資源簡介

專題8　化學(xué)平衡中的模型構(gòu)建與等效平衡
題組1　模型的構(gòu)建(放大縮小思想)
1．某溫度下，在容積固定不變的密閉容器中發(fā)生下列可逆反應(yīng)：X(g)＋2Y(g),2Z(g)，平衡時，X、Y、Z的物質(zhì)的量分別為1mol、1mol、2mol，保持溫度不變，再向容器中分別充入1mol、1mol、2mol的X、Y、Z，則下列敘述中正確的是(　　)21*cnjy*com
A．剛充入時，反應(yīng)速率v正減小，v逆增大
B．達(dá)到新平衡時，容器內(nèi)氣體的百分組成和原來相同
C．達(dá)到新平衡時，容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)是原來的兩倍
D．達(dá)到新平衡時，容器內(nèi)氣體的密度是原來的兩倍
2．體積相同的甲、乙兩個容器中，分別充有等物質(zhì)的量的SO2和O2，在相同溫度下發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g),2SO3(g)并達(dá)到平衡。在此過程中，甲容器保持體積不變，乙容器保持壓強(qiáng)不變，若甲容器中SO2的轉(zhuǎn)化率為p%，則乙容器中SO2的轉(zhuǎn)化率為(　　)
A．等于p% B．大于p%
C．小于p% D．無法判斷
3．在恒溫條件下，有甲、乙兩容器，甲容器為體積不變的密閉容器，乙容器為一個帶有理想活塞(即無質(zhì)量、無摩擦力的剛性活塞)的體積可變的密閉容器，兩容器起始狀態(tài)完全相同，都充有C氣體，若發(fā)生可逆反應(yīng)C(g),A(g)＋B(g)，經(jīng)一段時間后，甲、乙兩容器反應(yīng)都達(dá)到平衡。下列說法中正確的是(　　)
A．平衡時C的轉(zhuǎn)化率：乙＞甲
B．平衡時C的體積分?jǐn)?shù)：乙＞甲
C．反應(yīng)速率：乙＞甲
D．平衡時A的物質(zhì)的量：甲＞乙
題組2　等效平衡－恒溫恒容非等體積
4．將2.0molSO2氣體和2.0molSO3氣體混合于固定體積的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g),2SO3(g)，達(dá)到平衡時SO3為nmol。在相同溫度下，分別按下列配比在相同密閉容器中放入起始物質(zhì)，平衡時SO3等于nmol的是(　　)
A．1.6molSO2＋0.3molO2＋0.4molSO3
B．4.0molSO2＋1.0molO2
C．2.0molSO2＋1.0molO2＋2.0molSO3
D．3.0molSO2＋1.0molO2＋1.0molSO3
5．將4.0molPCl3和2.0molCl2充入體積不變的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生下述反應(yīng)：PCl3(g)＋Cl2(g),PCl5(g)。達(dá)到平衡時，PCl5為0.8mol，如果此時移走2.0molPCl3和1.0molCl2，在相同溫度下再達(dá)平衡時PCl5的物質(zhì)的量是(　　)【來源：21·世紀(jì)·教育·網(wǎng)】
A．0.8mol
B．0.4mol
C．小于0.4mol
D．大于0.4mol，小于0.8mol
6．在溫度、容積相同的3個密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒容，測得反應(yīng)達(dá)到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下[已知N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1]：
容器
甲
乙
丙
反應(yīng)物投入量
1molN2、
3molH2
2molNH3
4mol
NH3
NH3的濃度
(mol·L－1)
c1
c2
c3
反應(yīng)的能量變化
放出akJ
吸收bkJ
吸收ckJ
體系壓強(qiáng)(Pa)
p1
p2
p3
反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率
α1
α2
α3
下列說法正確的是(　　)
A．2c1>c3　　　　　　　　 B．a(chǎn)＋b＝92.4
C．2p21
題組3　等效平衡－轉(zhuǎn)化成比例
7．已知H2(g)＋I(xiàn)2(g),2HI(g)　ΔH＜0。有相同容積的定容密封容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1mol，乙中加入HI0.2mol，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(　　)21世紀(jì)教育網(wǎng)版權(quán)所有
A．甲、乙提高相同溫度
