【步步高】2014-2015学年高中化学 专题2 第三单元 第3课时 等效平衡课时作业 苏教版选修4

1 第3课时 等效平衡 [目标要求] 1.理解等效平衡的概念。2.能够判断并建立等效平衡。

一、等效平衡的含义 在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同，这样的平衡称为等效平衡。 二、等效平衡的分类 (1)对于恒温、恒容条件下的体积可变的反应 如果按方程式中的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量与对应组分的起始加入量相同，则建立的化学平衡状态是等效的。 结果：达到平衡后，各组分的百分含量及各组分的浓度都是相等的。 例如，一定条件下的可逆反应：

2SO2 ＋ O2 2SO3 ① 2 mol 1 mol 0 mol ② 0 mol 0 mol 2 mol ③ 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol

上述三种配比，按方程式的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。 (2)对于恒温、恒容条件下的体积不变反应以及恒温、恒压的可逆反应(无论体积可变或不变) 如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量比与对应组分的起始加入量比相同，则建立的化学平衡状态是等效的。 结果：达到平衡后，各组分的百分含量相同，但各组分的浓度并不一定相同。 例如：

H2(g)＋ I2(g)2HI(g) ① 1 mol 1 mol 0 mol ② 2 mol 2 mol 1 mol 上述两种配比，按方程式中化学计量关系均转化为反应物，两种情况下H2(g)与I2(g)的物质的量比均为1∶1，因此上述两种情况建立的化学平衡状态是等效的。

知识点一 恒温、恒容条件下的等效平衡 1．已知在等温、等容条件下，有如下可逆反应：2A(g)＋2B(g)3C(g)＋D(g)。现分别从两条途径建立平衡，途径Ⅰ：A、B的起始浓度均为2 mol·L－1；途径Ⅱ：C、D的起始浓度分别为6 mol·L－1和2 mol·L－1。下列叙述正确的是( ) A．Ⅰ、Ⅱ两种途径最终达到平衡时，体系内混合气体的浓度相同 B．Ⅰ、Ⅱ两种途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成相同 C．达到平衡时，Ⅰ途径的反应速率v1等于Ⅱ途径的反应速率v2 D．达到平衡时，Ⅰ途径混合气体的密度与Ⅱ途径混合气体的密度相等 答案 B 解析 该反应的条件是在等温等容条件下，且该反应前后气体体积不变。由于途径Ⅱ相当于A、B的起始浓度均为4 mol·L－1建立平衡体系，故平衡时各组分的体积百分含量应与Ⅰ相同，但各组分的浓度以及混合气体的密度则为Ⅰ的两倍。

催化剂 △ 2

2．在1 L密闭容器中通入2 mol NH3，在一定温度下发生反应：2NH3N2＋3H2，达平衡时，N2的物质的量分数为a%，维持容器的体积和温度不变，分别通入下列几组物质，达到平衡时，容器内N2的物质的量分数仍为a%的是( ) A．3 mol H2和1 mol NH3 B．2 mol NH3和1 mol N2 C．2 mol N2和3 mol H2 D．0.1 mol NH3、0.95 mol N2、2.85 mol H2 答案 D 解析 由题意可知，是在恒温恒容下的等效平衡，应满足投料相等，利用极限转化法可将各项中物质转化成第一种情况中NH3的物质的量来比较： A．1 mol NH3 3 mol H2 B．2 mol NH3 1 mol N2 C．2 mol NH3 1 mol N2 D中2 mol NH3，故答案为D。

3．一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：2A(g)＋B(g)3C(g)，若反应开始时充入2 mol A和2 mol B，达平衡后A的体积分数为a%。其他条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后A的体积分数大于a%的是( ) ①2 mol C ②2 mol A、1 mol B和1 mol He(不参加反应) ③1 mol B和1 mol C ④2 mol A、3 mol B和3 mol C A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 答案 A 解析 将选项中的各种配比全部转化为起始时A和B的物质的量并与题给平衡进行对比分析： 起始时物质的量mol 2A(g)＋ B(g)3C(g) 平衡时

φA 已知 2 2 0 a%

A 43 23 0 >a% B 2 1 0 >a% C 23 43 0 D 4 4 0 ＝a% 由于是在恒容条件下，所以②选项中的1 mol He对平衡无影响。由于反应2A(g)＋B(g)3C(g)是一个气体体积不变的反应，因此当n(A)∶n(B)＝1∶1时即与“已知”构成等效平衡，平衡时φ(A)＝a%，如选项④；当n(A)∶n(B)>1时，必然A的体积分数增加，φ(A)>a%，如选项①、②；当n(A)∶n(B)<1时，B的体积分数增加，φ(A)知识点二 恒温、恒压条件下的等效平衡 4．将3 mol A和1 mol B混合于一体积可变的密闭容器P中，以此时的温度、压强和体

