2022年高三化学一轮复习学案：等效平衡的应用

等效平衡的应用
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
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，只是起始参加情况不同的同一可逆反响到达平衡后，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COg H2Og CO2g H2g
途径1:起始0 0
平衡
途径2:起始0 0
平衡
上述两种途径,同一可逆反响；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、对于同一个可逆反响，在相同的条件下〔恒温恒容或恒温恒压〕，不管是从正反响开始，还是从逆反响开始，或从正反响和逆反响同时开始，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: 同一可逆反响当外界条件一定时,反响无论从正反响开始还是从逆反响开始,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，对于反响前后气体化学计量数不相等的可逆反响，只改变起始时参加物质的物质的量，假设通过可逆反响的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量，所得反响物〔或生成物〕的物质的量与原起始量对应相同，那么两平衡等效
例如：在等温、等容条件下，对于可逆反响2A〔g〕B〔g〕3C〔g〕D 〔g〕
Ⅱ类：在等温、等容条件下，对于反响前后气体化学计量数相等的可逆反响，只改变起始时参加物质的物质的量，假设通过可逆反响的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量，所得反响物〔或生成物〕的物质的量之比与原起始量之比对应相同，那么两平衡等效。

例如：在等温、等容条件下，对于可逆反响2A〔g〕B〔g〕3C〔g〕D〔s〕
2、等温、等压条件下的等效平衡
在等温、等压条件下，对于反响前后气体化学计量数任意型的可逆反响，只改变起始时参加物质的物质的量，假设通过可逆反响的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量，所得反响物〔或生成物〕的物质的量之比与原起始量之比对应相同，那么两平衡等效。

例如：在等温、等容条件下，对于可逆反响2A〔g〕B〔g〕3C 〔g〕D〔g〕
分别从以下两条途径建立平衡：
ⅠA、B的起始物质的量均为2 mol；ⅡC、D的起始物质的量分别为2 mol和6 mol。

以下表达中不正确的选项是
A．Ⅰ、Ⅱ两途径最终到达平衡时，体系内混合气体的百分组成相同B．Ⅰ、Ⅱ两途径最终到达平衡时，体系内混合气体的平均相对分子质量相同
C．达平衡时，Ⅰ途径的反响速率v A等于Ⅱ途径的反响速率v A
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错误!
课堂运用
1、一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反响：2AgBg3Cg，假设反响开始时充入2molA和2molB，到达平衡后A的体积分数为a%。

其他条件不变时，假设按以下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〔不参加反响〕
C、1molB和1molC
D、2molA、3molB和3 molC
2、在一定温定容的密闭容器中有如下平衡：H2gI2g 2HIg，H2和I2的起始浓度均是L，到达平衡时HI的浓度为mol/L，假设H2和I2的起始浓度均变为L时，那么平衡时的H2浓度mol/L是〔〕
A、L
B、L
C、L
D、L
3、在一固定体积的密闭容器中，充入2molA和1molB，发生反响
2AgBgCg，达平衡后，C的体积分数为W%，假设维持容器容积和温度不变，按、和为起始配比投入，达平衡后，C的体积分数也为W%，那么的值为〔〕
A、1
B、2
C、3
D、4
4、在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反响：2NO2gN2O4g到达平衡时，再向容器中通入一定量的NO2，重新到达平衡后，与第一次平衡时相比，NO2体积分数〔〕
A、不变
B、增大
C、减小
D、无法判断
5、Ⅰ恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反响：AgBg Cg
⑴假设开始时放入1molA和1molB，到达平衡后，生成amolC，这时A 的物质的量为mol。

⑵假设开始时放入3molA和3 molB，到达平衡后，生成C的物质的量为mol。

⑶假设开始时放入molA、2 molB和1molC，到达平衡后，A和C的物质的量分别是ymol和3amol，那么= mol，y = mol
⑷假设在⑶的平衡混合物中再参加3molC，待再次到达平衡后，C的物质的量分数是。