B．甲中加入0.1molHe，乙不改變
C．甲降低溫度，乙不變
D．甲增加0.1molH2，乙增加0.1molI2
8．恒溫恒壓下，在一個容積可變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：A(g)＋B(g)??C(g)，若開始時通入1molA和1molB，達(dá)到平衡時生成amolC。則下列說法錯誤的是(　　)
A．若開始時通入3molA和3molB，達(dá)到平衡時，生成的C的物質(zhì)的量為3amol
B．若開始時通入4molA、4molB和2molC，達(dá)到平衡時，B的物質(zhì)的量一定大于4mol
C．若開始時通入2molA、2molB和1molC，達(dá)到平衡時，再通入3molC，則再次達(dá)到平衡后，C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為21·cn·jy·com
D．若在原平衡體系中，再通入1molA和1molB，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
題組4　復(fù)雜的等效平衡
9．在容積為2L的3個密閉容器中發(fā)生反應(yīng)3A(g)＋B(g),xC(g)，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒容，測得反應(yīng)達(dá)到平衡時有關(guān)數(shù)據(jù)如下：2·1·c·n·j·y
容器
甲
乙
丙
反應(yīng)物投入量
3molA、
2molB
6molA、
4molB
2molC
到達(dá)平衡的時間/min
5
8
A的濃度/mol·L－1
c1
c2
C的體積分?jǐn)?shù)
w1
w3
混合氣體密度
/g·L－1
ρ1
ρ2
下列說法正確的是(　　)
A．若x＜4，則2c1＜c2
B．若w3＝w1，可斷定x＝4
C．無論x的值是多少，均有2ρ1＝ρ2
D．容器甲中反應(yīng)從開始到平衡時的平均速率為v(A)＝0.3mol·L－1·min－1
10．已知2SO2 (g)＋O2 (g)??2SO3 (g)　ΔH＝－197kJ·mol－1。向同溫、同體積的三個密閉容器中分別充入氣體：(甲) 2molSO2和1molO2；(乙) 1molSO2和0.5molO2；(丙) 2molSO3。恒溫、恒容下反應(yīng)達(dá)平衡時，下列關(guān)系一定正確的是(　　)www-2-1-cnjy-com
A．容器內(nèi)壓強(qiáng)p：p甲＝p丙>2p乙
B．SO3的質(zhì)量m：m甲＝m丙>2m乙
C．c(SO2)與c(O2)之比為k：k甲＝k丙>k乙
D．反應(yīng)放出或吸收熱量的數(shù)值Q：Q甲＝Q丙>2Q乙
11．80℃時，2L密閉容器中充入0.40molN2O4，發(fā)生反應(yīng)N2O4(g)??2NO2(g)　ΔH＝QkJ·mol－1(Q＞0)，獲得如下數(shù)據(jù)：【出處：21教育名師】
時間/s
0
20
40
60
80
100
c(NO2)/
mol·L－1
0.00
0.12
0.20
0.26
0.30
0.30
下列判斷正確的是(　　)
A．升高溫度該反應(yīng)的平衡常數(shù)K減小
B．20～40s內(nèi)，v(N2O4)＝0.004mol·L－1·s－1
C．反應(yīng)達(dá)平衡時，吸收的熱量為0.30QkJ
D．100s時再通入0.40molN2O4，達(dá)新平衡時N2O4的轉(zhuǎn)化率增大
題組5　等效平衡綜合應(yīng)用
12．在一定條件下，2NO2(g),N2O4(g)　ΔH<0的可逆反應(yīng)達(dá)到平衡，當(dāng)分別改變下列條件時，NO2百分含量與原百分含量的比較情況(填“增大”、“減小”或“不變”)。
(1)保持容器容積不變，通入一定量NO2，則達(dá)到平衡時NO2百分含量________；保持容器容積不變，通入一定量N2O4，則達(dá)到平衡時NO2百分含量______________________。
(2)保持壓強(qiáng)不變，通入一定量NO2則達(dá)到平衡時NO2百分含量________；保持壓強(qiáng)不變，通入一定量N2O4，則達(dá)到平衡時NO2百分含量____________。21教育網(wǎng)
(3)保持容器容積不變，通入一定量氖氣，則達(dá)到平衡時NO2轉(zhuǎn)化率________；保持壓強(qiáng)不變，通入氖氣使體系的容積增大一倍，則達(dá)到平衡時NO2轉(zhuǎn)化率____________。
