资源简介

第六讲
等效平衡的应用
适用学科
化学
适用年级
高二
适用区域
全国
本讲时长
120min
知识点
1.等效平衡的原理2.等效平衡的建立3.等效平衡的规律
教学目标
1.等效平衡概念的建立,理解常见的等效平衡类型,掌握分析平衡问题的几种方法2.通过对等效平衡的概念和类型的分析，培养学生的分析问题、归纳规律和应用规律的能力。3.利用例题、练习题的逐层递进，使学生获得解决问题后的成就感。
教学重难点
1.等效平衡概念的建立2.等效平衡的应用；有关等效平衡的计算。
教学过程
复习预习
回顾上节课我们学习的化学平衡，化学平衡是中学化学中的教学重点，也是教学难点。这一部分的内容，在高考中出现的机率较大，并且出现机率以等效平衡最大，但是等效平衡也是学生学习最困难的内容。这节课主要通过引导学生对课本知识的深入探究，着力体现“三维目标”，并以问题探究的方式，展现知识的形成过程，进而达成教学目标，从而突破这一难点。
二、知识讲解
考点1
等效平衡的原理
在一定条件（定温、定容或定温、定压）下，只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后，任何相同组分的物质的量分数（或体积分数）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。
考点2
等效平衡的建立
【思考】对于
CO(g)
+
H2O(g)
CO2(g)+
H2(g)
途径1:起始
0.01mol
0.01mol
0
0
平衡
0.004mol
0.004mol
0.006mol
0.006mol
途径2:起始
0
0
0.01mol
0.01mol
平衡
0.004mol
0.004mol
0.006mol
0.006mol
上述两种途径,同一可逆反应；外界条件相同；通过不同的途径(正向和逆向)；平衡时同种物质的物质的量相等(同种物质的含量相等)-----效果相同的平衡
1、对于同一个可逆反应，在相同的条件下（恒温恒容或恒温恒压），不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，或从正反应和逆反应同时开始，都可以建立同一平衡状态。即化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关
2、等效平衡:
同一可逆反应当外界条件一定时,反应无论从正反应开始还是从逆反应开始,平衡时平衡混合物中同种物质的含量（体积分数或物质的量分数）相同的状态.
考点3
等效平衡的规律
1、
等温、等容条件下的等效平衡
Ⅰ类：在等温、等容条件下，对于反应前后气体化学计量数不相等的可逆反应，只改变起始时加入物质的物质的量，若通过可逆反应的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量，所得反应物（或生成物）的物质的量与原起始量对应相同，则两平衡等效。
例如：在等温、等容条件下，对于可逆反应2A（g）+B（g）3C（g）+D（g）
A
B
C
D
等效说明
①
2mol
1mol
0
0
①③⑤互为等效平衡。表现在物质的量、质量、体积、物质的量浓度、组分百分含量（物质的量分数、质量分数、体积分数）相同
②
4mol
2mol
0
0
③
1mol
0.5mol
1.5mol
0.5mol
④
0
1mol
3mol
1mol
⑤
0
0
3mol
1mol
Ⅱ类：在等温、等容条件下，对于反应前后气体化学计量数相等的可逆反应，只改变起始时加入物质的物质的量，若通过可逆反应的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量，所得反应物（或生成物）的物质的量之比与原起始量之比对应相同，则两平衡等效。
例如：在等温、等容条件下，对于可逆反应2A（g）+B（g）3C（g）+D（s）
A
B
C
D
等效说明
①
2mol
1mol
0
0
①②③⑤互为等效平衡。表现在组分百分含量（物质的量分数、质量分数、体积分数）相同
②
4mol
2mol
0
0
③
1mol
0.5mol
1.5mol
0.5mol
④
0
1mol
3mol
1mol
⑤
0
0
3mol
1mol
2、
等温、等压条件下的等效平衡
在等温、等压条件下，对于反应前后气体化学计量数任意型的可逆反应，只改变起始时加入物质的物质的量，若通过可逆反应的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量，所得反应物（或生成物）的物质的量之比与原起始量之比对应相同，则两平衡等效。
例如：在等温、等容条件下，对于可逆反应2A（g）+B（g）3C（g）+D（g）
A
B
C
D
等效说明
①
2mol
1mol
0
0
①②③⑤互为等效平衡。表现在物质的量浓度、组分百分含量（物质的量分数、质量分数、体积分数）相同
②
4mol
2mol
0
0
③
