高中化學(xué) 專(zhuān)題2 第三單元 第3課時(shí) 等效平衡課時(shí)作業(yè) 蘇教版選修

1、第3課時(shí)等效平衡目標(biāo)要求1.理解等效平衡的概念。2.能夠判斷并建立等效平衡。一、等效平衡的含義在一定條件下(恒溫恒容或恒溫恒壓)，對(duì)同一可逆反應(yīng)體系，起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量不同，而達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的百分含量相同，這樣的平衡稱(chēng)為等效平衡。二、等效平衡的分類(lèi)(1)對(duì)于恒溫、恒容條件下的體積可變的反應(yīng)如果按方程式中的化學(xué)計(jì)量關(guān)系轉(zhuǎn)化為方程式同一半邊的物質(zhì)，其物質(zhì)的量與對(duì)應(yīng)組分的起始加入量相同，則建立的化學(xué)平衡狀態(tài)是等效的。結(jié)果：達(dá)到平衡后，各組分的百分含量及各組分的濃度都是相等的。例如，一定條件下的可逆反應(yīng)：2SO2O2催化劑2SO3 2 mol 1 mol 0 mol 0 mol 0 m

2、ol 2 mol 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol上述三種配比，按方程式的計(jì)量關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，則SO2均為2 mol、O2均為1 mol，三者建立的平衡狀態(tài)完全相同。(2)對(duì)于恒溫、恒容條件下的體積不變反應(yīng)以及恒溫、恒壓的可逆反應(yīng)(無(wú)論體積可變或不變)如果按方程式的化學(xué)計(jì)量關(guān)系轉(zhuǎn)化為方程式同一半邊的物質(zhì)，其物質(zhì)的量比與對(duì)應(yīng)組分的起始加入量比相同，則建立的化學(xué)平衡狀態(tài)是等效的。結(jié)果：達(dá)到平衡后，各組分的百分含量相同，但各組分的濃度并不一定相同。例如：H2(g) I2(g)2HI(g) 1 mol 1 mol 0 mol 2 mol 2 mol 1 mol上述兩種配比，按方程式

3、中化學(xué)計(jì)量關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，兩種情況下H2(g)與I2(g)的物質(zhì)的量比均為11，因此上述兩種情況建立的化學(xué)平衡狀態(tài)是等效的。知識(shí)點(diǎn)一恒溫、恒容條件下的等效平衡1已知在等溫、等容條件下，有如下可逆反應(yīng)：2A(g)2B(g)3C(g)D(g)?，F(xiàn)分別從兩條途徑建立平衡，途徑：A、B的起始濃度均為2 molL1；途徑：C、D的起始濃度分別為6 molL1和2 molL1。下列敘述正確的是()A、兩種途徑最終達(dá)到平衡時(shí)，體系內(nèi)混合氣體的濃度相同B、兩種途徑最終達(dá)到平衡時(shí)，體系內(nèi)混合氣體的百分組成相同C達(dá)到平衡時(shí)，途徑的反應(yīng)速率v1等于途徑的反應(yīng)速率v2D達(dá)到平衡時(shí)，途徑混合氣體的密度與途徑混合氣體

4、的密度相等答案B解析該反應(yīng)的條件是在等溫等容條件下，且該反應(yīng)前后氣體體積不變。由于途徑相當(dāng)于A、B的起始濃度均為4 molL1建立平衡體系，故平衡時(shí)各組分的體積百分含量應(yīng)與相同，但各組分的濃度以及混合氣體的密度則為的兩倍。2在1 L密閉容器中通入2 mol NH3，在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)：2NH3高溫、高壓催化劑N23H2，達(dá)平衡時(shí)，N2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為a%，維持容器的體積和溫度不變，分別通入下列幾組物質(zhì)，達(dá)到平衡時(shí)，容器內(nèi)N2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)仍為a%的是()A3 mol H2和1 mol NH3B2 mol NH3和1 mol N2C2 mol N2和3 mol H2D0.1 mol NH3、0

5、.95 mol N2、2.85 mol H2答案D解析由題意可知，是在恒溫恒容下的等效平衡，應(yīng)滿(mǎn)足投料相等，利用極限轉(zhuǎn)化法可將各項(xiàng)中物質(zhì)轉(zhuǎn)化成第一種情況中NH3的物質(zhì)的量來(lái)比較：A1 mol NH33 mol H2 B2 mol NH31 mol N2C2 mol NH31 mol N2 D中2 mol NH3，故答案為D。3一定溫度下，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(kāi)始時(shí)充入2 mol A和2 mol 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()2 mol C2 mol A、1 mol B