13．如圖所示，將4molSO2和2molO2混合置于體積可變的等壓容器中，在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g),2SO3(g)　ΔH<0，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)A時，測得氣體總的物質(zhì)的量為4.2mol，若SO2、O2、SO3的起始物質(zhì)的量分別用a、b、c表示，試回答：www.21-cn-jy.com
(1)達(dá)到平衡狀態(tài)A的容器中通入少量O2，體系中SO2的體積分?jǐn)?shù)將________，若要使SO2的體積分?jǐn)?shù)再變至與原平衡狀態(tài)A相同，可采用的措施有______________或______________。21·世紀(jì)*教育網(wǎng)
(2)若起始時a＝1.2mol，b＝0.6mol，且達(dá)到平衡后各氣體的體積分?jǐn)?shù)與平衡狀態(tài)A相同，則起始時c的取值為____________。2-1-c-n-j-y
(3)若起始時a＝0.6mol，c＝4.8mol，則b＝______，在此情況下，反應(yīng)起始時將向________方向進(jìn)行。【來源：21cnj*y.co*m】
(4)若原平衡狀態(tài)A是在恒溫恒容下達(dá)到的，現(xiàn)要使反應(yīng)開始時向逆方向進(jìn)行，且達(dá)到的平衡狀態(tài)與A相同，則起始時c的取值范圍為________________。21教育名師原創(chuàng)作品
14．(1)如圖所示，甲、乙之間的隔板K和活塞F都可左右移動，甲中充入2molA和1molB，乙中充入2molC和1molHe，此時K停在0處。在一定條件下發(fā)生可逆反應(yīng)：2A(g)＋B(g),2C(g)；反應(yīng)達(dá)到平衡后，再恢復(fù)至原溫度。
回答下列問題：
①可根據(jù)________________________現(xiàn)象來判斷甲、乙中反應(yīng)都已達(dá)到平衡。
②達(dá)到平衡時，隔板K最終停留在0刻度左側(cè)a處，則a的取值范圍是____________。
(2)若一開始就將K、F固定，其它條件均同(1)，則達(dá)到平衡時：
①甲、乙中C的物質(zhì)的量的關(guān)系是甲__________乙(填“＞”、“＜”或“＝” )。
②如果測得甲中A的轉(zhuǎn)化率為b，則乙中C的轉(zhuǎn)化率為____________。

答案解析
1．D　[在原平衡體系中加入的物質(zhì)正好與原物質(zhì)的物質(zhì)的量相同，所以相當(dāng)于將原容器中的壓強(qiáng)增大一倍，所以平衡會向正反應(yīng)方向移動，且反應(yīng)速率增大。由于全是氣體的反應(yīng)，且反應(yīng)前后的體積不變，所以二次平衡時的密度是一次平衡時密度的兩倍。]
2．B　[根據(jù)題意，甲、乙兩容器可設(shè)為如圖所示裝置：
2SO2(g)＋O2(g),2SO3(g)是正反應(yīng)氣體體積減小的反應(yīng)。甲容器保持體積不變，壓強(qiáng)變小；乙容器保持壓強(qiáng)不變，體積減小，達(dá)到平衡狀態(tài)時轉(zhuǎn)化為狀態(tài)丙。假設(shè)乙中的活塞不移動，由于甲、乙兩個容器的體積、溫度相同，達(dá)到平衡時甲、乙兩容器中存在的平衡是等效平衡，其中SO2的轉(zhuǎn)化率也相等。對于乙和丙兩個狀態(tài)，乙中壓強(qiáng)小于丙中壓強(qiáng)，因此丙中SO2轉(zhuǎn)化率大于乙中SO2轉(zhuǎn)化率。由此可以判斷出丙中SO2的轉(zhuǎn)化率也大于甲中SO2的轉(zhuǎn)化率。]
3．A　[甲為恒容，乙為恒壓，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，甲中壓強(qiáng)大于乙中壓強(qiáng)，乙容器中反應(yīng)更容易向正反應(yīng)方向進(jìn)行，因此平衡時C的轉(zhuǎn)化率：乙＞甲，A對；平衡時C的體積分?jǐn)?shù)：甲＞乙，B錯；由于甲中壓強(qiáng)大于乙中壓強(qiáng)，因此反應(yīng)速率：甲＞乙，C錯；平衡時A的物質(zhì)的量：乙＞甲，D錯。]21cnjy.com
4．B　[恒溫恒容下建立等效平衡的條件：投料量應(yīng)相等。將備選項中O2完全轉(zhuǎn)化后，得如下數(shù)據(jù)：A項1.0 mol SO2＋1.0 mol SO3，B項2.0 mol SO2＋2.0 mol SO3，C項4.0 mol SO3，D項1.0 mol SO2＋3.0 mol SO3。與題干比較，可知只有B符合題意。]
