2021新高考化学鲁科版一轮复习突破精练：第7章 专题突破22 应用“等效平衡”判断平衡移动的结果

2021新高考化学鲁科版一轮复习突破精练：第7章 专题突破22 应用“等效平衡”判断平衡移动的结果

专题突破22　应用“等效平衡”判断平衡移动的结果 ‎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)‎ ‎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数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。‎ ‎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。‎ 对于以下三个反应，从反应开始进行到达到平衡后，保持温度、体积不变，按要求回答下列问题。‎ ‎(1)PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)‎ 再充入PCl5(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，PCl5(g)的转化率________，PCl5(g)的百分含量______。‎ 答案　正反应　减小　增大 ‎(2)2HI(g)I2(g)＋H2(g)‎ 再充入HI(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，HI的分解率________，HI的百分含量________。‎ 答案　正反应　不变　不变 ‎(3)2NO2(g)N2O4(g)‎ 再充入NO2(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，NO2(g)的转化率________，NO2(g)‎ 的百分含量________。‎ 答案　正反应　增大　减小 每小题有一个或两个选项符合题意。‎ ‎1．向一固定体积的密闭容器中通入a mol N2O4气体，在密闭容器内发生反应：N2O4(g)2NO2(g)，达到平衡时再通入a mol N2O4气体，再次达到平衡时，与第一次达平衡时相比，N2O4的转化率(　　)‎ A．不变 B．增大 C．减小 D．无法判断 答案　C 解析　恒温恒容条件下，投料等比增加同增压，判断平衡(指的是新建立的与原平衡等效的过渡态平衡，而不是原平衡)，增大压强平衡向左移，转化率降低。‎ ‎2．已知H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH＜0，有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，在相同温度下分别达到平衡。现欲使甲中HI平衡时的百分含量大于乙中HI平衡时的百分含量，则应采取的措施是(　　)‎ A．甲、乙提高相同温度 B．甲中加入0.1 mol He，乙中不变 C．甲降低温度，乙增大压强 D．甲增加0.1 mol HI，乙增加0.1 mol H2‎ 答案　CD 解析　相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，此时甲和乙建立的平衡是等效的。A项，甲、乙提高相同温度，平衡均逆向移动，HI的平衡浓度均减小，错误；B项，甲中加入0.1 mol He，在定容密闭容器中，平衡不会移动，错误；C项，甲降低温度，平衡正向移动，甲中HI的平衡浓度增大，乙增大压强平衡不移动，HI平衡时的百分含量不变，正确。‎ ‎3．一定条件下存在反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q＞0)，现有三个相同的2 L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1 mol CO和1 mol H2O，在Ⅱ中充入1 mol CO2和1 mol H2，在Ⅲ中充入2 mol CO和2 mol H2O，均在700 ℃条件下开始反应。达到平衡时，上述三个过程对应的能量变化值分别为Q1、Q2、Q3，下列说法正确的是(　　)‎ A．2Q1＝2Q2＜Q3‎ B．容器Ⅰ中CO的百分含量比容器Ⅲ中CO的百分含量高 C．容器Ⅰ中反应的平衡常数比容器Ⅱ中反应的平衡常数小 D．容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和等于1‎ 答案　C 解析　A项，容器中平衡建立的途径不相同，无法比较Q1、Q2的大小；C项，容器Ⅱ中所到达的平衡状态，相当于在容器Ⅰ中平衡的基础上降低温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大；D项，温度相同时，容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和等于1，容器Ⅱ中所达到的平衡状态，相当于在容器Ⅰ中平衡的基础上降低温度，平衡向正反应方向移动，所以容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和小于1。‎ ‎4．一定温度下，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/mol·L－1‎ 物质的平衡浓度/mol·L－1‎ c(H2)‎ c(CO)‎ c(CH3OH)‎ ‎[CH3OH]‎ Ⅰ ‎400‎ ‎0.20‎ ‎0.10‎ ‎0‎ ‎0.080‎ Ⅱ ‎400‎ ‎0.40‎ ‎0.20‎ ‎0‎ Ⅲ ‎500‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0.10‎ ‎0.025‎ A. 该反应的正反应放热 B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物的转化率比容器Ⅱ中的大 C．达到平衡时，容器Ⅱ中[H2]大于容器Ⅲ中[H2]的两倍 D．达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大 答案　AD 解析　对比容器Ⅰ和Ⅲ可知两者投料量相当，若温度相同，最终建立等效平衡，但Ⅲ温度高，平衡时[CH3OH]小，说明平衡向逆反应方向移动，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，A正确；Ⅱ相对于Ⅰ成比例增加投料量，相当于加压，平衡正向移动，转化率提高，所以Ⅱ中转化率高，B错误；不考虑温度，Ⅱ中投料量是Ⅲ的两倍，相当于加压，平衡正向移动，所以Ⅱ中[H2]小于Ⅲ中[H2]的两倍，C错误；对比Ⅰ和Ⅲ，若温度相同，两者建立等效平衡，两容器中速率相等，但Ⅲ温度高，速率更快，D正确。‎