第36讲等效平衡及其应用（原卷版）-2023年高考化学复习

备战2023年高考化学【一轮·夯实基础】复习精讲精练第36讲等效平衡及其应用【复习目标】1．了解等效平衡的含义；2．掌握利用等效平衡来解决平衡问题。【知识精讲】1．等效平衡的含义在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)下，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，还是正、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。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，eq\f(c,2)＋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)①2mol3mol0②1mol1.5mol2mol③amolbmolcmol按化学方程式的化学计量数关系均转化为反应物，则①②中eq\f(n（SO2）,n（O2）)＝eq\f(2,3)，故互为等效平衡。③中a、b、c三者关系满足：eq\f(c＋a,\f(c,2)＋b)＝eq\f(2,3)，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，只要极值等比即等效，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eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(c,2)＋a))∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(c,2)＋b))＝1∶1或以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。4．等效平衡判断“四步曲”eq\x(第一步，看)观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应是反应前后气体体积不变的可逆反应还是反应前后气体体积改变的可逆反应；eq\x(第二步，挖)挖掘反应条件，是恒温恒容还是恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器；eq\x(第三步，倒)采用一边倒法，将起始物质按可逆反应化学计量数之比转化成同一边的物质；eq\x(第四步，联)联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否为等效平衡。【例题1】已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－197kJ·mol－1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：(甲)2molSO2和1molO2；(乙)1molSO2和0.5molO2；(丙)2molSO3。恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是()A．容器内压强p：p甲＝p丙>2p乙B．SO3的质量m：m甲＝m丙>2m乙C．c(SO2)与c(O2)之比为k：k甲＝k丙>k乙D．反应放出或吸收热量的数值Q：Q甲＝Q丙>2Q乙【例题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)2C(g)，达到平衡时，C的物质的量浓度为kmol/L，若维持容器体积和温度不变，按下列配比作为起始物质：①4molA＋2molB②2molA＋1molB＋2molC③2molC＋1molB④2molC⑤1molA＋0.5molB＋1molC(1)达到平衡后，C的物质的量浓度仍是kmol/L的是________。(2)若令a、b、c分别代表初始加入的A、B、C的物质的量，如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时完全相同，填写：Ⅰ.若a＝0，b＝0，则c＝________。Ⅱ.若a＝0.5，则b＝________，c＝________。Ⅲ.a、b、c的取值必须满足的一般条件是________，________。(用两个方程式表示，一个只含a、c，另一个只含b、c)【课后精练】第I卷（选择题）1．（2022·浙江·舟山中学练习）在恒温恒压下，向密闭容器中充入4molSO2和2molO2，发生如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)

ΔH＜0，2min后，反应达到平衡，生成SO3为1.4mol，同时放出热量QkJ。则下列分析正确的是（）A．若把条件“恒温恒压”改为“恒温恒容”，则平衡时放出热量小于QkJB．2min后，向容器中再通入一定量的SO3气体，重新达到平衡时，SO2的含量不变C．若把条件“恒温恒压”改为“恒压绝热”，则平衡后n(SO3)大于1.4molD．若反应开始时容器体积为2L，则v(SO3)=0.7mol·L1·min12．（2022·湖南师大附中开学考试）在恒定的某温度下，三个容积均为2.0L的恒容密闭容器中发生如下反应：，各容器中起始物质的量浓度与反应温度(已知)如表所示：容器温度/℃起始物质的量浓度甲0.100.1000乙000.100.20丙0.100.1000反应过程中甲、丙容器中的物质的量随时间变化关系如图所示。下列说法不正确的是（）A．该反应的正反应为放热反应，平衡常数B．达到平衡时，乙容器中的压强一定小于甲容器的2倍C．乙容器中反应达到平衡时，的转化率大于40%D．丙容器中反应达到平衡后，再充入0.10molNO和0.10mol，此时v(正)>v(逆)3．（2022·河北·石家庄二中期末）三个恒容密闭容器中(容积均相等)按不同方式投料，发生反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)

△H<0，相关数据如下，下列说法正确的是（）容器1容器2容器3反应温度T/K770770800反应物投入量1molN2、3molH24molNH31molN2、3molH2平衡v正(H2)mol/(L·min)v1v2v3平衡c(NH3)mol/Lc1c2c3平衡转化率αα1(N2)α2(NH3)α3(N2)A．v1>v3 B．c2<2c1 C．c2>2c3 D．α1+α2>14．（2022·湖北武汉期末）如图所示，甲、乙之间的隔板K可以左右移动，甲中充入2molA和1molB，乙中充入2molC和1molHe，此时K停在0处。在一定条件下发生可逆反应：，反应达到平衡后，恢复到反应发生前时的温度。下列有关说法错误的是（）A．根据隔板K滑动与否可判断左右两边的反应是否达到平衡B．达到平衡后，隔板K最终停留在左侧刻度02之间C．若一开始就将K和可移动活塞都固定，其他条件均不变，达到平衡时测得甲中A的转化率为a，则乙中C的转化率也为aD．若平衡时K停留在左侧1刻度处，则活塞停留在6刻度右侧5．（2022·江西赣州期末）已知反应，在三个不同容积的容器中分别充入1molCO与2mol，恒温恒容，测得平衡时CO的转化率如表：序号温度/℃容器体积CO转化率平衡压强/Pa①20050%②20070%③35050%下列说法正确的是（）A．平衡时反应速率；③>①>②B．平衡时体系压强：C．若容器体积，则D．若实验②中CO和用量均加倍，则CO转化率小于70%6．（2022·四川达州·高二期末）将2.00molX和1.00molY充入体积不变的密闭容器中，在一定条件下发生反应：2x(g)+Y(g)2Z(g)，达到平衡时X为1.40mol，如果此时移走1.00molX和0.50molY，保持温度和体积不变，再次达到平衡时，X的物质的量可能为（）A． B． C． D．7．（2022·江苏·南京外国语学校高三阶段练习）氮元素广泛应用于生产生活中，、、NO、、等是氮的重要化合物，具有较强的还原性；与能相互转化，热化学方程式为