5．C　[采用等效平衡方法加以解決。反應(yīng)達(dá)到平衡后，此時移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2，若不考慮平衡移動，則此時的PCl5的物質(zhì)的量為0.4 mol；移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2后，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，故平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以再達(dá)平衡時PCl5的物質(zhì)的量小于0.4 mol，C項正確。]【版權(quán)所有：21教育】
6．B　[采用“一邊倒”的方法知甲、乙是兩個相同的裝置，且甲中生成的NH3與乙中分解的NH3的和為2 mol，則B項正確；此時α1＋α2＝1。而丙中加入的NH3是乙中的兩倍，開始時c3＝2c2，但丙中壓強(qiáng)亦是乙中的兩倍，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動，則平衡時2c1p3，A、C錯誤；增大壓強(qiáng)，不利于NH3的分解，則α2>α3，故α1＋α3<1，D錯誤。]
7．C　[在相同條件下，甲、乙容器中達(dá)平衡時是等效平衡，欲使HI的平衡濃度甲＞乙，能使用的方法有①變溫：若二者都變化同等溫度，必仍是等效平衡(A項錯)，可讓甲降溫使平衡右移(C項對)。②變壓(不改變物料)：壓縮甲，雖平衡不移動，但c(HI)必增大，但該題是容積固定，所以此法不通。③改變物料：B項中，充入惰性氣體，因容積固定，對各物質(zhì)的濃度沒影響，對平衡也沒影響，此法不通；若只增加甲中物料(任意一種物質(zhì))，不論平衡向哪方移動，平衡時c(HI)必比原平衡大，可達(dá)目的；但D項中，甲、乙均增加物料，且二者增量相同，又因反應(yīng)中H2與I2的系數(shù)相同，所以甲與乙增量的功效相同，新平衡后的c(HI)仍相同，不符題意。]21*cnjy*com
8．B　[選項A，開始時通入3 mol A和3 mol B，由于容器體積膨脹，保持恒壓，相當(dāng)于將三個原容器疊加，各物質(zhì)的含量與原平衡中的相同，C的物質(zhì)的量為 3amol；選項B，無法確定平衡移動的方向，不能確定平衡時B的物質(zhì)的量一定大于4 mol；選項C，根據(jù)題給數(shù)據(jù)可算出達(dá)到平衡時C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為；選項D，這種條件下混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變。]
9．C　[A項，若甲、乙建立等效平衡，則2c1＝c2，但乙對于甲而言，相當(dāng)于體積減小壓強(qiáng)增大，由于x＜4，則平衡正向移動，所以2c1＞c2，錯誤；B項，起始甲中投入量與化學(xué)方程式化學(xué)計量數(shù)之比不等，故w3不可能等于w1，x的值也不能確定，錯；C項，起始乙投入的量是甲的2倍，根據(jù)質(zhì)量守恒定律知，反應(yīng)前后總質(zhì)量不變，而容器體積又相等，故有2ρ1＝ρ2，正確；D項，v(A)＝，錯誤。]
10．B　[因為反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)在恒溫、恒容的條件下進(jìn)行。根據(jù)等效平衡的原理可知，甲與丙最后達(dá)到平衡時SO2、O2、SO3的物質(zhì)的量、容器內(nèi)的壓強(qiáng)、SO2與O2的比值都相同；乙相當(dāng)于在甲容器達(dá)到平衡后，將容器的體積瞬間擴(kuò)大為原來的2倍。設(shè)甲達(dá)到平衡時容器內(nèi)的壓強(qiáng)為p甲，此時容器內(nèi)瞬間壓強(qiáng)減小為p甲/2，此時平衡向逆反應(yīng)方向移動，氣體的物質(zhì)的量增加，SO3的質(zhì)量減小，所以容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)增大，則p乙>p甲/2，則2p乙>p甲＝p丙，SO3的質(zhì)量：m甲＝m丙>2m乙，A錯、B對；當(dāng)甲容器達(dá)到平衡后瞬間將容器體積擴(kuò)大2倍，平衡向逆反應(yīng)方向移動，但是生成的SO2與O2的物質(zhì)的量之比為2∶1，這與開始兩者加入的物質(zhì)的量之比相同，所以在此過程中SO2與O2的物質(zhì)的量之比一直是2∶1，C錯；甲與丙為等效平衡，但達(dá)到平衡時，甲容器中SO2的轉(zhuǎn)化率與丙容器中SO3的轉(zhuǎn)化率不一定相等，即Q甲不一定等于Q丙，D錯。]