1mol
0.5mol
1.5mol
0.5mol
④
0
1mol
3mol
1mol
⑤
0
0
3mol
1mol
【练习】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
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
【答案】　C
【解析】　途径Ⅱ中2
mol
C和6
mol
D按方程式转化为A、B，相当于4
mol
A和4
mol
B，该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，故在恒温、恒容条件下，途径Ⅰ和途径Ⅱ将建立等效平衡，A、B均正确；因为途径Ⅱ达平衡时各组分的浓度为途径Ⅰ的两倍，达平衡时途径Ⅰ的反应速率vA小于途径Ⅱ的反应速率vA，C错误。
三、例题精析
【例题1】将一定量的氨基甲酸铵固体置于某容积恒定的真空容器中，发生反应：H2NCOONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)，在不同温度下，该反应达平衡状态时的部分数据如表所示。下列说法正确的是
(　　)
温度
平衡浓度(mol·L－1)
c(NH3)
c(CO2)
T1
0.1
T2
0.1
A.若T2>T1，则该反应的ΔH<0
B．向容器中充入N2，H2NCOONH4质量增加
C．NH3体积分数不变时，说明该反应达到平衡
D．T1、T2时，转化的H2NCOONH4的物质的量Δn(T2)＝2Δn(T1)
【答案】D
【解析】无论反应是否达到平衡状态，NH3的体积分数都是，故C错误；T2时c(NH3)、c(CO2)都是T1时的2倍，容器的容积又恒定不变，所以T2时转化的H2NCOONH4是T1时的2倍，D正确。
【例题2】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：
容器
起始各物质的物质的量/mol
SO2
O2
SO3
Ar
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
丙
1.8
0.9
0.2
0.1
放出热量：Q3
下列叙述正确的是
(　　)
A．Q1＝Q2＝Q3＝197
kJ
B．达到平衡时，丙容器中SO2的体积分数最大
C．甲、乙、丙3个容器中反应的平衡常数相等
D．若在上述条件下反应生成2
mol
SO3(s)的反应热为ΔH1，则ΔH1>－197
kJ·mol－1
【答案】C
【解析】A项，Q1>Q2＝Q3，错误；B项，甲、乙、丙等效平衡，SO2的体积分数相等，错误；C项，由于温度一样，甲、乙、丙3个容器中反应的平衡常数相等，正确；D项，SO3(g)―→SO3(s)放出热量，所以ΔH1<－197
kJ·mol－1，错误。
【例题3】在相同温度下，体积均为1
L的四个密闭容器中，保持温度和容积不变，以四种不同的投料方式进行反应。平衡时有关数据如下(已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
ΔH＝－196.6
kJ·mol－1)。
容器
甲
乙
丙
丁
起始投料量
2
mol
SO2＋1
mol
O2
1
mol
SO2＋0.5
mol
O2
2
mol
SO3
2
mol
SO2＋2
mol
O2
反应放出或吸收的热量(kJ)
a
b
c
d
平衡时c(SO3)
(mol·L－1)
e
f
g
h
下列关系正确的是
(　　)
A．a＝c；e＝g
B．a>2b；e>2f
C．a>d；e>h
D．c＋98.3e>196.6
【答案】B
【解析】A项，甲容器起始时反应向正反应方向进行，而丙容器起始时反应向逆反应方向进行，虽然最后是等效平衡，但a＋c＝196.6，故不正确；B项，若将甲容器扩大为原来的2倍，则达平衡时甲与乙容器的浓度相等，但放出的热量是乙的2倍，现将甲容器再恢复为原来的体积，即加压，平衡向正反应方向移动，则放热又增多，故有a>2b，同理有e>2f，正确；C项，丁中的O2可看作是在甲平衡后再充入1
mol
O2，则平衡正向移动，放热增多，即有a2SO2＋O22SO3　ΔH＝－196.6
kJ·mol－1
2
196.6
e
a
解得a＝98.3e，由选项A解析可知，a＋c＝196.6，即98.3e＋c＝196.6，不正确。
四、课堂运用
【基础】
1、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2molA和2molB，达到平衡后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
(
)
A、2molC
B、2molA、1molB和1molHe（不参加反应）
C、1molB和1molC
D、2molA、3molB和3
molC
【答案】AB