。在恒温恒压条件下，对于反应，下列有关说法正确的是（）A．该反应的，B．当气体密度不变时能说明该反应达到化学平衡状态C．其他条件不变，向平衡后的容器中再加入少量达新的平衡，与原平衡相比的值减小D．使用高效催化剂能增大反应的平衡常数8．（2022·江苏省灌云高级中学）T℃时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0molSO3气体，发生反应：2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)。测定的部分数据如下表：t/s050150250350n(SO2)/mol00.160.190.200.20下列说法正确的是（）A．反应在前50s的平均速率v(SO2)=0.0032mol·L1·s1B．平衡后向容器中充入1.0molHe，平衡正向移动，平衡常数不变C．相同温度下，起始时向容器中充入0.8molSO3、0.20molSO2和0.15molO2，反应达到平衡前v(正)＞v(逆)D．相同温度下，若起始时向容器中充入2.0molSO2和1.0molO2，达到平衡时，SO2的转化率大于80%9．（2022·湖北宜昌阶段练习）在催化剂作用下，向体积不变的密闭容器中按物质的量比1∶1充入甲醇和异丁烯(用R表示)，分别在T1和T2两个温度下发生反应生成有机物W：。异丁烯的转化率随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是（）A．，B．C．维持不变，再向容器中充入1molW，新平衡时W的百分含量增大D．当时，说明该化学反应已经达到平衡10．（2022·辽宁·大连二十四中三模）—定温度下，在三个体积均为2.0L的恒容密闭容器中发生反应：。容器编号温度/℃起始物质的量/mol平衡物质的量/molⅠ0.200.0800.080Ⅱ0.40Ⅲ0.200.0900.090已知：，则下列叙述中正确的是（）A．该反应的B．起始时，C．达到平衡时，D．达到平衡时，容器I、Ⅱ中的体积分数：11．（2022·甘肃·玉门市教育局教育研究室）某密闭容器中充入1molN2、3molH2，在温度恒定时达平衡，测得NH3为0.6mol。若该容器起始时充入2molN2、6molH2，同温下达到平衡，对容器内NH3物质的量的说法正确的是（）A．若为恒容容器，n(NH3)<1.2mol B．若为恒压容器，n(NH3)=0.6molC．若为恒容容器，n(NH3)=1.2mol D．若为恒压容器，n(NH3)=1.2mol12．（2022·甘肃张掖期末）和分别为A、B在两个恒容容器中平衡体系A(g)2B(g)和2A(g)B(g)的转化率，在温度不变的情况下，均增加A的物质的量，下列判断正确的是（）A．、均减小 B．、均增大C．减小，增大 D．增大，减小13．（2022·全国·高三专题练习）某温度下，在密闭容器中发生如下反应：，若开始时充入2molC气体，达到平衡时，混合气体的压强比起始时增大了10％；若开始时只充入2molA和1molB的混合气体，达到平衡时A的转化率为（）A．20％ B．40％ C．60％ D．80％14．（2022·安徽省宣城中学开学考试）相同温度下，有体积相同的甲、乙两个容器，甲容器中充入1gN2和1gH2，乙容器中充入2gN2和2gH2，分别进行合成氨反应。下列叙述中错误的是（）A．化学反应速率：乙＞甲 B．平衡后N2的浓度：乙＞甲C．H2的平衡转化率：乙＞甲 D．平衡混合气体中H2的体积分数：乙＞甲15．（2022·宁夏·青铜峡市宁朔中学）完全相同的两个恒容容器甲和乙，已知甲中装有SO2、O2各1g，乙中装有SO2、O2各2g，在同一温度下反应，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达平衡后，甲中SO2的转化率为a%，乙中SO2的转化率为b%，则（）A．a%＞b% B．a%＜b% C．a%＝b% D．无法判断16．（2022·全国·高三专题练习）有两个相同带活塞的容器，向容器a中充入NO2(g)待颜色不再变化，再向容器b中充入溴蒸汽，使两容器的颜色和体积相等〔注意：同浓度的NO2和Br2蒸汽颜色相同，2NO2(g)N2O4(g)(无色)，迅速将两容器同时压缩(假设气体不液化)，下列说法正确的是（）A．a→a′过程中，颜色突然加深，然后逐渐变浅，最终颜色比原来的浅B．若对a和b以极慢的速度缓缓压缩，则a和b的颜色均慢慢加深，但在每一个相同的时间点，b的颜色总比a的深C．假设容器和活塞均为无色，从容器左侧观察a和a′，a′的颜色比a浅D．气体的物质的量：na′一定大于nb′第II卷（非选择题）17．（2022·河北·石家庄市第二十四中学）将CO2转化为有经济价值的产物，可以推动经济高质量发展和生态环境质量的持续改善，实现“碳中和”。