2019屆高考化學(xué) 專題十五 等效平衡的三種情況精準(zhǔn)培優(yōu)專練.doc
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培優(yōu)點(diǎn)十五 等效平衡的三種情況 一.等效平衡的三種情況 1.恒溫恒容—(△n(g)≠0) 投料換算成相同物質(zhì)表示時(shí)量相同 典例1.在一定溫度下,把2mol SO2和1mol O2通入一定容積的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng),2SO2(g)+ O2(g)2SO3(g),當(dāng)此反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)反應(yīng)混合物就處于化學(xué)平衡狀態(tài)。現(xiàn)在該容器中維持溫度不變,令a、b、c分別代表初始時(shí)加入的SO2(g)、O2(g)、SO3(g)的物質(zhì)的量(mol),如果a、b、c取不同的數(shù)值,它們必須滿足一定的相互關(guān)系,才能保證達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),反應(yīng)混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡完全相同。請(qǐng)?zhí)羁眨? (1)若a=0,b=0,則c=___________。 (2)若a=0.5,則b=___________,c=___________。 (3)a、b、c的取值必須滿足的一般條件是___________,___________。(請(qǐng)用兩個(gè)方程式表示,其中一個(gè)只含a和c,另一個(gè)只含b和c) 【解析】通過化學(xué)方程式:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)可以看出,這是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不等的可逆反應(yīng),在定溫、定容下建立的同一化學(xué)平衡狀態(tài)。起始時(shí),無論怎樣改變SO2(g)、O2(g)、SO3(g)的物質(zhì)的量,使化學(xué)反應(yīng)從正反應(yīng)開始,還是從逆反應(yīng)開始,或者從正、逆反應(yīng)同時(shí)開始,它們所建立起來的化學(xué)平衡狀態(tài)的效果是完全相同的,即它們之間存在等效平衡關(guān)系。我們常采用“等價(jià)轉(zhuǎn)換”的方法,分析和解決等效平衡問題。(1)若a=0,b=0,這說明反應(yīng)是從逆反應(yīng)開始,通過化學(xué)方程式2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)可以看出,反應(yīng)從2mol SO3開始,通過反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算成SO2和O2的物質(zhì)的量(即等價(jià)轉(zhuǎn)換),恰好跟反應(yīng)從2mol SO2和1mol O2的混合物開始是等效的,故c=2。(2)由于a=0.5<2,這表示反應(yīng)從正、逆反應(yīng)同時(shí)開始,通過化學(xué)方程式2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)可以看出,要使0.5mol SO2反應(yīng)需要同時(shí)加入0.25mol O2才能進(jìn)行,通過反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算成SO3的物質(zhì)的量(即等價(jià)轉(zhuǎn)換)與0.5mol SO3是等效的,這時(shí)若再加入1.5mol SO3就與起始時(shí)加入2mol SO3是等效的,通過等價(jià)轉(zhuǎn)換可知也與起始時(shí)加入2mol SO2和1mol O2是等效的。故b=0.25,c=1.5。(3)題中要求2mol SO2和1mol O2要與a mol SO2、b mol O2和c mol SO3建立等效平衡。由化學(xué)方程式2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)可知,c mol SO3等價(jià)轉(zhuǎn)換后與c mol SO2和0.5c molO2等效,即是說,(a+c)molSO2和(b+0.5c)molO2與a mol SO2、b mol O2和c mol SO3等效,那么也就是與2 mol SO2和1 mol O2等效。故有a+c=2,b+0.5c=1。 【答案】(1)c=2 (2)b=0.25,c=1.5 (3)a+c=2,b+0.5c=1 2.恒溫恒容— (△n(g)=0) 投料換算成相同物質(zhì)表示時(shí)等比例 典例2.