高考化学专题训练—化学平衡的建立途径与等效平衡

高考化学专题训练—化学平衡的建立途径与等效平衡
1、甲、乙、丙三个容器中最初存在的物质及数量如图所示，三个容器最初的容积相等，温度相同，反应中甲、丙的容积不变，乙中的压强不变，在一定温度下反应都达到平衡。

下列说法正确的是（）
A、平衡时各容器内c(NO2)的大小顺序为乙>甲>丙
B、平衡时N2O4的百分含量：乙>甲＝丙
C、平衡时甲中NO2与丙中N2O4的转化率不可能相同
D、平衡时混合物的平均相对分子质量：甲>乙>丙
2、恒温、恒容密闭容器中，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2mol；
Ⅱ．C、D的起始物质的量分别为2mol和6mol。

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v A等于Ⅱ途径的反应速率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1
2 3、某温度时，发生反应2HI(g)⇌H2(g)+I2(g)，向三个体积相等的恒容密闭容器A、B、C中，分别加入①2mol HI；②3mol HI；③1mol H2与1mo1I2，分别达
平衡时，以下关系正确的是（）
A、平衡时，各容器的压强：②＝①＝③
B、平衡时，I2的浓度：②>①＝③
C、平衡时，I2的体积分数：②>①＝③
D、从反应开始到达平衡的时间：①>③
4、一定温度下，把2.0体积的N2和6.0体积的H2通入一个带活塞的体积可变的容器中，活塞的一端与大气相通，容器中发生如下反应：N2+3H2⇌2NH3．已知平衡时NH3的浓度是c mol⋅L−1，现按下列四种配比作为起始物质，分别充入上述容器，并保持温度不变，则达到平衡后，NH3的浓度不为c mol⋅L−1的是（）
A、1.0体积的N2和3.0体积的H2
B、2.0体积的N2、6.0体积的H2和4.0体积的NH3
C、4.0体积的NH3和1.0体积的H2
D、2.0体积的NH3
5、已知：2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g) ΔH=−197kJmol−1，按不同方式向甲、乙、丙三个相同容积的密闭容器中投入反应物，且保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时有关数据如下表：
容器甲乙丙
反应物投入量
2mol SO2、
1mol O21mol SO2、
0.5mol O2
2mol SO3
平衡常数K1K2K3
反应的能量变化放出a kJ放出b kJ吸收c kJ 气体密度ρ1ρ2ρ3
α3反应物转化率α1α2
下列有关的关系式正确的是（）
A、K1=K3<K2
B、ρ1=ρ3>ρ2
C、α2+α3>1
D、2b+c>197
6、温度容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物并保持恒温恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下（已知：N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=−92.4kJ⋅mol−1 ）
下列说法正确的是（）
A、2 c1>c3
B、a1+a3<1
C、2 p2<p1
D、a=b
7、一定条件下将2mol SO2和2mol SO3气体混合于一固定容积的密闭容器中，发生反应：2SO2+O2⇌2SO3，平衡时SO3为n mol，在相同温度下，分别按下列配比在上述容器中放入起始物质，平衡时SO3的物质的量可能大于n的是（）
A、2molSO2+1molO2
B、2molSO2+1molO2+2molSO3
C、4molSO2+1molO2
D、3molSO2+0.5molO2+1molSO3
8、在一个恒容的密闭容器中充入2mol A和1mol B发生反应：2A(g)+B(g)⇌xC(g)，达到平衡后，C的体积分数为a。

若恒温恒容下，按0.6mol A、0.3mol B和
1.4mol C为起始物，达到平衡后，C体积分数仍为a，则x的值可能是（）
A、2
B、3
C、4
D、2或3
9、在一固定体积密闭容器中，加入2molA和1molB，发生反应：2A(g)+B(g)⇌3C(g)+D(g)达平衡时，C的浓度为ω mol/L，若维持容器体积和温度不变，按下列四种配比作起始物质，达平衡后，C的浓度仍为ω mol/L的是（）
A、4molA+2molB
B、2mol A+1mol B+3mol C+1mol D
C、3mol C+1mol D+1mol B
D、3mol C+1mol D
10．（2014年全国四川卷7题）在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g)，发生反应X(g) + Y(g)M(g) + N(g)，所得实验数据如下表：
下列说法正确的是（）
A、实验①中，若5 min时测得n(M) = 0.050 mol，则0至5 min时间内，用N表示的平均反应速率v(N) = 1.0×10−2 mol·L−1 ·min−1
B、实验②中，该反应的平衡常数K = 2.0
C、实验③中，达到平衡时，X的转化率为60%
D、实验④中，达到平衡时，b > 0.060
1、【答案】B
【解析】
甲、乙存在平衡2NO2⇌N2O4，该反应为气体物质的量减小的反应，乙中到达的平衡相当于在甲平衡的基础上增大压强，体积减小，平衡向正反应方向移动，平衡时N2O4的百分含量增大，总的物质的量减小；丙中存在平衡N2O4⇌2NO2，相当于开始加入0.2molNO2，与甲极值相等，为等同平衡。

