2021高三化学人教版一轮学案：第七章 第二节　化学平衡状态及其移动 Word版含解析

K3，p2>2p3‎ C．v1>v3，α1(SO2)>α3(SO2)‎ D．c2>‎2c3，α2(SO3)＋α3(SO2)<1‎ 解析：由题中表格信息可知，容器2建立的平衡相当于容器1建立平衡后再将容器的容积缩小为原来的(相当于压强增大为原来的2倍)后平衡移动的结果。由于加压，化学反应速率加快，则v1‎2c1，p1α3(SO2)，c1>c3。由于温度升高，故p3>p1。对于特定反应，平衡常数仅与温度有关，温度升高，题给平衡左移，平衡常数减小，则K1＝K2>K3。由以上分析可知c2>‎2c1，p1α3(SO2)，A、B、C三项错误；因为c2>‎2c1，c1>c3，则c2>‎2c3。若容器2的容积是容器1的2倍，则两者建立的平衡完全相同，根据平衡特点，此时应存在α1(SO2)＋α2(SO3)＝1，由于容器2的平衡相当于容器1的平衡加压，故α2(SO3)将减小，则α1(SO2)＋α2(SO3)<1，结合α1(SO2)>α3(SO2)，则α2(SO3)＋α3(SO2)<1，D项正确。‎ 素养二　等效平衡——“一边倒”原则 ‎1．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)‎ ‎① 2 mol 1 mol 0‎ ‎② 0 0 2 mol ‎③ 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol ‎④ a mol b mol c mol 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2 mol，O2均为1 mol，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，＋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)‎ ‎① 2 mol 3 mol 0‎ ‎② 1 mol 3.5 mol 2 mol ‎③ a mol b mol c mol 按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则①②中＝，故互为等效平衡。‎ ‎③中a、b、c三者关系满足：＝，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)‎ ‎① 1 mol 1 mol 0‎ ‎② 2 mol 2 mol 1 mol ‎③ a mol b mol c mol ‎①②两种情况下，n(H2)∶n(I2)＝1∶1，故互为等效平衡。‎ ‎③中a、b、c三者关系满足∶＝1∶1或a∶b＝1∶1，c≥0，即与①②平衡等效。‎ ‎2．等效平衡分类及规律 等效类型 ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ 条件 恒温、恒容 恒温、恒容 恒温、恒压 反应的特点 任何可逆反应 反应前后气体分子数相等 任何可逆反应 起始投料 换算为化学方程式同一边物质，其“量”相同 换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例 换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例 平衡 特点 质量分 相同 相同 相同 数(w%)‎ 浓度(c)‎ 相同 成比例 相同(气体)‎ 物质的量(n)‎ 相同 成比例 成比例 ‎1．已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：(甲)2 mol SO2和1 mol O2；(乙)1 mol SO2和0.5 mol O2；(丙)2 mol SO3。恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是(　B　)‎ 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 解析：根据等效平衡原理，甲容器与丙容器中平衡属于等效平衡，平衡时有p甲＝p丙，乙容器与甲容器相比，若两个容器中SO2转化率相同，则p甲＝2p乙，但因甲容器中的压强比乙容器中的压强大，故甲容器中的SO2转化率比乙容器中的大，p甲<2p乙，A错。同理分析知B对。甲、乙两容器中，SO2、O2起始的物质的量之比与反应中消耗的物质的量之比均为2∶1，故平衡时两容器中c(SO2)与c(O2)之比相同，C错。由等效平衡原理知，Q甲与Q丙不一定相等，D错。‎ ‎2．