积作为起始条件，发生如下反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)，达到平衡时C的浓度为ω mol·L－1。保持温度和压强不变，按下列四种配比充入容器P中，平衡后C的浓度仍为ω mol·L－1的是( ) A．6 mol A＋2 mol B B．3 mol A＋1 mol B＋2 mol C C．2 mol C＋1 mol B＋1 mol D D．1 mol C＋2 mol D 答案 A

高温、高压 催化剂 3 解析 在恒温恒压下，只要n(A)∶n(B)＝3∶1或n(C)∶n(D)＝2∶1，达到平衡时就均

为同一平衡状态，即满足等效平衡的条件。答案为A。

5．某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A(g)＋B(g)2C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4 mol、2 mol和4 mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是( ) A．均减半 B．均加倍 C．均增加1 mol D．均减少1 mol 答案 C 解析 由题意可知，本题为恒温恒压的等效平衡，要求投料时为等比。由于A、B等比例加入各物质，则平衡不移动。将C、D拆解分析。 若按比例增加、减少投料：

C增加：2A(g) ＋ B(g) 2C(g) 1 mol 0.5 mol 1 mol 再加0.5 mol B平衡右移。

D减少：2A(g) ＋ B(g) 2C(g) 1 mol 0.5 mol 1 mol 再减少0.5 mol B，则平衡左移。

6．恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生反应：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n(A)为________ mol。 (2)若开始时放入3 mol A和3 mol B，达到平衡后，生成n(C)为________ 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＝________，y＝________。平衡时，n(B)________(选填一个编号)，

并写出作出此判断的理由________________________________________________________。 (甲)大于2 mol (乙)等于2 mol (丙)小于2 mol (丁)可能大于、等于或小于2 mol (4)若在(3)的平衡混合物中再加入3 mol C，待再次到达平衡后，C的物质的量分数是________。 答案 (1)1－a (2)3a (3)2 3－3a (丁) 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)a2－a

练基础落实 1．在相同温度和压强下，对反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验开始时放入容器内各组分的物质的量见下表

4

上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序是( ) A．乙＝丁>丙＝甲 B．乙>丁>甲>丙 C．丁>乙>丙＝甲 D．丁>丙>乙>甲 答案 A 解析 本题主要考查外界条件对化学平衡的影响及等效平衡问题。解题时应注意该反应及反应的特点，即反应前后气体体积不变，同时要明确等效平衡的条件。把丙中a mol CO和a mol H2O按化学计量数转成CO2和H2也分别为a mol，则甲与丙是等量等效，则达平衡时，n(CO)应相等；把丁中a mol CO和a mol H2O按化学计量数转成CO2和H2，则起始时丁中CO

2

为2a mol、H2为a mol，则与乙等量等效，到达平衡时n(CO)相等。乙与甲相比相当于在甲

的平衡中又加入了a mol的CO2，导致平衡正移，则平衡时n(CO)乙>n(CO)甲，故选A。

2．对反应2NO2(g)N2O4(g)，在恒温的容器中，欲使cNO2cN2O4比值增大，在温度不变时应采取( ) A．体积不变，增加NO2的物质的量 B．体积不变，增加N2O4的物质的量 C．使体积扩大到原来的2倍 D．使体积不变充入N2 答案 C 解析 体积不变无论是增加NO2物质的量还是增加N2O4的物质的量，从效果上来讲，都相当于增大压强，平衡右移，NO2相对含量减小，N2O4相对增多，故A、B错；C项等效于减小压强，C正确；需要注意的是B项单从平衡移动角度看，因c(N2O4)变大，使v正左移。也就是平衡移动这一过程变化和结果是两回事。

3．在一密闭的容器中充入2 mol A和1 mol B发生反应：2A(g)＋B(g)xC(g)，达到平衡后，C的体积分数为w%；若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量A：0.6 mol、B：0.3 mol、C：1.4 mol充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为w%，则x的值为( ) A．只能为2 B．只能为3 C．可能为2，也可能为3 D．无法确定 答案 C 解析 这是一道关于在恒温恒容条件下的等效平衡问题，应该包括两种情况。若x等于3，则这一反应是一个前后气体体积不变的类型，因此只要满足第二种投料方式中按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比与第一种投料方式相等即可达到等效平衡。若x不等于3，则须满足第二种投料方式中通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量与第一种投料方式完全相等，才能使两平衡等效。

4．在一真空密闭容器中盛有1 mol PCl5，加热到200 ℃，发生反应：PCl5(g)PCl3(g) ＋Cl2(g)，反应达到平衡时，PCl5在混合气体中的体积分数为m%，若在相同的温度和相同的容器中，起始时加入2 mol PCl5，反应达到平衡时，PCl5在混合气体中的体积分数为n%，则m和n的关系正确的是( )