请回答：(1)CO2转化为甲醇有利于实现碳中和，该过程经历以下两步：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H=+41kJ/molCO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=90kJ/mol①写出CO2(g)合成CH3OH(g)总反应的热化学方程式_____________________。②能说明反应CO(g)合成CH3OH(g)总反应已达平衡状态的是_______(填字母)。A．CO2、H2、CH3OH分子数之比为1：3：1的状态B．在恒温恒容的容器中，混合气体的平均摩尔质量保持不变C．在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化D．在恒温恒压的容器中，气体的密度不再变化③在一定条件下，向体积为2L的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生CO2合成CH3OH的总反应，测得10min达到平衡时氢气的平均速率为0.12mol/(L·min)，则该反应的平衡常数为_______(保留一位小数)。该反应中v正=k正c(CO2)·c3(H2)，v逆=k逆c(CH3OH)·c(H2O)，其中k正、k逆为速率常数，仅与温度有关，则当反应过程中CO2的物质的量为0.5mol时，v正：v逆=_______。(2)CO2催化加氢生成乙烯也是CO2的热点研究领域。2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)△H＜0。①达到平衡后，欲增加乙烯的产率，并提高反应的速率，可采取的措施_______(写出其中符合条件的一种)。②如图所示，关闭活塞，向甲乙两个密闭容器分别充入lmolCO2和3molH2，发生反应CO2催化加氢生成乙烯，起始温度体积相同(T1℃、4L密闭容器)。达到平衡时，乙的容器容积为2.8L，则平衡时甲容器中CO2的物质的量_______0.2mol(填“大于、小于、等于、无法确定”)。18．（2022·上海交大附中阶段练习）乙酸是基本的有机化工原料，乙酸制氢具有重要意义，制氢过程发生如下反应：热裂解反应I：脱羧基反应II：(1)由如图可知，△H1=___________(用有关E的代数式表示)。(产率：某种生成物的实际产量与该生成物的理论最大产量的比值)(2)在容积相同的密闭容器中，加入等量乙酸蒸气制氢，在相同时间测得温度与气体产率的关系如图。①之前，氢气产率低于甲烷的原因是___________。②分析图像发现，该容器内还发生了其他的副反应，分析理由是___________。③若保持其他条件不变，在乙酸蒸气中掺杂一定量水，氢气的产率显著提高而的产率下降，请用化学方程式表示可能发生的反应：___________。(3)按照符合“绿色化学”要求(原子利用率)，可采用光催化反应技术直接合成乙酸。下列原料组合符合要求的是___________(填标号)。A． B． C． D．(4)目前世界上一半以上的乙酸都采用甲醇与反应来制备。反应如下：。在恒压密闭容器中通入的和的气体，测得甲醇的转化率随温度变化如图所示。①温度为时，该反应的正反应速率：___________(填“＞”，“=”或“＜”)。②温度为时，在恒压容器中，上述反应已达到平衡，再通入和的混合气体，再次达到平衡，甲醇的转化率___________80%(填“＞”，“=”或“＜”)。19．（2022·山东·模拟预测）我国承诺2030年实现碳达峰，2060年实现碳中和。采取高效经济性的捕集及利用具有重要意义。在传统钉配合物催化作用下加氢合成甲酸发生反应I，同时还伴有反应II发生。I．

II．

回答下列问题：(1)①相关物质的化学键键能数据如下表所示：则___________。化学键HHCOHOCHE/()436343465413745a②已知：298K时，(g)、(g)、(g)和CO(g)相对能量分别为393、0、242和110，则___________。(2)向容积均为1L的三个恒容密闭容器(I、II、III)中，均投入2mol和2mol，在不同温度下发生上述反应。反应10min时测得各容器内的物质的量如图所示。①I、II、III容器中反应I的平衡常数分别表示为、、，则、、之间的大小关系为___________。②容器III中n()高于容器II的原因是___________。③若容器III起始压强为200kPa，10min时还测得容器II中，则10min内的平均反应速率___________，反应Ⅰ的标准平衡常数___________。(已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应，其中，、、、为各组分的平衡分压)。(3)向一恒温恒容的密闭容器中充入1mol和2mol，若只发生反应II，达到平衡时，的体积分数为A，再充入1molCO和1mol(g)，一段时间后再次平衡，的体积