Ⅱ假设维持温度不变，在一个与⑴反响前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反响。

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进行比拟〔选填一个编号〕。

〔甲〕a＜b 〔乙〕a＞b 〔丙〕a=b 〔丁〕不能比拟a和b
的大小
作出此判断的理由是。

6、某温度下向1L密闭容器中充入1mol N2和3 mol H2，使反响N23H22NH3达平衡，平衡混合气中N2、H2、NH3的浓度分别为M、N、Gmol／L．如果温度不变，只改变初始物质的参加量，要求M、N、G 保持不变，那么N2、H2、NH3的参加量用、y、表示时应满足的条件是：
①假设=0，y=0，那么= ；
②假设= mol ，那么y= ，= ；
③、y 、取值必须满足的一般条件是用含、y 、方程表示，其中一个含、，另一
个含y 、 。

假设将上述条件改为恒温、恒压，其它均不变，那么
a ．假设=0，y=0，那么= ；
b ．假设= mol ，那么y= ，= ；
c ．、y 、取值必须满足的一般条件是 。

7、如右图所示，将4 mol SO 2和2 mol O 2置于体积可
变的等压容
器中，在一定温度下发生反响2SO 2gO 2g 2SO 3g ，△H
＜
0．该
反响到达平衡状态A 时，测知气体的物质的量为 mol ，SO 2、O 2、SO 3的起始物质的量分别以现a 、b 、c 表示．
1向到达平衡状态A 的容器中通入少量O 2，体系中SO 2的体积分数 填“增
大〞或“减小〞或“不变"．要使SO 2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假设起始时a= mol ，B= mol ，且到达平衡后各气体的体积分数与平衡状态A 相同，那么起始时c 的取值为 。

3要使反响开始时向逆反响方向进行，且到达平衡后各气体的物质的量与平衡状态
A相同，那么起始时c的取值范围为。

课后作业
1、在T℃条件下，向1 L固定体积的密闭容器M中参加2 mol X和1
mol Y，发生如下反响：2Xg＋Yg a Zg＋WgΔH＝－Q J·mol－1Q＞0，a为正整数。

当反响到达平衡后，反响放出的热量为Q1 J，物质X的转化率为α；
假设平衡后再升高温度，混合气体的平均相对分子质量减小，那么1化学计量数a的值为________。

2以下说法中能说明该反响到达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，假设起始时向容器M中参加的物质的量如以下各项，那么反响到达平衡后放出的热量仍为Q1 J的是________稀有气体不参与反响。

A．2 mol X、1 mol Y、1 mol Ar B．a mol Z、1 mol W
C．1 mol X、mol Y、0.5a mol Z、mol W D．2 mol X、1 mol Y、1 mol Z
4温度维持T℃不变，假设起始时向容器M中参加4 mol X和6 mol Y，假设到达平衡时容器内的压强减小了10%，那么反响中放出的热量为________J。

5温度维持T℃不变，假设在一个和原容器体积相等的恒压容器N 中，参加2 mol X和1 mol Y发生如上反响并达平衡，那么________
选填M或N容器中的反响先到达平衡状态，容器中X的质量分数M________N选填＞、＜、＝符号。

6：该反响的平衡常数随温度的变化如下表：
X 的平衡转化率为50%，那么该温度为________℃。

2、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响有：
①CH4g＋H2OgCOg＋3H2g ΔH1＝J·mol－1
②CH4g＋CO2g2COg＋2H2g ΔH2＝J·mol－1
③COg＋H2OgCO2g＋H2gΔH3
请答复以下问题：
1在一密闭容器中进行反响①，测得CH4的物质的量浓度随反响时间的变化如图1所示。

反响进行的前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响②，并维持反响过程中温度不变。

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反响③中ΔH3＝________。

800 ℃时，反响③的化学平衡常数K＝，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：
填代号。

a．v正＞v逆b．v正＜v逆
c．v正＝v逆d．无法判断
3、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，再经氢气复原生成高纯硅。

一定条件下，在20 L 恒容密闭容器中发生SiCl4转化为SiHCl3的反响：3SiCl4g＋2H2g＋Sis4SiHCl3gΔH＝Q J·mol－1。

2 min后到达平衡，H2与SiHCl3的物质的量浓度分别为mol·L－1和mol·L－1。

1从反响开始到平衡，v SiCl4＝________。

2该反响的平衡常数表达式为K＝________，温度升高，K值增大，那么Q________0填“＞〞、“＜〞或“＝〞。

3假设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，当反响再次到达平衡时，与原平衡相比拟，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，再次到达平衡时，H2的物质的量浓度范围为________。