在体积均为‎1.0 L的两恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉，再分别加入0.1 mol CO2和0.2 mol CO2，在不同温度下反应CO2(g)＋C(s)2CO(g)达到平衡时，CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是(　C　)‎ A．反应CO2(g)＋C(s)===2CO(g)的ΔS>0、ΔH<0‎ B．体系的总压强p总：p总(状态Ⅱ)<2p总(状态Ⅰ)‎ C．体系中c(CO)：c(CO，状态Ⅱ)<‎2c(CO，状态Ⅲ)‎ D．逆反应速率v逆：v逆(状态Ⅰ)>v逆(状态Ⅲ)‎ 解析：A选项，由图像知，温度越高，二氧化碳的浓度越小，所以该反应的正反应为吸热反应，即ΔH>0，错误。B选项，曲线Ⅰ为加入0.1 mol CO2，曲线Ⅱ为加入0.2 mol CO2，若平衡不移动，体系的总压强为p总(状态Ⅱ)＝2p总(状态Ⅰ)，但加压平衡逆向移动，为使c(CO2)相同，则加热使平衡正向移动，因此p总(状态Ⅱ)>2p总(状态Ⅰ)，错误。C选项，状态Ⅱ相当于状态Ⅲ体积缩小一半后的状态，如果体积缩小一半，平衡不移动，则c(CO，状态Ⅱ)＝‎2c(CO，状态Ⅲ)，但体积压缩的过程中，平衡向左移动，因此c(CO，状态Ⅱ)<‎2c(CO，状态Ⅲ)，正确。D选项，状态Ⅲ的温度比状态Ⅰ的温度高，温度高反应速率快，因此v逆(状态Ⅰ)乙 C．图2达平衡时，所需时间t：丙<丁 D．图2达平衡时，体积分数φ(SO3)：丙<丁 解析：甲和乙若都是恒温恒压两者等效，但乙为绝热恒压，又该反应正反应为放热反应，则温度甲<乙，温度升高平衡向逆反应方向移动，浓度c(SO2)：甲<乙，平衡常数K：甲>乙，故A项错误，B项正确；丙和丁若都是恒温恒容，两者等效，但丁为绝热恒容，则温度丙<丁，温度越高，反应速率越大，到达平衡的时间越短，丙>丁，C项错误；温度升高平衡向逆反应方向移动，体积分数φ(SO3)：丙>丁，D项错误。‎ ‎4．Ⅰ.恒温、恒压下，在一可变容积的容器中发生如下反应：‎ A(g)＋B(g)C(g)。‎ ‎(1)若开始时放入1 mol A和1 mol B，达到平衡后，生成a mol C，这时A的物质的量为(1－a) mol。‎ ‎(2)若开始时放入3 mol A和3 mol B，达到平衡后，生成C的物质的量为‎3a mol。‎ ‎(3)若开始时放入x mol A、2 mol B和1 mol C，达到平衡后，A和C的物质的量分别是y mol和‎3a mol，则x＝2 mol，y＝(3－‎3a) mol。平衡时，B的物质的量D(选填一个编号)。‎ A．大于2 mol B．等于2 mol C．小于2 mol D．可能大于、等于或小于2 mol 作出此判断的理由是若‎3a>1，B的物质的量小于2_mol；若‎3a＝1，B的物质的量等于2_mol；若‎3a<1，B的物质的量大于2_mol。‎ ‎(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3 mol C，待再次达到平衡后，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1 mol A和1 mol B达到平衡后生成b mol C，将b与(1)小题中的a进行比较：乙(选填一个编号)。‎ 甲：ab 丙：a＝b 丁：不能比较 作出此判断的理由是因为(5)小题中容器的容积不变，而(1)小题中容器的容积缩小，所以随着反应进行，(5)小题的容器中的压强小于(1)小题容器中的压强，有利于平衡逆向移动，故反应达到平衡后a>b。‎ 解析：(1)由反应A(g)＋B(g)C(g)可知，生成a mol C必消耗a mol A，则n(A)＝(1－a) mol。(2)因(2)与(1)为恒温恒压条件下的等效平衡，且(2)开始时A和B的物质的量为(1)开始时A和B物质的量的3倍，则达到平衡后，(2)生成C的物质的量为(1)生成C的物质的量的3倍，故生成C的物质的量为‎3a mol。(3)因(3)与(2)为恒温恒压条件下的等效平衡，若1 mol C全部生成A和B，则可得到1 mol A和1 mol B；则x mol＋1 mol＝3 mol，解得x＝2。‎ ‎　　　　 A(g)＋B(g)C(g)‎ 2 2 1‎ ‎3a－1 ‎3a－1 ‎3a－1‎ 3－‎3a 3－‎3a ‎‎3a 从而可得y＝3－‎3a，n(B)平＝(3－‎3a) mol。‎ 由此可知，若‎3a>1，则B的物质的量小于2 mol；若‎3a＝1，则B的物质的量等于2 mol；若‎3a<1，则B的物质的量大于2 mol。(4)因(4)与(1)和(2)均为等效平衡，则(4)与(1)和(2)C的物质的量分数均相等，故C的物质的量分数为＝或＝ ‎。(5)因为(5)小题中容器的容积不变，而(1)小题中容器的容积缩小，所以随着反应进行，(5)小题的容器中的压强小于(1)小题容器中的压强，有利于平衡逆向移动，故反应达到平衡后a>b。‎