6、和1 mol He(不參加反應(yīng))1 mol B和1 mol C2 mol A、3 mol B和3 mol CA B C D答案A解析將選項(xiàng)中的各種配比全部轉(zhuǎn)化為起始時(shí)A和B的物質(zhì)的量并與題給平衡進(jìn)行對(duì)比分析：2A(g)B(g)3C(g)已知 2 2 0 a%A 0 a%B 2 1 0 a%C 0 1時(shí)，必然A的體積分?jǐn)?shù)增加，(A)a%，如選項(xiàng)、；當(dāng)n(A)n(B)1時(shí)，B的體積分?jǐn)?shù)增加，(A)1，B的物質(zhì)的量小于2 mol；若3a1，B的物質(zhì)的量等于2 mol；若3a丙甲 B乙丁甲丙C丁乙丙甲 D丁丙乙甲答案A解析本題主要考查外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響及等效平衡問(wèn)題。解題時(shí)應(yīng)注意該反應(yīng)及反應(yīng)的特

7、點(diǎn)，即反應(yīng)前后氣體體積不變，同時(shí)要明確等效平衡的條件。把丙中a mol CO和a mol H2O按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)成CO2和H2也分別為a mol，則甲與丙是等量等效，則達(dá)平衡時(shí)，n(CO)應(yīng)相等；把丁中a mol CO和a mol H2O按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)成CO2和H2，則起始時(shí)丁中CO2為2a mol、H2為a mol，則與乙等量等效，到達(dá)平衡時(shí)n(CO)相等。乙與甲相比相當(dāng)于在甲的平衡中又加入了a mol的CO2，導(dǎo)致平衡正移，則平衡時(shí)n(CO)乙n(CO)甲，故選A。2對(duì)反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g)，在恒溫的容器中，欲使比值增大，在溫度不變時(shí)應(yīng)采取()A體積不變，增加NO2的物質(zhì)的量B體積

8、不變，增加N2O4的物質(zhì)的量C使體積擴(kuò)大到原來(lái)的2倍D使體積不變充入N2答案C解析體積不變無(wú)論是增加NO2物質(zhì)的量還是增加N2O4的物質(zhì)的量，從效果上來(lái)講，都相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡右移，NO2相對(duì)含量減小，N2O4相對(duì)增多，故A、B錯(cuò)；C項(xiàng)等效于減小壓強(qiáng)，C正確；需要注意的是B項(xiàng)單從平衡移動(dòng)角度看，因c(N2O4)變大，使v正n Bmm，B選項(xiàng)正確。練方法技巧5一定溫度下，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(kāi)始時(shí)充入2 mol A和2 mol 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)小于a%的是()A2 mo

9、l CB2 mol A和1 mol BC1 mol B和1 mol CD2 mol A、3 mol B和3 mol C答案C解析由于壓強(qiáng)改變對(duì)平衡移動(dòng)無(wú)影響，故平衡后A的體積分?jǐn)?shù)只與起始加入的A、B物質(zhì)的量之比有關(guān)。假設(shè)反應(yīng)都向逆反應(yīng)進(jìn)行到底，按四種配比加入起始物質(zhì)，可等效轉(zhuǎn)換成起始加入A、B的物質(zhì)的量之比為：An(A)n(B)21 Bn(A)n(B)21Cn(A)n(B)12 Dn(A)n(B)11平衡后A的體積分?jǐn)?shù)為a%時(shí)，起始加入的A、B物質(zhì)的量之比為11。若平衡后A的體積分?jǐn)?shù)小于a%，則起始加入A、B的物質(zhì)的量之比應(yīng)小于11。點(diǎn)撥：等效平衡問(wèn)題一般涉及的是氣體參加的反應(yīng)。解決問(wèn)題時(shí)同學(xué)

10、們?nèi)菀壮霈F(xiàn)下面兩個(gè)錯(cuò)誤：(1)忽略了反應(yīng)條件對(duì)等效平衡的限制作用。(2)不注意反應(yīng)類(lèi)型的特殊性，即等體反應(yīng)和非等體反應(yīng)的等效平衡建立的限制條件是不同的。6已知：H2(g)I2(g)2HI(g)H0。有相同容積的定容密閉容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，相同溫度下分別達(dá)到平衡。欲使甲中HI的平衡濃度大于乙中HI的平衡濃度，應(yīng)采取的措施是()A甲、乙提高相同溫度B甲中加入0.1 mol He，乙不變C甲降低溫度，乙不變D甲增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2 答案C解析0.2 mol HI相當(dāng)于H2、I2各0.1 mol，所以甲、乙在題述