11．C　[該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動，K值增大，A錯誤；由表中數(shù)據(jù)可知，20～40 s 內(nèi)，v(NO2)＝Δc(NO2)/Δt＝(0.2－0.12) mol·L－1/20 s＝0.004 mol·L－1·s－1，根據(jù)速率之比等于計量數(shù)之比可知，v(N2O4)＝v(NO2)＝0.002 mol·L－1·s－1，B錯誤；由表中數(shù)據(jù)可知，80 s后c(NO2)不再變化，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，生成NO2的物質(zhì)的量為0.3 mol·L－1×2 L＝0.6 mol，由熱化學(xué)方程式可知，每生成2 mol NO2吸收的熱量為Q kJ，則生成0.6 mol NO2吸收的熱量為0.30Q kJ，C正確；100 s 時再通入0.40 mol N2O4，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動，N2O4的轉(zhuǎn)化率減小，D錯誤。]
12．(1)減小　減小　(2)不變　不變　(3)不變　減小
解析　(1)保持容器容積不變，通入一定量NO2，則會增加NO2的濃度，體系壓強(qiáng)也增大，所以平衡正向移動，正反應(yīng)進(jìn)行的程度比原來大，NO2的含量減小；保持容器容積不變，通入一定量N2O4，則會增加N2O4的濃度，所以平衡逆向移動，由于逆反應(yīng)是體積增大的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大，逆反應(yīng)進(jìn)行的程度比原來的N2O4的轉(zhuǎn)化率要小，所以NO2的含量減小；(2)保持壓強(qiáng)不變，通入一定量NO2和保持壓強(qiáng)不變，通入一定量N2O4，在這一過程中，可假設(shè)為在另一容器中分別將其反應(yīng)達(dá)到與原平衡相同的平衡，然后加入到原平衡，所以在這種條件下不影響平衡，所以NO2的含量不變；(3)保持容器容積不變，通入一定量氖氣，則在過程中各物質(zhì)的物質(zhì)的量都沒發(fā)生改變，所以平衡不移動，即NO2的含量不變；保持壓強(qiáng)不變，通入氖氣使體系的容積增大一倍，則相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，所以平衡向生成NO2的方向進(jìn)行，所以NO2的轉(zhuǎn)化率會減小。
13．(1)減小　升溫　加入少量SO2氣體　(2)c≥0
(3)0.3 mol　正反應(yīng)　(4)3.6 mol＜c≤4 mol
解析　這是恒溫恒壓條件下的等效平衡問題，由題意可計算出達(dá)到平衡狀態(tài)A時其中含SO2 0.4 mol，O2 0.2 mol，SO3 3.6 mol，n(SO2)∶n(O2)∶n(SO3)＝2∶1∶18。(1)因平衡右移，故SO2的體積分?jǐn)?shù)減小；在恒壓條件下，要使SO2的體積分?jǐn)?shù)復(fù)原，可采取的措施有升溫或加入少量SO2氣體。(2)由于SO2和O2反應(yīng)只生成SO3一種物質(zhì)，所以在恒溫恒壓下只要滿足＝2就可以了，對SO3沒有用量限制，即c≥0。(3)因＝2，這一條件必須滿足，顯然b＝0.3 mol；由于此時a∶b∶c＝2∶1∶16較平衡狀態(tài)A時，SO3的含量低，因此反應(yīng)起始時將向正反應(yīng)方向進(jìn)行。(4)是關(guān)于恒溫恒容下的等效平衡，按照“一邊倒”原則，4 mol SO2和2 mol O2可折合成4 mol SO3，故c≤4 mol，另外，由于原平衡狀態(tài)A中含SO3 3.6 mol，欲使反應(yīng)開始時向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，故c＞3.6 mol，因此c的取值范圍為3.6 mol＜c≤4 mol。
14．(1)①K、F不再移動　②0＜a＜2
(2)①＝　②1－b
解析　(1)①達(dá)到平衡時即達(dá)到了表觀靜止?fàn)顟B(tài)，即裝置中的隔板K與活塞F均不再移動；②甲中氣體若不轉(zhuǎn)化，則氣體的物質(zhì)的量最大為3 mol，即停留在“0”刻度處，若甲中的A、B氣體全部轉(zhuǎn)化為C，則氣體物質(zhì)的量變?yōu)? mol，則隔板K應(yīng)停留在“2”的位置，所以0＜a＜2；
(2)①假設(shè)甲中投入2 mol A和1 mol B，乙中投入2 mol C達(dá)平衡時兩容器內(nèi)是等效的，即平衡時C的物質(zhì)的量相等，然后再向乙容器中投入1 mol He，由于是恒容容器，且He不參與反應(yīng)，故乙平衡不移動，則甲、乙兩容器中的C的物質(zhì)的量仍相等；②若甲中A的轉(zhuǎn)化率為b，則平衡時生成C的物質(zhì)的量為2b，由于甲、乙完全等效，則乙容器中C的物質(zhì)的量也為2b，即C的轉(zhuǎn)化率＝＝1－b。

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