【解析】本题考查了上述“定温、定容”条件下的等效平衡规律中的第2类等效平衡问题。首先把各选项中的C都折算成A和B，再与题干相比较。选项A中把“2molC”完全转化为“4/3molA和2/3molB”，可设想分两步进行，第一次先加入4/3molA和4/3molB，与题干中比例一致，与原平衡等效，平衡后A的体积分数为a%，第二次再移走2/3molB，会使平衡逆向移动，A的物质的量增加（但总物质的量减小），故平衡后A的体积分数大于a%；选项B中所充入的“1molHe”不能改变各组分分压，对平衡无影响，只需分析加入“2molA、1molB”的情况即可，其分析原理与选项A类似，故平衡后A的体积分数也大于a%；选项C中把“1molB和1molC”
完全转化为“4/3molA和5/3molB”，也可假设分批加入，第一次先加入4/3molA和4/3molB，与原平衡等效，平衡后A的体积分数为a%，第二次再加入1/3molB，会使平衡正向移动，A的物质的量减小（但总物质的量增加），故平衡后A的体积分数小于a%；选项D中把“2molA、3molB和3
molC”
完全转化为“4molA和4molB”，与原平衡等效，平衡后A的体积分数为a%。故符合题意的为AB。
2、在一定温定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0.10mol/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0.20mol/L时，则平衡时的H2浓度(mol/L)是
（
）
A、0.16mol/L
B、0.08mol/L
C、0.04mol/L
D、0.02mol/L
【答案】C
【解析】此题仍运用等效平衡规律处理，仍假设第一种情况的反应体系的体积为VL，第二种情况的反应体系的体积为2VL，则在等温条件下，两者建立等效平衡。其中H2的平衡浓度相同，为0.02mol/L（由第一种情况平衡时，HI浓度为0.16mol/L，可推知H2转化浓度为0.08mol/L，则剩余浓度为0.02mol/L得）。这样，由第二种情况的反应体积为2VL压缩到VL时，平衡不移动，但H2、I2和HI的浓度均增大2倍，所以H2的平衡浓度则为0.04mol/L。应选C。
3、在一固定体积的密闭容器中，充入2molA和1molB，发生反应2A(g)+B(g)xC(g)，达平衡后，C的体积分数为W%，若维持容器容积和温度不变，按0.6molA、0.3molB和1.4molC为起始配比投入，达平衡后，C的体积分数也为W%，则x的值为
（
）
A、1
B、2
C、3
D、4
【答案】BC
【解析】看题意多数学生认为这是“恒温恒容”条件下的等效平衡问题，常用极端假设法，即完全推算到A、B这两种反应物一端，即有0.6+1.4×2/x=2，或0.3+1.4×1/x=1，得x=2，应选B。然而还应考虑到等效平衡的另一种情况，即定温、定容条件下对于反应前后气体化学计量数不变的可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质的量之比与原起始量之比对应相同，则两平衡等效，即为当x=3时的情况，因此本题正确答案应为B、C。
【巩固】
1、在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反应：2NO2(g)N2O4(g)达到平衡时，再向容器中通入一定量的NO2，重新达到平衡后，与第一次平衡时相比，NO2体积分数
（
）
不变
B、增大
C、减小
D、无法判断
【答案】C
【解析】有关“等效平衡”问题，一般都假设过程：设原平衡在建立前初始时，只放入NO2其物质的量是amol，此时容器的体积为VL，再加入的NO2是namol，此时容器的体积为(1+n)VL，两种情况下在等温等压条件下建立的平衡状态是相同的（即等效平衡），此时NO2的体积分数相同。再把容器的体积由(1+n)VL压缩为VL时（因为题设条件是等温等容，所以需把假设过程的虚设体积恢复至原体积），该可逆反应的原平衡会发生正向移动，再建立新的平衡状态，此时反应物NO2的体积分数会比原平衡减小。故应选C。
3、Ⅰ.
恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：A(g)+B(g)
C(g)
⑴若开始时放入1molA和1molB，到达平衡后，生成amolC，这时A的物质的量为
mol。
⑵若开始时放入3molA和3
molB，到达平衡后，生成C的物质的量为
mol。
⑶若开始时放入xmolA、2
molB和1molC，到达平衡后，A和C的物质的量分别是ymol和3amol，则x
=
mol，y
=
mol
平衡时，B的物质的量
（选填一个编号）。
（甲）大于2mol
（乙）等于2mol
（丙）小于2mol
（丁）可能大于，等于或小于2mol
作出判断的理由是
。
⑷若在⑶的平衡混合物中再加入3molC，待再次达到平衡后，C的物质的量分数是
。
Ⅱ.