6图中轴表示温度，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，那么压强a________b填“＞〞、“＜〞或“＝〞。

第四节 ?化学反响进行的方向?导学案
【目标要求】1、了解熵的根本涵义及能量判椐和熵判椐的根本内容。

2、能说出化学反响的焓变与熵变对反响进行方向的影响。

【重、难点】教学难点、重点：能说出化学反响的焓变与熵变对反响进行方向的影响。

【根底落实】：1自发过程
1含义:在一定条件下,借助外力就可以进行的过程。

2特点:①体系趋向于从状态转变为状态体系对外部做功或者释放能量。

②在密闭条件下,体系有从自发地转变为的倾向。

3自发反响:在给定的条件下,可以地进行到显著程度的化学反响。

2化学反响进行方向的判据
1焓判据:科学家提出用来判断反响进行的方向,放热反响过程中体系能量,具有自发进行的。

2熵判据:①熵概念:用来度量体系的一个物理量,符号为。

②熵值大小判断:
a物质的混乱度:体系的混乱度越大,熵值;
b同一条件下,不同物质的熵值;
c物质的存在状态:同一物质,熵值一般气态液态固态填“>〞“<〞。

③熵增原理:与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵,即熵变符号0填“>〞“<〞。

气体体积增大的反响,熵;气体体积减小的
反响,熵。

④熵判据:用来判断反响进行的方向,体系有自发地向混乱度熵增的方向转变的倾向。

3复合判据:正确判断一个化学反响是否能自发进行,要从体系的能量和混乱度两个方面去考虑,即综合考虑和的复合判据。

【思考交流】1放热反响一定能够自发进行吗
2熵增加的反响一定是自发的吗
【互动探究】1、以下反响的ΔH和ΔS,判断反响的自发性。

①2H2O2aq2H2OlO2g ΔH<0,ΔS>0
②4FeOH2s2H2OlO2g4FeOH3s ΔH<0,ΔS<0
③CsH2OgCOgH2g ΔH>0,ΔS>0
④NaOHaq错误！未找到引用源。

/2H2gNasH2Ol ΔH>0,ΔS<0
(1)上述反响的自发性分别如何
2如何综合利用ΔH和ΔS来判断反响的自发性
2、怎样用自由能变化ΔG判断化学反响自发进行的方向
3、能够自发进行的反响在常温下就一定能够发生吗
【小结】：
1、体系的有序性越高，即混乱度越低，熵值就越，有序变为无序——熵的过程。

2、熵值的大小判断：气态液态固态
【对点训练1】：以下过程属于熵减小的是〔〕
A固体的溶解过程B气体扩散过程
C 液态水变为水蒸气g2H2g=CH3OHg
3、能量判据和熵判据的应用：
〔1〕、由能量判据知∶放热过程〔△H﹤0〕常常是_自发进行；
由熵判据知∶许多熵增加〔△S﹥0〕的过程是_的；
〔很多情况下，简单地只用其中一个判据去判断同一个反响，可能会出现相反的判断结果，所以我们应两个判据兼顾。

由能量判据〔以焓变为根底〕和熵判据组合成的复合判据将更适合于所有的反响过程；〔2〕、在讨论过程的方向时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。

如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果；反响的自发性也受外界条件的影响。

【对点训练2】：试判断以下体系的熵变ΔS。

1水蒸气冷凝成水ΔS0。

2CaCO3sCaOsCO2g ΔS0。

3乙烯聚合成聚乙烯ΔS0。

4N2O4g2NO2gΔS 0。

【过关练习】1能用能量判据判断以下过程的方向的是〔〕
A 水总是自发的由高处往低处流
B 放热反响容易自发进行，吸热反响不能自发进行
C 有序排列的火柴散落时成为无序排列
D 屡次洗牌后，扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大
2以下说法中，正确的选项是〔〕
A自发反响一定是熵增大，非自发反响一定是熵减小或不变
B自发反响在恰当条件下才能实现
C自发反响在任何条件下均能实现 D 同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同
3、自发进行的反响一定是〔〕
A、吸热反响
B、放热反响
C、熵增加反响
D、熵增加或者放热反响
4以下对熵的理解不正确的选项是
．．．．．．．。

