课时2.9 等效平衡-2021-2022学年高二化学选择性必修1精品讲义(人教版2019)
课时 2.9 等效平衡
一、等效平衡的含义
1、含义:对于同一可逆反应,在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下,以不同的投料方式(即从正反应、逆反应或
中间状态开始)进行的反应,若达到平衡时相同的组分在各混合物中的百分含量(体积分数、物质的量分数或
质量分数)相等,这样的化学平衡互称等效平衡
【微点拨】等效平衡只是要求相同的组分百分含量相同,不一定是物质的量或者物质的量浓度相同 ,因为同一
组分百分数相同时其浓度不一定相等
二、等效平衡的类型和特征
1、恒温恒容(T
、
V一定)条件下,△n≠0 反应的等效平衡 (量等等效)
恒温恒容条件下,对于△n≠0 即反应前后气体分子数改变的可逆反应(如N2+3H22NH3),改变起始时加
入物质的物质的量,要与原平衡等效,其条件是:通过化学计量系数比,全部换算成同一半边的物质后,物质
的量与原平衡的起始投入量应完全相同。若不同的起始投入量经“一边倒”全部换算为反应物或生成物后,投
入量是相同的,则所形成的平衡状态是完全相同的
对于 T
、
V一定时,△n≠0 的反应,形成等效平衡的条件是:起始投入量应完全相同;所形成等效平衡的特
征是:平衡时各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体
的平均摩尔质量( )、混合气体的密度(ρ)、压强(P)等所有物理量完全相同,即平衡状态完全相同
【对点训练 1】
1、一定温度下,在固定容积的密闭容器中充入 2mol A 和1mol B 发生反应 2A(g)+B(g) 4C(g),达到平衡后,
C的体积分数为 C%;在相同条件下,按下列情况充入物质达到平衡时,C的体积分数也为 C%的是( )
A.1molA、2molC B.4molC C.4molA、2molB D.1molA、1molB
2、在一个体积恒定的密闭容器中,加入 2 molA 和1 molB,发生反应:2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g),达平衡时,
C的浓度为 W mol/L 若维持容器体积和温度不变,按下列四种配比作为起始物质,达平衡后,C的浓度仍为
W mol/L 的是( )
A.4molA+2molB B.2molA+1molB+3molC+1molD
C.3molC+1molB D.3molC+1molD
3、在密闭容器中发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。起始时 SO2和O2分别为 1mol 和0.5mol,达到平衡时
SO2的转化率为 90%。若从 SO3开始进行反应,在相同条件下,欲使平衡时各成分的体积分数与前者相同,
则起始时 SO3的物质的量及其转化率分别为( )
A.1mol 和20% B.1mol 和10% C.0.5mol 和20% D.2mol 和10%
2、恒温恒容(T
、
V一定)条件下,△n=0 反应的等效平衡 (量比等效)
对于 T、V一定时,△n=0 的反应,形成等效平衡的条件是:起始投料成比例(不是与计量系数成比例);所
形成等效平衡的特征是:平衡时各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、混合气体的平均摩尔质量( )相同,但
各气体的物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的密度(ρ)、压强(P)、反应达到平衡时所需
的时间(t)不同但成比例
【对点训练 2】
1、一定温度下,在固定容积的密闭容器中充入 2mol A 和1mol B 发生反应 2A(g)+B(g) 3C(g),达到平衡后,
C的物质的量为 n;在相同条件下,按下列情况充入物质达到平衡时,C的物质的量为 2n 的是( )
A.1molA、2molC B.4molC C.4molA、2molB D.1molA、1molB
2、在一固定容积的密闭容器中,保持一定温度,在一定条件下进行以下反应:A(g)+2B(g) 3C(g)。已知加
入1molA 和3molB 且达到平衡后,生成 amolC
(1)达到平衡时 C在反应混合气中的体积分数是 (用字母 a表示)
(2) 在相同实验条件下,若在同一容器中改为加入 2molA 和6molB ,达到平衡后,C的物质的量为
mol(用字母 a表示)。此时 C在反应混合气中的体积分数 (填增大,减小或不变)
(3)在相同实验条件下,若在同一容器中改为加入 2molA 和8molB,若要求平衡后 C在反应混合气中体积分数不