A、平衡时甲与丙中NO2浓度的相等，乙体积减小，压强增大，平衡向正反应移动，但平衡移动的结果是降低NO2的浓度增大，但不会消除增大，故平衡时容器内c(NO2)的大小顺序为乙>甲＝丙，故错误；
B、平衡时甲中与丙中N2O4的百分含量相等，乙中N2O4的百分含量增大，故平衡时N2O4的百分含量：乙>甲＝丙，故正确；
C、甲与丙为完全等效平衡，平衡时甲、丙中N2O4的物质的量相等，平衡时甲中NO2与丙中N2O4的转化率可能相同，故错误；
D、甲与丙为等同平衡，则平衡时混合气体的平均相对分子质量相等，故错误；
2、【答案】C
【解析】
A、恒温、恒容,反应前后气体的物质的量相等，Ⅰ．A、B的起始物质的量均为2mol；Ⅱ．C、D的起始物质的量分别为2mol和6mol，相当于4mol A和4mol B。

两种途径的物质的量极值成比例，为等效平衡，则体系内混合气体的百分组成相同，A项正确；
B、两种途径为等效平衡，各物质的百分含量相同，则混合气体的平均相对
分子质量相同，B项正确；
C、由于Ⅱ途径浓度大，压强大，反应速率应较大，C项错误；
D、由于途径Ⅱ的质量为途径Ⅰ的质量的2倍，容器体积不变，则Ⅰ途径所
，D项正确。

得混合气体的密度为Ⅱ途径所得混合气体密度的1
2
3、【答案】B
【解析】
根据等效平衡原理：若1mol H2与1molI2完全转化为HI，则HI为2mol，所以①和③是等同平衡，所以二者的浓度，百分含量，压强转，化率等都一样；②与①相比增大了HI的量，该反应为反应前后气体体积不变的反应，增大HI的量，达到平衡时新平衡与原平衡等效，所以各物质的百分含量不变，但是浓度增大。

A、由于恒容密闭容器，②中初始的量大，所以压强最大，故A错误；
B、由于恒容密闭容器，②中初始的量大，所以②中I2的浓度最大，①和③是完全相同的等效平衡，二者I2的浓度相同，所以平衡时，I2的浓度：②>①＝
③，故B正确；
C、①②③都是等效平衡，所以三者中I2的体积分数相同，故C错误；
D、①从正向开始，②从逆向开始，无法对比达到平衡时间，故D错误；
2、【答案】C
【解析】
因为是恒压条件下，极值转化成比例即为等效平衡，平衡时浓度不变，A、B、D极值转化和题干成比例，平衡浓度不变，C极值转化与题干不成比例，不是等效平衡，平衡时浓度不为c mol⋅L−1。

5、【答案】B
【解析】
三个容器的容积相同，且保持恒温、恒容，而平衡常数只与温度有关，则平衡常数K1=K2=K3，A错误。

甲和丙中通入气体的质量相等，且是乙中气体质量的2倍，由于在恒容条件下进行反应，则气体密度ρ1=ρ3>ρ2，B正确。

甲和丙中反应分别从正向、逆向开始，达到平衡时二者是等效平衡，则有α1+α3=1；将甲的容积增大1倍，与乙中平衡体系等效，容积增大，压强减小，平衡向逆反应方向移动，反应物转化率减小，则有α1>α2，从而可得α2+α3<1，C错误。

由C中分析可知，甲和丙中的反应是等效平衡，且反应分别从正、逆反应方向开始，则有a+c=197；若甲和乙中反应物的转化率相等，则甲中反应放出热量是乙中反应放出热量的2倍，则有a=2b，实际上甲中反应物的转化率大于乙，则有a>2b，从而可得2b+c<197，D错误。