若维持温度不变，在一个与⑴反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应。
⑸开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成bmolC。将b与⑴小题中的a进行比较
（选填一个编号）。
（甲）a＜b
（乙）a＞b
（丙）a=b
（丁）不能比较a和b的大小
作出此判断的理由是
。
【答案】⑴（1－a）
⑵3a
⑶2
3－3a
(丁)理由若3a＞1，B的物质的量小于2mol；若3a=1，则B的物质的量等于2mol；若3a＜1，则B的物质的量大于2mol。
⑷a/(2－a)
⑸（乙）因为⑸小题中容器的容积不变，而⑴中容器的容积缩小，所以⑸小题的容器中的压力小于⑴小题容器中的压力，有利于逆向反应，故反应达到平衡后a＞b。
【解析】本题综合考查了恒容和恒压两种情况下的等效平衡。Ⅰ中的后三问都是考查恒温、恒压下的等效平衡。
Ⅰ、⑴由反应A(g)+B(g)
C(g)知，反应到达平衡后，若有amol的C生成，则必有amol的A消耗，此时剩余A的物质的量为（1－a）mol。
⑵起始量改为3molA和3
molB，相当于3个1molA和1molB，或理解为需将容器扩大为原来的3倍，才可保持恒温、恒压。根据第⑴问答案，C的物质的量为3amol。因而可确定，在定温定压的条件下起始量为3molA、
3molB和0molC与1molA
、1molB和0molC为等效平衡。所以这两种状态达到平衡时C的体积分数一定相同，因而状态⑵下，A、B、C的物质的量都是状态⑴下的3倍。
⑶将状态⑶与状态⑵看成是等效平衡，把xmolA、2
molB和1molC全部转换成反应物，为(x+1)molA、3molB、0molC，故可求出x=2mol，平衡时A、B、C的物质的量与状态⑵相同，故反应后A的物质的量y=(3－3a)mol，B的物质的量为(3－3a)mol，而(3－3a)与2大小比较，完全取决于a的数值。若a＞1/3，则n(B)＜2mol；若a=1/3，则n(B)=2mol；若a＜1/3，则n(B)
＞2mol，故答案为“丁”。
⑷根据化学方程式，状态⑶中，2molA、2molB和1molC等效于3molA、
3molB和0molC，在此平衡混合气体中再加入3molC，相当于6molA、
6molB和0molC，达到平衡时C的物质的量分数是多少，根据上述规律，应与1molA、1molB和0molC中的C的物质的量分数相同。
A(g)
+
B(g)
C(g)
起始量：
1mol
1mol
0mol
平衡量：
1－amol
1－amol
amol
故C的物质的量分数为a/(2－a)。
Ⅱ是考查恒温、恒容下的等效平衡。
⑸因此时容器的容积不变，而⑴中容器的容积缩小，⑸小题中容器相当于在⑴的基础上减小压力，使所给平衡向逆反应方向移动，故反应达到平衡后a＞b，故答案为（乙）。
【启示】解此类题目首先判断是否是等效平衡，是什么条件下（恒容与恒压）的等效平衡，然后根据解等效平衡的方法解题，即恒容时必须遵循物料守恒，恒压时必须遵循换算后一边反应物质的物质的量之比与原平衡相同。等效平衡问题充分考查了学生思维的严密性、整体性、灵活性、深刻性等。
【拔高】
1、在容积为2
L的3个密闭容器中发生反应3A(g)＋B(g)xC(g)，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时有关数据如下：
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
3
mol
A、2
mol
B
6
mol
A、4
mol
B
2
mol
C
到达平衡的时间/min
5
8
A的浓度/(mol·L－1)
c1
c2
C的体积分数
w1
w3
混合气体密度/(g·L－1)
ρ1
ρ2
下列说法正确的是
(　　)。
A．若x＜4，则2c1＜c2
B．若w3＝w1，可断定x＝4
C．无论x的值是多少，均有2ρ1＝ρ2
D．容器甲中反应从开始到达平衡平均速率为v(A)＝0.3
mol·L－1·min－1
【答案】C
【解析】A项，若甲、乙建立等效平衡，则2c1＝c2，但乙对于甲而言，相当于体积减小压强增大，由于x＜4，则平衡正向移动，所以2c1＞c2，错误；B项，起始甲中投入量与化学方程式化学计量数比不等，故w3不可能等于w1，x的值也不能确定，错；C项，起始乙投入的量是甲的2倍，根据质量守恒定律知，反应前后总质量不变，而容积体积又相等，故有2ρ1＝ρ2，正确；D项，v(A)＝，错误。
2、某温度下向1L密闭容器中充入1mol
N2和3
mol
H2，使反应N2+3H22NH3达平衡，平衡混合气中N2、H2、NH3的浓度分别为M、N、G(mol／L)．如果温度不变，只改变初始物质的加入量，要求M、N、G保持不变，则N2、H2、NH3的加入量用x、y、z表示时应满足的条件是：
①若x=0，y=0，则z=
；