变,则还应加入 molC
3、恒温恒压(T
、
p一定)条件下的等效平衡 (量比等效)
恒温、恒压条件下,对于任何可逆反应(不管是△n≠0 还是△n=0),形成等效平衡的条件是:起始投料成比
例(不是与计量系数成比例);所形成等效平衡的特征是:平衡时各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、混合气体
的平均摩尔质量( )、物质的量浓度(c)、混合气体的密度(ρ)、压强(P)相同,但各气体的物质的量(n)、物质的
质量(m)、体积(V)不同但成比例
【对点训练 3】
1、(多选)恒温恒压下,在一个容积可变的密闭容器中充入 2mol A 和1mol B 发生反应 2A(g)+B(g) 3C(g),达
到平衡后,C的体积分数为 C%;在相同条件下,按下列情况充入物质达到平衡时,C的体积分数也为 C%的
是( )
A.1molA、2molC B.4molC C.4molA、2molB D.1molA、1molB
2、在恒温、恒压的条件下,向可变容积的密闭容器中充入 3LA 和2LB,发生如下反应:3A(g)+2B(g) xC(g)
+yD(g)达到平衡时,C的体积分数为 m%。若维持温度、压强不变,将 0.6LA、0.4LB、4LC、0.8LD 作为起
始物质充入密闭容器中,达到平衡时 C的体积分数仍为 m%,则 x、y的值分别为( )
A.x=3 y=l B.x=4 y=1 C.x=5 y=1 D.x=2 y=3
3、恒温恒压下,在一个容积可变的密闭容器中发生反应:A(g)+B(g) C(g),若开始时通入 1 mol A 和1 mol
B,达到平衡时生成 a mol C。则下列说法错误的是( )
A.若开始时通入 3 mol A 和3 mol B,达到平衡时,生成的 C的物质的量为 3a mol
B.若开始时通入 4 mol A、4 mol B 和2 mol C,达到平衡时,B的物质的量一定大于 4 mol
C.若开始时通入 2 mol A、2 mol B 和1 mol C,达到平衡时,再通入 3 mol C,则再次达到平衡后,C的物质
的量分数为
D.若在原平衡体系中,再通入 1 mol A 和1 mol B,混合气体的平均相对分子质量不变
【课后作业】
1、在一恒定的容器中充入 2mol A 和1mol B 发生反应 2A(g)+B(g) xC(g),达到平衡后,C的体积分数为 C
%;若维持容器的容积和温度不变,按起始物质的量 A:0.6mol、B:0.3mol、C:1.4mol 充入容器,达到平
衡后,C的体积分数仍为 C%,则 x值为( )
A.只能为 2 B.只能为 3 C.可能是 2也可能是 3 D.无法确定
2、在一恒温、恒容的密闭容器中有如下平衡:H2(g)+I2(g) 2HI(g),已知 H2和I2的起始浓度均是 0.10
mol/L,达到平衡时 HI 的浓度为 0.16 mol/L。若 H2和I2的起始浓度均变为 0.20 mol/L,则平衡时 H2的浓度是(
)
A.0.16 mol/L B.0.08 mol/L C.0.04 mol/L D.0.02 mol/L
3、在体积、温度都相同的条件下,反应 2A(g)+2B(g) C(g)+3D(g)分别从下列两条途径建立平衡:
Ⅰ.A、B的起始物质的量均为 2 mol;Ⅱ.C、D的起始物质的量分别为 2 mol 和6 mol。以下叙述中不正确的是
( )
A.Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到平衡时,体系内混合气体的百分组成相同[来源:中|教|网z|z|s|tep]
B.Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到平衡时,体系内混合气体的平均相对分子质量相同
C.达平衡时,Ⅰ途径的反应速率 vA等于Ⅱ途径的反应速率 vA
D.达平衡时,Ⅰ途径所得混合气体的密度为Ⅱ途径所得混合气体密度的
4、在一个固定容积的密闭容器中,保持一定温度进行如下反应:H2(g)+Br2(g) 2HBr(g),已知加入 1 mol H2
和2 mol Br2达到平衡后,生成 x mol HBr,在相同条件下若起始时加入的 H2、Br2、HBr 分别为 a、b、c(均不
为0)且保持平衡时,各组分含量都不变,以下推断正确的是( )
① a、b、c应满足的关系是 4a+c=2b ② 平衡时 HBr 为x mol
③ a、b、c应满足的关系是 a+b=c ④平衡时 HBr 为x mol
A.① B.①②
C.①④ D.②③
5、某温度下,在 2 L 的密闭容器中,加入 1 mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应:X(g)+mY(g) 3Z(g),平衡时,