A同种物质气态时熵值最大,固态时熵值最小
B体系越有序,熵值越小;越混乱,熵值越大
C与外界隔离的体系,自发过程将导致体系的熵减小
K、×105 250 ℃ol-1,能自发进行的原因是。

A该反响是吸热反响 B该反响是放热反响
C该反响是熵减少的反响 D该反响熵增效应大于能量效应
NH42CO3]在室温下就能自发地分解产生氨气,以下说法中正确的选项是。

A碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体,使体系的熵增大
B碳酸铵分解是因为外界给予了能量
C碳酸铵分解是吸热反响,根据能量判据也能说明它能自发分解
D碳酸盐都不稳定,都能自发分解
7、〔双选〕以下说法中，正确的选项是
A．化学反响总是伴随着能量变化的B．能够自发进行的反响不一定都是放热反响
C．只有放热反响才能够自发进行D．能够自发进行的反响就一定能够发生并完成
8、水在273 K、1．01×105ol-1，以下结论中，正确的选项是
A．E反响物>E生成物B．E反响物<E生成物C．反响放热D．反响吸热
10、以下关于化学反响的自发性表达中正确的选项是
A焓变小于0而熵变大于0的反响肯定是自发的
B焓变和熵变都小于0的反响肯定是自发的
C焓变和熵变都大于0的反响肯定是自发的
D熵变小于0而焓变大于0的反响肯定是自发的
11、〔天津卷〕．以下说法不正确的选项是
．．．．．．．
与H2O的反响是熵增的放热反响，该反响能自发进行
4溶液或浓硝酸均可使蛋白质溶液产生沉淀，但原理不同
和MnO2均可加快H2O2分解，同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同
OH2固体在溶液中存在平衡：MgOH2sMg2aq2OH－aq，该固体可溶于NH4Cl 溶液
12、在25℃、1．01×105 ol-1能够自发进行。

从能量上分析，生成物的总能量比反响物的总能量，从反响前后的熵值看，反响后的熵值
填“增加〞、“减小〞或“不变〞。

【对点高考】
1、〔2021年北京卷〕10．K2Cr2O7溶液中存在平衡：Cr2O72-〔橙色〕H2O2 CrO42-〔黄色〕2H。

用K2Cr2O7溶液进行以下实验：
结合实验，以下说法不正确的选项是
A．①中溶液橙色加深，③中溶液变黄B．②中Cr2O72-被
C2H5OH复原
C．比照②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强
D．假设向④中参加70%H2SO4溶液至过量，溶液变为橙色2．〔2021年江苏卷改编〕一定温度下，在3个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中反响2H2g＋COg错误！未找到引用源。

CH3OHg到达平衡，以下说法正确的选项是
A 该方应的正反响吸热
B到达平衡时，容器Ⅰ中反响物转化率比容器Ⅱ中的大
C到达平衡时，容器Ⅱ中cH2大于容器Ⅲ中cH2的两倍
D到达平衡时，容器Ⅲ中的反响速率比容器Ⅰ中的大
3、〔2021年上海卷〕2复原，所涉及的反响方程式为：
CO2〔g〕4H2〔g〕CH4〔g〕2H2O〔g〕
H2的体积分数随温度的升高而增加。

假设温度从300℃升至400℃，重新到达平衡，判断以下表格中各物理量的变化。

〔选填“增大〞、“减小〞或“不变〞〕
30．相同温度时，上述反响在不同起始浓度下分别到达平衡，各物质的平衡浓度如下表：
a、b、c、d与m、n、、y之间的关系式为_________。

4、〔2021年四川卷〕6．一定条件下，CH4与H2Og发生反响：CH4gH2Og COg3H2g设起始=Z，在恒压下，平衡时CH4的体积分数与Z和T〔温度〕的关系如下图。

以下说法正确的选项是
A．该反响的焓变△H>0 B．图中Z的大小为a>3>b
C．图中X点对应的平衡混合物中=3
D．温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后CH4减小
5、27．F5、G5丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。

答复以下问题：
1正丁烷C4H10脱氢制1-丁烯C4H8的热化学方程式如下：
①C4H10g===C4H8g＋H2gΔH1
：②C4H10g＋错误!O2g===C4H8g＋H2OgΔH2＝－119 J·mol－1
③H2g＋错误!O2g===H2OgΔH3＝－242 J·mol－1
反响①的ΔH1为______J·mol－1。