②若x=0.75
mol，则y=
，z=
；
③x、y、z取值必须满足的一般条件是(用含x、y、z方程表示，其中一个含x、z，另一
个含y、z)
。
若将上述条件改为恒温、恒压，其它均不变，则
a．若x=0，y=0，则z=
；
b．若x=0.75
mol，则y=
，z=
；
c．x、y、z取值必须满足的一般条件是
。
【答案】①z=2
mol
②y=2.25(
mol)，z=0.5
mol
③
【解析】因2
mol
NH3完全分解时可得到1
mol
N2、3
mol
H2，故向同一容器中加入2
mol
NH3与加入l
mol
N2、3
mol
H2的混合气的起始浓度状态完全相同。
①z=0，y=0时，N2、H2的物质的量为0，z=2
mol．
②z=0.75
mol可认为是N2有0.25
mol已反应掉，同时消耗H2为0.75
mol，生成NH3
为0.5
mol，故而y=3-0.75=2.25(
mol)，z=0.5
mol。
③依上述思路知，生成z
mol
NH3时必消耗mol
N2，
mol
H2，故而
如上述条件改为恒温、恒压，其它均不变时，只要n(N2)︰n(H2)=1︰3，n(NH3)为任意
值，均是同一平衡状态，故而
a．z=0，y=0时，z为任意值．
b．z=0.75(mol)时，y=0.75
×3=2.25(mol)，z为任意值。
c．x︰y=1︰3，即y=3x时z为任意值．
3、如右图所示，将4
mol
SO2和2
mol
O2置于体积可变的等压容
器中，在一定温度下发生反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)，△H＜0．该
反应达到平衡状态A时，测知气体的物质的量为4.2
mol，SO2、O2、SO3的起始物质的量分别以现a、b、c表示．
(1)向达到平衡状态A的容器中通入少量O2，体系中SO2的体积分数
(填“增
大”或“减小”或“不变")．要使SO2的体积分数再变到与平衡状态A相同，可采取的措施是
或
。
(2)若起始时a=1.2
mol，B=0.6
mol，且达到平衡后各气体的体积分数与平衡状态A相同，则起始时c的取值为
。
(3)要使反应开始时向逆反应方向进行，且达到平衡后各气体的物质的量与平衡状态
A相同，则起始时c的取值范围为
。
【答案】
(1)通入适量的SO2
给体系升温
(2)任意值
(3)3.6＜C≤4
【解析】(1)考查了勒夏特列原理的应用。
(2)考查了等效平衡中恒温恒压的情况。只需加入的反应物的物质的量之比与反应方
程式中对应物质的计量数之比一致即可，C的取值为任意值。
(3)结合平衡计算考查反应方向及平衡移动的方向．
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)
起始时物质的量
4mol
2mol
0
转化的物质的量
2x
x
2x
平衡时物质的量
4-2x
2-x
2x
据题意有6-x=4.2，x=1.8
mol，2x=3.6
mol，3.6＜C≤4时，方能满足使反应开始时向逆反应方向进行的条件．
课堂总结
本堂课重点学习如何运用建立起等效平衡来解决问题
课后作业
【基础】
1、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，发生了如下反应：
3A(g)+B(g)
2
C(g)+D(g)达到平衡时C的浓度为wmol·L-1。
回答⑴～⑸小题：
(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wmol·L-1的是(
)
(A)6
mol
A+2
mol
B
(B)3
mol
A+1
mol
B十2
mol
C，
(C)2
mol
C+1
mol
B+1
mol
D
(D)1
mol
C+2mol
D
(2)保持原起始温度和体积不变，要使平衡后C的浓度仍为wmol·L-1，应按下列哪种
配比向容器Q中充入有关物质(
)
(A)3
mol
A+1
mol
B
(B)4
mol
C十2
mol
D
(C)1.5
mol
A+0.5mol
B+1
mol
C
+0.5
mol
D
(D)以上均不能满足条件，
(3)保持原起始温度和体积不变，若仍按3
mol
A和1
mol
B配比在容器Q中发生反应，
则平衡时C的浓度和w
rml·L-1的关系是(
)
(A)＞w
(B)＜
w
(C)=
w
(D)不能确定
(4)将2
mol
C和2
mol
D按起始温度和压强充入容器Q中，保持温度和体积不变，平
衡时C的浓度为V
mol·L-1，V与w和叫的关系是(
)
(A)
V＞w
(B)
V＜w
(C)
V=w
(D)无法比较
(5)维持原起始温度和体积不变，按下列哪种配比充入容器Q可使平衡时C的浓度为
V
mol·L-1
(
)
(A)1
mol
C+0.5
m01
D
(B)3
mol
A+2
mol
B
(C)3
mol
A+1
mol
B+1
mol
D