在一個(gè)固定容積的密閉容器中,保持一定的溫度進(jìn)行以下反應(yīng):H2(g)+Br2(g)2HBr(g);已知加入1mol H2和2mol Br2時(shí),達(dá)到平衡后生成a mol HBr(見下表已知項(xiàng)),在相同條件下,且保持平衡時(shí)各組分的體積分?jǐn)?shù)不變,對(duì)下列編號(hào)①~③的狀態(tài),填寫下表中的空白。 【解析】在定溫、定容下H2(g)+Br2(g)2HBr(g)建立起化學(xué)平衡狀態(tài),從化學(xué)方程式可以看出,這是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等的可逆反應(yīng)。根據(jù)“等價(jià)轉(zhuǎn)換”法,通過反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算成同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同,則達(dá)到平衡后與原平衡等效。①因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)項(xiàng)中n(H2)起始∶n(Br2)起始∶n(HBr)平衡=1∶2∶a,將n(H2)起始=2mol,n(Br2)起始=4mol,代入上式得n(HBr)平衡=2a。②參照標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)可知,n(HBr)平衡=0.5a mol,需要n(H2)起始=0.5mol,n(Br2)起始=1mol,n(HBr)起始=0mol。而現(xiàn)在的起始狀態(tài),已有1mol HBr,通過等價(jià)轉(zhuǎn)換以后,就相當(dāng)于起始時(shí)有0.5mol H2和0.5mol Br2的混合物,為使n(H2)起始∶n(Br2)起始=1∶2,則需要再加入0.5mol Br2就可以達(dá)到了。故起始時(shí)H2和Br2的物質(zhì)的量應(yīng)為0mol和0.5mol。③設(shè)起始時(shí)HBr的物質(zhì)的量為x mol,轉(zhuǎn)換成H2和Br2后,則H2和Br2的總量分別為(m+0.5x)mol和(g+0.5x)mol,根據(jù)(m+0.5x)∶(g+0.5x)=1∶2,解得x=2(g-2m)。設(shè)平衡時(shí)HBr的物質(zhì)的量為y mol,則有1∶a=(m+0.5x)∶y,解得y=a(g-m)。 【答案】①2a ②0mol;0.5mol ③2(g-2m);a(g-m) 3.恒溫恒壓—投料換算成相同物質(zhì)表示時(shí)等比例 典例3.如圖所示,在一定溫度下,把2體積N2和6體積H2通入一個(gè)帶有活塞的容積可變的容器中,活塞的一端與大氣相通,容器中發(fā)生以下反應(yīng):N2+3H22NH3(正反應(yīng)放熱),若反應(yīng)達(dá)到平衡后,測(cè)得混合氣體的體積為7體積。據(jù)此回答下列問題: (1)保持上述反應(yīng)溫度不變,設(shè)a、b、c分別代表初始加入的N2、H2和NH3的體積,如果反應(yīng)達(dá)到平衡后混合氣體中各氣體的體積分?jǐn)?shù)仍與上述平衡相同,那么: ①若a=1,c=2,則b=_________。在此情況下,反應(yīng)起始時(shí)將向_________(填“正”或“逆”)反應(yīng)方向進(jìn)行。 ②若需規(guī)定起始時(shí)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,則c的取值范圍是_________。 (2)在上述裝置中,若需控制平衡后混合氣體為6.5體積,則可采取的措施是_________,原因是_____________________________________________________________________。 【解析】(1)①化學(xué)反應(yīng):N2+3H2 2NH3在定溫、定壓下進(jìn)行,要使平衡狀態(tài)與原平衡狀態(tài)等效,只要起始時(shí)=就可以達(dá)到。已知起始時(shí)各物質(zhì)體積分別為1體積N2、b體積H2和2體積NH3。根據(jù)“等價(jià)轉(zhuǎn)換”法,將2體積NH3通過反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算成N2和H2的體積,則相當(dāng)于起始時(shí)有(1+1)體積N2和(b+3)體積H2,它們的比值為=,解得b=3。因反應(yīng)前混合氣體為8體積,反應(yīng)后混合氣體為7體積,體積差為1體積,由差量法可解出平衡時(shí)NH3為1體積;而在起始時(shí),NH3的體積為c=2體積,比平衡狀態(tài)時(shí)大,為達(dá)到同一平衡狀態(tài),NH3的體積必須減小,所以平衡逆向移動(dòng)。②若需讓反應(yīng)逆向進(jìn)行,由上述①所求出的平衡時(shí)NH3的體積為1可知,NH3的體積必須大于1,最大值則為2體積N2和6體積H2完全反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的NH3的體積,即為4體積,則1?c≤2。