11、情況下達(dá)到的平衡是等效的。A項(xiàng)，甲、乙提高相同溫度，仍等效；B項(xiàng)，甲中加入0.1 mol He對(duì)反應(yīng)無(wú)影響；C項(xiàng)，甲降低溫度，平衡右移，HI的濃度增大；D項(xiàng)，甲增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2，平衡都向右移動(dòng)，HI的濃度都增大。點(diǎn)撥：任何一個(gè)可逆反應(yīng)體系，在相同條件下從不同的狀態(tài)開(kāi)始，只要達(dá)到平衡時(shí)的條件(溫度、壓強(qiáng)、濃度)完全相同，則可以形成等效平衡。我們?cè)诮忸}中若遇到將兩個(gè)狀態(tài)進(jìn)行比較這類(lèi)問(wèn)題，可以“虛擬”一個(gè)中間過(guò)程，如一個(gè)容器、一個(gè)隔板等，然后再進(jìn)行比較。綜合拓展7某溫度下，密閉容器中充入1 mol N2和3 mol H2，使之反應(yīng)合成NH3，平衡后，測(cè)得NH3的體

12、積分?jǐn)?shù)為n0，如果溫度不變，只改變起始加入量，使反應(yīng)平衡后NH3的體積分?jǐn)?shù)為n0，若N2、H2、NH3的物質(zhì)的量分別用x、y、z表示。.恒溫恒容條件下若x0，y0，則z_。若x0.75 mol，則y_，z_。x、y、z滿(mǎn)足的一般條件是_。.恒溫恒壓條件下，上述結(jié)論又如何？答案.2 mol2.25 mol0.5 mol2xz2,2y3z6.z為大于0的任意值2.25 molz為任意值xy13，z為任意值，或x或y均等于0，z為大于0的任意值。解析本題起始狀態(tài)不同，但最終NH3的百分含量相同，即最終各平衡是等效的。恒溫恒容條件下，“一邊倒”后，對(duì)應(yīng)的各物質(zhì)的物質(zhì)的量相等即可，例如“左倒”后，都是1

13、 mol N2和3 mol H2，故x0，y0，則z2 mol；若x0.75 mol，則y2.25 mol，z0.5 mol；“左倒”后，生成的N2為 mol，生成的H2為 mol，所以x1，y3。還可以用原子守恒：2xz2(N守恒)；2y3z6(H守恒)。恒溫恒壓下，“一邊倒”后，求得N2、H2物質(zhì)的量之比為13即可。因?yàn)镹2、H2、NH3的計(jì)量數(shù)之比為132，所以x0，y0，則z為大于0的任意值；x0.75 mol，則y2.25 mol，z為任意值；xy13；z為任意值，若x與y均等于0，z為大于0的任意值。8在恒溫容器中加入1 mol N2和3 mol H2，達(dá)到平衡時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)為

14、m%。若N2、H2、NH3的起始加入量分別為x mol、y mol、z mol，達(dá)到平衡時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)仍為m%。(1)該容器恒容，則x、y、z應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系是_。(2)該容器恒壓，則x、y、z應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系是_，設(shè)前者達(dá)到平衡時(shí)生成NH3 a mol，則后者達(dá)到平衡時(shí)生成NH3_mol(用a、x、z表示)。答案(1)xz/21且y3z/23(2)(2xz)/(2y3z)1/3(xz/2)a mol解析解法一：極限法N23H2高溫、高壓催化劑2NH3起點(diǎn)1: 1 mol 3 mol 0起點(diǎn)2: x mol y mol z mol逆推： (xz/2) mol (y3z/2) mol 0(1)根據(jù)題

15、意，兩起點(diǎn)達(dá)到平衡時(shí)，NH3的量相等，而化學(xué)平衡的建立只與條件(溫度、濃度、壓強(qiáng))有關(guān)，與途徑無(wú)關(guān)，故將起點(diǎn)2“推回”至與起點(diǎn)1相同時(shí)(即將z mol NH3完全分解，如上所示)，N2與H2的量應(yīng)分別與起點(diǎn)1完全相同，這樣兩者達(dá)到平衡時(shí)N2、H2、NH3的量才完全相同，故x、y、z應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系如下：xz/21且y3z/23。(2)根據(jù)題意，兩起點(diǎn)達(dá)到平衡時(shí)，NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相等，故只需“一邊推”后，兩者的投料比相等即可，故x、y、z應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系如下：1 mol3 mol(xz/2)mol(y3z/2)mol即：(xz/2)mol/(y3z/2)mol1/3因?yàn)椤耙贿呁啤焙?，后者的N2為前者的(xz/2)倍，故平衡時(shí)生成的NH3也為前者的(xz/2)倍，即(xz/2)a mol解法二：原子守恒