(D)以上均不能满足条件
【答案】（1）A；（2）D；（3）B；（4）B；（5）C
【解析】答案为（A）
⑵
因容器P的体积可变，且正反应是体积缩小的反应，故相当于加压．而现在容器
Q体积不变，条件不同了，不属等效平衡，无法判断．答案为(D)．
⑶本题所述条件相当于减压，平衡向逆反应方向移动，C的浓度降低．答案为(B)．
⑷温度、体积不变时2mol
C和1
mol
D反应与3
mol
A和1
mol
B相当，属等效平
衡．再加1
mol
D时平衡将向左移动，V⑸恒温恒容下n
(A)=3
mol和n(B)=1
mol或n(C)=2
mol和n(D)=1
mol时均为同一平衡状态，属等效平衡．答案为(C)．
2、在T
℃条件下，向1
L固定体积的密闭容器M中加入2
mol
X和1
mol
Y，发生如下反应：2X(g)＋Y(g)a
Z(g)＋W(g)　ΔH＝－Q
kJ·mol－1(Q＞0，a为正整数)。
当反应达到平衡后，反应放出的热量为Q1
kJ，物质X的转化率为α；若平衡后再升高温度，混合气体的平均相对分子质量减小，则
(1)化学计量数a的值为________。
(2)下列说法中能说明该反应达到了化学平衡状态的是________。
A．容器内压强一定　　　　
B．容器内气体的密度一定
C．容器内Z分子数一定
D．容器内气体的质量一定
(3)温度维持T
℃不变，若起始时向容器M中加入的物质的量如下列各项，则反应达到平衡后放出的热量仍为Q1
kJ的是________(稀有气体不参与反应)。
A．2
mol
X、1
mol
Y、1
mol
Ar
B．a
mol
Z、1
mol
W
C．1
mol
X、0.5
mol
Y、0.5a
mol
Z、0.5
mol
W
D．2
mol
X、1
mol
Y、1
mol
Z
(4)温度维持T
℃不变，若起始时向容器M中加入4
mol
X和6
mol
Y，若达到平衡时容器内的压强减小了10%，则反应中放出的热量为________kJ。
(5)温度维持T
℃不变，若在一个和原容器体积相等的恒压容器N
中，加入2
mol
X和1
mol
Y发生如上反应并达平衡，则________(选填M或N)容器中的反应先达到平衡状态，容器中X的质量分数M________N(选填＞、＜、＝符号)。
(6)已知：该反应的平衡常数随温度的变化如下表：
温度/℃
200
250
300
350
平衡常数K
9.94
5.2
1
0.5
若在某温度下，2
mol
X和1
mol
Y在容器M中反应达平衡，
X的平衡转化率为50%，则该温度为________℃。
【答案】(1)1　(2)AC　(3)A　(4)Q　(5)N　＞　(6)350
【解析】(1)由于反应物和生成物均为气体，气体的总质量不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动，混合气体的平均相对分子质量减小，说明平衡向气体体积增大的方向移动，因此a等于1。(2)恒容，且是反应前后气体体积不等的反应，故压强不变，可以作为平衡的标志，A正确；由于反应物和生成物均为气体，气体的总质量固定，容器体积固定，所以密度一定，B、D错误；C项中Z分子数一定，说明平衡不移动，正确。(3)A项，充入“惰性气体”，不影响平衡的移动，符合，正确；B项，从逆反应方向建立平衡，需要吸收能量，错误；C项，不能确定平衡建立的方向，若逆向建立平衡，则吸热，若正向建立平衡，则Q2＜Q1，错误；D项，增加Z的量，相当于平衡逆向移动，放出热量少，错误。(4)压强减少10%，说明气体的总物质的量减少10%，即1
mol，由2X(g)＋Y(g)Z(g)＋W(g)，可知当有2
mol
X反应时，气体的总物质的量减少1
mol，说明有2
mol
X参加反应，则放出热量为Q
kJ。(5)由于这是气体体积减小的反应，所以恒压条件下，气体的体积减小，相对于原平衡，相当于加压，平衡正向移动，X的体积分数减小。化学反应速率加快，先达到平衡。(6)由题X的平衡转化率为50%，则平衡时c(X)＝1
mol
·L－1，c(Y)＝0.5
mol·L－1，c(Z)＝c(W)＝0.5
mol·L－1，K＝＝0.5，则温度为350
℃。
【巩固】
1、合成气的主要成分是一氧化碳和氢气，可用于合成二甲醚等清洁燃料。从天然气获得合成气过程中可能发生的反应有：
①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)
ΔH1＝206.1
kJ·mol－1
②CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)
ΔH2＝247.3
kJ·mol－1
③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　
ΔH3
请回答下列问题：
(1)在一密闭容器中进行反应①，测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示。反应进行的前5