X、Y、Z的体积分数分别为 30%、60%、10%。在此平衡体系中加入 1 mol Z(g),再次达到平衡后,X、Y、Z
的体积分数不变。下列叙述不正确的是( )
A.m=2 B.两次平衡的平衡常数相同
C.X与Y的平衡转化率之比为 1∶1 D.第二次平衡时,Z的浓度为 0.4 mol·L-1
6、已知在一定条件下 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-Q kJ·mol-1。向一密闭容器中加入 2 mol SO2和1
mol O2,达平衡时 SO2的转化率为 90%,放出的热量为 Q1;向另一相同容器中加入 2 mol SO3,在相同条件下,
达平衡时吸收的热量为 Q2,则下列关系中正确的是( )
A.Q>Q1>Q2 B.Q1>Q2>Q C.Q1>Q>Q2 D.Q1=Q2>Q
7、在一个固定容积的密闭容器中,保持一定温度进行如下反应:H2(g)+Br2(g) 2HBr(g),已知加入 1 mol H2
和2 mol Br2达到平衡后,生成了 a mol HBr。在相同条件下,若起始时加入的 H2、Br2、HBr 分别为 x mol、y
mol、z mol(均不为 0)且保持平衡时,各组分百分含量都不变。以下推断中一定正确的是( )
①x,y,z应满足的关系为:4x+z=2y ② 达到平衡时 HBr 的物质的量为(x+y+z)/3 a mol
③达到平衡时 HBr 的物质的量为 a mol ④x、y、z应满足的关系为 x+y=z
A.①②ïïïïïïïïïïïïïïïï B.②③ïïïïïïïïïïïïïïïï C.③
④ïïïïïïïïïïïïïïïï D.①②③
8、同温度下,体积均为 1 L 的两个恒容密闭容器中发生可逆反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.6
kJ/mol。测得数据如表,下列叙述不正确的是( )
容器编号
起始时各物质的物质的量/mol 达到平衡时体系
能量的变化
N2H2NH3
①2 3 0 27.78 kJ
②1.6 1.8 0.8 Q
A.容器①、②中反应达平衡时压强相等
B.容器②中反应开始时 v(正)>v(逆)
C.容器②中反应达平衡时,吸收的热量 Q为9.26 kJ
D.若条件为“绝热恒容”,容器①中反应达平衡时 n(NH3)<0.6 mol
9、温度为 T1时,向容积为 2 L 的密闭容器甲、乙中分别充入一定量的 CO(g)和H2O(g),发生反应:
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH = -41 kJ/mol。数据如下,下列说法不正确的是( )
容器 甲 乙
反应物 CO H2O CO H2O
起始时物质的量/mol 1.2 0.6 2.4 1.2
平衡时物质的量/mol 0.8 0.2 a b
A.甲容器中,平衡时,反应放出的热量为 16.4 kJ B.T1时,反应的平衡常数 K甲 = 1
C.平衡时,乙中 CO 的浓度是甲中的 2倍 D.乙容器中,平衡时 CO 的转化率约为 75%
10、一定温度下在甲、乙、丙三个体积相等且恒容的密闭容器中发生反应: NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)。
投入 NO2和SO2,起始浓度如下表所示,其中甲经 2min 达平衡时,NO2的转化率为 50%,下列说法正确的是
( )
起始浓度 甲 乙 丙
c(NO2)/mol·L-1 0.10 0.20 0.20
c(SO2)/mol·L-1 0.10 0.10 0.20
A.容器甲中的反应在前 2min 的平均速率 v(NO)=0.05mol·L-1·min-1
B.容器乙中若起始时改充 0.10mol·L-1NO2和0.20mol·L-1SO2,达到平时 c(NO)与原平衡相同
C.达到平衡时,容器丙中 SO3的体积分数是容器甲中 SO3的体积分数的 2倍
D.达到平衡时,容器乙中 NO2的转化率和容器丙中 NO2的转化率相同
11、相同温度下,容积相同的甲、乙、丙 3个恒容密闭容器中发生可逆反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=
-197 kJ·mol-1。实验测得起始、平衡时的有关数据如下表,下列叙述正确的是( )
容器
起始各物质的物质的量/mol
SO2O2SO3Ar 达到平衡时体系能量的变化
甲2 1 0 0 放出热量:Q1
乙1.8 0.9 0.2 0 放出热量:Q2
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