.5mol0.5mol④01mol3mol1mol⑤003mol1mol③恒温、恒压条件下，反应前后气体分子数任意型的可逆反应：只要按化学计量数换算到同一半边后，各物质的物质的量之比与原平衡相等，则两平衡等效(即投料比相同)。举例：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(g)ABCD等效说明①②③⑤互为等效平衡，表现在物质的量浓度、组分百分含量(摩尔分数、质量分数、体积分数)相同①2mol1mol00②4mol2mol00③1mol0.5mol1.5mol0.5mol④01mol3mol1mol⑤003mol1mol(3)三类等效平衡的比较：等效类型ⅠⅡ条件恒温、恒容恒温、恒容恒温、恒压起始投料“量”换算为同一半边时，投料相同换算为同一半边时，投料比相同换算为同一半边时，投料比相同对反应的要求任何可逆反应反应前后气体体积相等任何可逆反应平衡特点w相同相同相同c相同成比例相同(气体)n相同成比例成比例1．在恒温恒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)A和B的起始浓度均为2mol·L－1；(Ⅱ)C和D的起始浓度分别为2mol·L－1和6mol·L－1。下列叙述正确的是()A．(Ⅰ)和(Ⅱ)两途径最终达到平衡时，体系内各气体的物质的量分别相同B．达到平衡时，(Ⅰ)途径混合气体密度为(Ⅱ)途径混合气体密度的2倍C．(Ⅰ)和(Ⅱ)两途径最终达到平衡时，体系内各气体的体积分数分别相同D．达到平衡时，(Ⅰ)途径的反应速率v(A)等于(Ⅱ)途径的反应速率v(B)解析：选C化学方程式两边气体的物质的量相等，(Ⅰ)和(Ⅱ)是等效平衡，平衡时(Ⅱ)中各气体的物质的量是(Ⅰ)中的2倍，A、B错误，C项正确。平衡时，(Ⅰ)的压强小，反应速率小，D项错误。2．在一个固定体积的密闭容器中，加入2molA和1molB，发生反应：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(g)，达到平衡时，C的浓度为amol·L－1，若维持容器体积和温度不变，按下列四种配比加入起始物质，达到平衡后，C的浓度仍为amol·L－1的是()A．4molA＋2molBB．1molA＋1molB＋3molC＋1molDC．3molC＋1molD＋1molBD．3molC＋1molD解析：选D本题中的条件为恒容，反应特点为非等体积反应。此类题目的做法是运用“一边倒”的方法全部转化成反应物或生成物，各物质的物质的量分别与起始状态相同，达到的平衡即为等效平衡。2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(g)eq\a\vs4\al(起始物质的量/mol)2100A项/mol4200eq\a\vs4\al(等效后的B项/mol)3200eq\a\vs4\al(等效后的C项/mol)2200eq\a\vs4\al(等效后的D项/mol)2100则可选D。3．某温度下的密闭容器中发生如下反应：2M(g)＋N(g)2E(g)，若开始时只充入2molE(g)，达平衡时，混合气体的压强比起始时增大了20%；若开始时只充入2molM和1molN的混合气体，则达平衡时M的转化率为()A．20%B．40%C．60%D．80%解析：选C应用三段式解题：2M(g)＋N(g)2E(g)开始物质的量(mol):002改变物质的量(mol):2mm平衡物质的量(mol):2mm2－混合气体的压强比起始时增大了20%，得到eq\f(2m＋m＋2－2m,2)＝1.2，解得m＝0.4，若开始时只充入2molM和1molN的混合气体，和只充入2molE(g)，前后为等效平衡状态，达到相同的平衡状态。2M(g)＋N(g)2E(g)反应开始物质的量(mol):210改变量(mol):1.20.61.2平衡物质的量(mol):0.80.41.2则达平衡时M的转化率为：eq\f(1.2,2)×100%＝60%。4．在一定温度下，把2molSO2和1molO2通入一个固定容积的密闭容器里，发生如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中维持温度不变，令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量(mol)。如a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到一定程度时，反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时的完全相同，填写下列空白：(1)若a＝0，b＝0，则c＝________；(2)若a＝0.5，则b＝________和c＝__________；(3)a、b、c必须满足的一般条件是：(请用两个方程式表示，其中一个只含a和c，另一个只含b和c)__________、____________。解析：运用等效平衡“一边倒”法求解如下：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)原始物质的量/mol210起始物质的量/molabc等效起始的量/mola＋cb＋eq\f(c,2)0故①a＋c＝2