min内，
v(H2)＝________；10
min时，改变的外界条件可能是________。
图1
(2)如图2所示，在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2，使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生反应②，并维持反应过程中温度不变。已知甲容器中CH4的转化率随时间变化的图像如图3所示，请在图3中画出乙容器中CH4的转化率随时间变化的图像。
图2
图3
(3)反应③中ΔH3＝________。800
℃时，反应③的化学平衡常数K＝1.0，某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表：
CO
H2O
CO2
H2
0.5
mol
8.5
mol
2.0
mol
2.0
mol
此时反应③中正、逆反应速率的关系式是________(填代号)。
a．v(正)＞v(逆)
b．v(正)＜v(逆)
c．v(正)＝v(逆)
d．无法判断
【答案】　(1)0.3
mol·L－1·min－1　升高温度(或充入水蒸气)
(2)如图
(3)－41.2
kJ·mol－1　a
2、SiCl4在室温下为无色液体，易挥发，有强烈的刺激性。如SiCl4先转化为SiHCl3，再经氢气还原生成高纯硅。一定条件下，在20
L恒容密闭容器中发生SiCl4转化为SiHCl3的反应：3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)4SiHCl3(g)　ΔH＝Q
kJ·mol－1。2
min后达到平衡，H2与SiHCl3的物质的量浓度分别为0.1
mol·L－1和0.2
mol·L－1。
(1)从反应开始到平衡，v(SiCl4)＝________。
(2)该反应的平衡常数表达式为K＝________，温度升高，K值增大，则Q________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。
(3)若平衡后再向容器中充入与起始时等量的SiCl4和H2(假设Si足量)，当反应再次达到平衡时，与原平衡相比较，H2的体积分数将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)原容器中，通入H2的体积(标准状况下)为________。
(5)平衡后，将容器的体积缩为10
L，再次达到平衡时，H2的物质的量浓度范围为________。
(6)图中x轴表示温度，y轴表示平衡混合气中H2的体积分数，a、b表示不同的压强，则压强a________b(填“＞”、“＜”或“＝”)。
【答案】(1)0.075
mol·L－1·min－1
(2)　＞　(3)减小　(4)89.6
L
(5)0.1
mol·L－1＜c(H2)＜0.2
mol·L－1　(6)＞
【解析】(1)v(SiHCl3)＝＝0.1
mol·L－1·min－1，v(SiCl4)∶v(SiHCl3)＝3∶4，v(SiCl4)＝0.075
mol·L－1·min－1。(2)温度升高，K值增大，说明平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应。(3)平衡后再充入与起始时等量的SiCl4和H2，相当于增大压强，平衡正向移动，H2的体积分数减小。(4)Δc(SiHCl3)＝0.2
mol·L－1，则Δc(H2)＝0.1
mol·L－1，则起始时c(H2)＝0.2
mol·L－1，物质的量为4
mol。标准状况下体积为V(H2)＝4
mol×22.4
L·mol－1＝89.6
L。(5)体积变为原来的一半，若平衡不移动，则浓度变为原来的2倍，压强增大，平衡正向移动，H2浓度减小，所以0.1
mol·L－1＜c(H2)＜0.2
mol·L－1。(6)压强增大，H2的体积分数减小，则A点压强大于B点。
【拔高】
1、为妥善处理氯甲烷生产企业的副产物CCl4，以减少其对臭氧层的破坏。化学家研究在催化剂作用下，通过下列反应：CCl4＋H2CHCl3＋HCl使CCl4转化为重要的化工原料氯仿(CHCl3)。此反应伴随有副反应，会生成CH2Cl2、CH3Cl和CH4等。已知CCl4的沸点为77
℃，CHCl3的沸点为61.2
℃。
(1)在密闭容器中，该反应达到平衡状态后，测得如下数据(假设不考虑副反应)。
实验序号
温度℃
初始CCl4浓度/(mol·L－1)
CCl4的平衡转化率
1
110
0.8
1.2
A
2
110
1
1
50%
3
100
1
1
B
①此反应的化学平衡常数表达式为________________，在110
℃时平衡常数为________。
②实验1中，CCl4的转化率A________50%(填“大于”、“小于”或“等于”)。
③实验2中，10