(2)由6.5?7可知,上述平衡應(yīng)向體積縮小的方向移動(dòng),亦即向放熱方向移動(dòng),故采取降溫措施。 【答案】(1)①b=3;逆向;②1?c≤2 (2)降溫;由6.5?7可知,上述平衡應(yīng)向體積縮小的方向移動(dòng),亦即向放熱方向移動(dòng),故采取降溫措施。 二.對(duì)點(diǎn)增分集訓(xùn) 1.向恒溫恒壓容器中充入2mol NO、1mol O2,發(fā)生反應(yīng):2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。下列情況不能說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是( ) A.容器體積不再改變 B.混合氣體的顏色不再改變 C.混合氣體的密度不再改變 D.NO與O2的物質(zhì)的量的比值不再改變 【解析】A. 反應(yīng)在恒溫恒壓條件下進(jìn)行,若反應(yīng)未達(dá)平衡則容器體積變化,若體積不變則達(dá)平衡狀態(tài), 選項(xiàng)A不選;B. NO2為紅棕色氣體,其他反應(yīng)物為無色氣體,若混合氣體的顏色不再改變,則反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài),選項(xiàng)B不選;C. 反應(yīng)在恒溫恒壓條件下進(jìn)行,若反應(yīng)未達(dá)平衡則容器體積變化,氣體總質(zhì)量不變,則密度變化,若密度不變則達(dá)到平衡,選項(xiàng)C不選;D、充入2mol NO、1mol O2,且兩反應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為2∶1,則無論反應(yīng)是否達(dá)平衡,NO與O2的物質(zhì)的量的比值均為2∶1,不再改變,選項(xiàng)D選。 【答案】D 2.一定溫度下,在恒容密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):2A(g)+B(g)3C(g),若反應(yīng)開始時(shí)充入2mol A和2mol B,達(dá)平衡后A的體積分?jǐn)?shù)為a%。其他條件不變時(shí),若按下列四種配比作為起始物質(zhì),平衡后A的體積分?jǐn)?shù)大于a%的是( ) A.2.5mol C B.2mol A、2mol B和10mol He(不參加反應(yīng)) C.1.5mol B和1.5mol C D.2mol A、3mol B和3mol C 【解析】反應(yīng)2A(g)+B(g)3C(g)中,氣體的體積前后相同,在一定溫度下,在恒容密閉容器中得到平衡狀態(tài),只要滿足物質(zhì)全部轉(zhuǎn)化為A、B,且滿足n(A)∶n(B)=1∶1,就是等效平衡,結(jié)合濃度對(duì)平衡移動(dòng)的影響,只要加入的物質(zhì)的量:n(A)∶n(B)>1∶1,平衡后A的體積分?jǐn)?shù)大于a%,A.2mol C相當(dāng)于mol A和mol B,二者的比值為2∶1,大于1∶1,則平衡后A的體積分?jǐn)?shù)大于a%,選項(xiàng)A正確;B.2mol A、2mol B和1mol He(不參加反應(yīng)),n(A)∶n(B)=2∶2,等于1∶1,則平衡后A的體積分?jǐn)?shù)等于a%,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;C.1mol B和1mol C,相當(dāng)于mol A和mol B,n(A)∶n(B)=1∶2,小于1∶1,則平衡后A的體積分?jǐn)?shù)小于a%,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;D.2mol A、3mol B和3mol C,相當(dāng)于4mol A和4mol B,二者的比值為4∶4,等于1∶1,則平衡后A的體積分?jǐn)?shù)等于a%,選項(xiàng)D錯(cuò)誤,答案選A。 【答案】A 3.N2O5是一種新型硝化劑,一定溫度下發(fā)生反應(yīng)2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH>0, T1溫度下的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示。 t/s 0 500 1000 1500 c(N2O5)/(molL?1) 5.00 3.52 2.50 2.50 下列說法正確的是 A.該反應(yīng)在任何溫度下均能自發(fā)進(jìn)行 B.T1溫度下的平衡常數(shù)為K1=125,1000 s時(shí)N2O5(g)轉(zhuǎn)化率為50% C.其他條件不變時(shí),T2溫度下反應(yīng)到1000 s時(shí)測(cè)得N2O5(g)濃度為2.98molL?1,則T1- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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