图a是反响①平衡转化率与反响温度及压强的关系图，填“大于〞或“小于〞；欲使丁烯的平衡产率
提高，应采取的措施是________填标号。

A．升高温度B．降低温度C．增大压强D．降低压强
2丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反响器氢气的作用是活化催化剂，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。

图b 为丁烯产率与进料气中n氢气/n丁烷的关系。

图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是______。

3图c为反响产率和反响温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。

丁烯产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是___________；590 ℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是________________________。

6、．G2、G3、H5在湿法炼锌的电解循环溶液中，较高浓度的Cl－会腐蚀阳极板而增大电解能耗。

可向溶液中同时参加Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀从而除去Cl－。

根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图，以下说法错误的选项是
A．K s L 3 mol·L－1 Na3AsO3、2021L 3 mol·L－1 I2和2021L NaOH 溶液混合，发生反响：AsO错误!aq＋I2aq＋2OH－aq⇌AsO错误!aq＋2I－aq ＋H2Ol。

溶液中c AsO错误!与反响时间t的关系如下图。

①以下可判断反响到达平衡的是________填标号。

a．溶液的ol·L－1
②t m时，v正________v逆填“大于〞“小于〞或“等于〞。

③t m时v逆_____t n时v逆填“大于〞“小于〞或“等于〞，理由是______。

④假设平衡时溶液的230 ℃42.2 ℃230 ℃30 ℃50 ℃50 ℃ol·L−1的
Na2CrO4溶液中c Cr2O72−随c H的变化如下图。

①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反响____________。

②由图可知，溶液酸性增大，CrO42−的平衡转化率__________填“增大“减小〞或“不变〞。

根据A点数据，计算出该转化反响的平衡常数为__________。

③升高温度，溶液中CrO42−的平衡转化率减小，那么该反响的
ΔH_________填“大于〞“小于〞或“等于〞。

11、〔2021年全国2卷〕27．丙烯腈〔CH2=CHCN〕是一种重要的化工原
料，工业上可用“丙烯氨氧化法〞生产，主要副产物有丙烯醛
〔CH2=CHCHO〕和乙腈CH3CN等，答复以下问题：
〔1〕以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈〔C3H3N〕和副产物丙烯醛〔C3H4O〕的热化学方程式如下：
①C3H6gNH3g 3/2O2g=C3H3Ng3H2Og △H=-515J/mol
①C3H6g O2g=C3H4OgH2Og △H=-353J/mol
两个反响在热力学上趋势均很大，其原因是；有利于提高丙烯
腈平衡产率的反响条件是；提高丙烯腈反响选择性的关键因素
是。

〔2〕图〔a〕为丙烯腈产率与反响温度的关系曲线，最高产率对应温度为460O C．低于460O C时，丙烯腈的产率〔填“是〞或者“不
是〞〕对应温度下的平衡产率，判断理由是；高于460O C时，丙
烯腈产率降低的可能原因是〔双选，填标号〕
A．催化剂活性降低 B．平衡常数变大 C．副反响增多 D．反
响活化能增大
〔3〕丙烯腈和丙烯醛的产率与n〔氨〕/n〔丙烯〕的关系如图〔b〕所示。

由图可知，最正确n〔氨〕/n〔丙烯〕约为，理由是。

进
料氨、空气、丙烯的理论体积约为
12、〔2021年全国3卷〕27〔15分〕
煤燃烧排放的烟气含有SO2和NO，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝，答复以下问题：
1 NaClO2的化学名称为_______。

〔2〕在鼓泡反响器中通入含有含有SO2和NO的烟气，反响温度为323 K，NaClO2溶液浓度为5×10−3mol·L−1。

反响一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表?
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反响的离子方程式__________。

增加压强，NO的转化率______〔填“提高〞“不变〞或“降低〞〕。

②随着吸收反响的进行，吸收剂溶液的ol H2只需1 mol MH
c假设降温，该反响的平衡常数增大d假设向容器内通入少量氢气，那么v〔放氢〕>v〔吸氢〕
〔4〕利用太阳能直接分解水制氢，是最具吸引力的制氢途径，其能量转化形式为_______。

附件1：律师事务所反盗版维权
附件2：独家资源交换签约学校名录〔放大查看〕学校名录参见：。