h后达到平衡，H2的平均反应速率为________。
④实验3中，B的值________(选填序号)。
A．等于50%
B．大于50%
C．小于50%
D．从本题资料无法判断
(2)120
时，在相同条件的密闭容器中，分别进行H2的初始浓度为2
mol·L－1和4
mol·L－1的实验，测得反应消耗CCl4的百分率(x%)和生成物中CHCl3的百分含量(y%)随时间(t)的变化关系如图(图中实线是消耗CCl4的百分率变化曲线，虚线是产物中CHCl3的百分含量变化曲线)。
①在图中的四条线中，表示H2起始浓度为2
mol·L－1的实验消耗CCl4的百分率变化曲线是________(选填序号)。
②根据上图曲线，氢气的起始浓度为________mol·L－1时，有利于提高CCl4的平衡转化率和产物中CHCl3的百分含量。你判断的依据是________________________________________。
【答案】　(1)①K＝　1　②大于
③0.05
mol·L－1·h－1　④D
(2)①c　②4　H2的浓度越大，平衡正向移动的趋势越大，CCl4的平衡转化率和产物中CHCl3的百分含量也越大
【解析】(1)因CCl4的沸点为77
℃，CHCl3的沸点为61.2
℃，所以在110
℃或100
℃反应时各物质均为气态，其平衡常数K＝。110
℃时，由实验2可知反应中各物质的平衡浓度均为0.5
mol·L－1，代入表达式计算得平衡常数为1。实验1和实验2的反应温度相同，所以其平衡常数相同，利用平衡常数相等，可以求出实验1中CCl4的平衡转化率，然后与50%比较，对于实验3，因温度不同，又不知该反应的热效应，所以无法判断转化率的大小。
(2)氢气浓度越大反应越快，消耗CCl4的百分率变化就越快，相反就比较慢，所以H2起始浓度为2
mol·L－1时，消耗CCl4的百分率变化曲线是c，H2的浓度越大，平衡正向移动的趋势越大，CCl4的平衡转化率和产物中CHCl3的百分含量也越大。
2、合成氨反应是“将空气变成面包”的反应，如果没有合成氨反应，地球将无法养活现在这么多的人。已知合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
ΔH＝－92.4
kJ·mol－1。
Ⅰ.在体积为5
L的恒温、恒容密闭容器甲中，起始时投入2
mol
N2、3
mol
H2，经过10
s达到平衡，测得平衡时NH3的物质的量为0.8
mol。
Ⅱ.在容器乙中，起始时投入3
mol
N2、b
mol
H2，维持恒温、恒压达到平衡，测得平衡时NH3的物质的量为1.2
mol。此时与容器甲中平衡状态温度相同，相同组分的体积分数都相同。
（1）容器甲10
s内用H2表示的平均反应速率v(H2)＝__________，达平衡时N2的转化率＝__________。
（2）甲容器中反应的逆反应速率随时间变化的关系如图。t2
时改变了某一种条件，改变的条件可能是________、
______(填写两项)。
(3)下列哪些情况表明容器乙已达平衡状态__________(填
字母)。
A．容器乙中的气体密度不再变化
B．反应的平衡常数不再变化
C．氨气的生成速率等于氮气的消耗速率的2倍
D．断裂1
mol
N≡N键同时断裂6
mol
N—H键
E．容器乙中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
(4)b＝__________。
【答案】(1)0.024
mol·L－1·s－1　20%
(2)升高了温度　增大了氨的浓度
(3)ADE　(4)4.5
【解析】　(1)　　N2(g)　＋　3H2(g)2NH3(g)
起始量(mol)
2
3
0
转化量(mol)
0.4
1.2
0.8
平衡量(mol)
1.6
1.8
0.8
v(H2)＝＝0.024
mol·L－1·s－1，
平衡时，氮气的转化率＝×100%＝20%。
(2)t2时，逆反应速率突然增大，原因可能是使用了催化剂、升高了温度、增大了压强、增大了氨的浓度，而后逆反应速率减小，平衡逆向移动，则只能是t2时增大了氨的浓度或升高了温度。
(3)判断达到平衡的标准是“变化量不变”。A中，容器乙中的气体密度不再变化，说明容器体积不再变化，可以说明反应达到平衡状态；B中，平衡常数只与温度有关，温度不变时，K总是不变的；C中，氨气的生成速率与氮气的消耗速率都是正反应速率，不能说明反应达到平衡；D中，断裂1
mol
N≡N键同时断裂6
mol
N—H键，即消耗1
mol
N2的同时消耗2
mol
NH3，说明正逆反应速率相等，说明反应达到平衡；E中，容器乙中气体的平均相对分子质量不随时间而变化，说明体系中各物质的体积分数不变，反应达到平衡。
(4)根据平衡时容器甲与容器乙中各物质的体积分数相等，可求出b＝4.5。
SO2
O2
SO3

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