故选B。

6、【答案】B
【解析】
甲投入1molN2、3molH2，乙容器投入量2molNH3，极值相等，恒温恒容条件下，甲容器与乙容器是等同平衡，各组分的物质的量、含量、转化率等完全相等；而甲容器投入1molN2、3molH2，丙容器加入4molNH3，采用极限转化法丙相当于加入2molN2、6molH2，丙中加入量是甲中的二倍，如果恒温且丙容器容积是甲容器2倍，则甲容器与丙容器为等效平衡，所以丙所到达的平衡，可以看作在恒温且容积是甲容器两倍条件下，到达平衡后，再压缩体积为与甲容器体积
相等所到达的平衡，由于该反应是体积减小的反应，缩小容器体积，增大了压强，平衡向着正向移动，所以丙中氮气、氢气转化率大于甲和乙的，
A、丙容器反应物投入量4molNH3，采用极限转化法转化为反应物为2molN2、6molH2，是甲中的二倍，若平衡不移动，c3=2c1；丙相当于增大压强，平衡向着正向移动，所以丙中氨气的浓度大于乙中氨气浓度的二倍，即c3>2c1，故A错误；
B、丙容器反应物投入量4molNH3，是乙的二倍，若平衡不移动，转化率α1+α3=1，由于丙中相当于增大压强，平衡向着向着正向移动，氨气的转化率减小，所以转化率α1+α3<1，故B正确；
C、丙容器反应物投入量2molNH3，和甲起始量相同，甲和丙平衡状态相同即P1=p3①，丙容器反应物投入量4molNH3，是乙的二倍，若平衡不移动，丙中压强为乙的二倍，由于丙中相当于增大压强，平衡向着向着正向移动，所以丙中压强减小，小于乙的2倍，即2p2>p3②，结合①②得2p2>p3=P1，故2p2>p1，故C错误；
D、甲投入1molN2、3molH2，乙中投入2molNH3，则甲与乙是完全等效的，互为逆过程，故a=−b，故D错误，
故选B．
7、【答案】B
【解析】
A、极值转化，起始量和题干起始量相比，相当于减少2molSO2，减少反应物二氧化硫的量，平衡逆向进行，三氧化硫物质的量<n，故A不选；
B、极值转化，起始量和题干起始量相比，相当于加入4molSO2和2molO2，
可看做在原平衡的基础上加入1molO2，平衡正向移动，三氧化硫物质的量>nmol，故B选；
C、极值转化，起始量与题干起始量相同，等同平衡，SO3物质的量为n mol，故C不选；
D、极值转化，起始量与题干起始量相同，等同平衡，SO3物质的量为n mol，故D不选。

8、【答案】D
【解析】
恒温恒容下，开始充入2molA和1molB与开始充入0.6molA、0.3molB和1.4molC达到平衡后，C的体积分数都为a，说明为等效平衡，按极值转化到左边，若前后气体体积不相等，需要极值相等，若前后气体体积相等，则需极值成比例就行。

（1）恒温恒容，前后气体体积不相等，按化学计量数转化到左边，满足n(A)=
=2mol，解得x=2。

2mol、n(B)=1mol，故0.6mol+2.8
x
（2）当反应前后气体体积不变（即x=3），等效平衡只需要两种投料方式换算到同一边后各组分比例相同即可（恒温恒容时分子总数不变的可逆反应的等效平衡换算）。

所以x=3也是正确的。

9、【答案】D
【解析】
恒温恒容，前后气体体积不同，不同途径达到平衡后，C的浓度仍为W mol/L，说明与原平衡为等同平衡，按极值转化，满足n(A)=2mol，n(B)=1mol即可，据此解答．
A 、开始加入4molA +2mol
B ，相当于在加入2molA 和1molB 达平衡后，再加入2molA 和1molB ，平衡向逆反应进行，不满足n(A)=2mol ，n(B)=1mol ，故A 错误；
B 、开始加入2molA +1molB +3mol
C +1mol
D ，将3molC 、1molD 按化学计量数转化到左边可得2molA 、1molB ，故等效为开始加入3molA +1.5molB ，不满足n(A)=2mol ，n(B)=1mol ，故B 错误；
C 、开始加入3molC +1mol
D +1molB ，将3molC 、1molD 按化学计量数转化到左边可得2molA 、1molB ，故等效为开始加入2molA 、2molB 所到达的平衡，不满足n(A)=2mol ，n(B)=1mol ，故C 错误；
D 、开始加入3molC 、1molD ，按化学计量数转化到左边可得2molA 、1molB ，满足n(A)=2mol ，n(B)=1mol ，与原平衡为等效平衡，故D 正确； 10、【答案】C
【解析】 A 、113min L mol 100.1min
5L 10mol 050.0(M)(N)---⋅⋅⨯=⨯==v v ，故A 错误； B 、 X （g ）+Y （g ） M （g ）+N （g ）
起始浓度（mol/L ） 0.01 0.04 0 0
转化浓度
（mol/L ） 0.008 0.008 0.008 0.008
平衡浓度（mol/L ） 0.002 0.032 0.008 0.008
实验②中，该反应的平衡常数0.1032
.0002.0008.0008.0=⨯⨯=K ，故B 错误； C 、 X （g ）+Y （g ） M （g ）+N （g ）
起始浓度（mol/L ） 0.02 0.03 0 0
转化浓度（mol/L） a a a a
平衡浓度（mol/L） 0.02-a 0.03-a a a
解得a=0.012，X的转化率为60%，故C正确；
D、根据三段式可求得，700℃时，化学平衡常数K ≈ 2.6，升高温度至800℃得平衡常数为K=1.0，K减小，即平衡逆向移动，则正反应为放热反应，若
④的温度为800℃，恒容体系中，气体体积不变的反应，④与③为等效平衡，
b =0.5a= 0.06 mol，但④的实际温度为900℃，相比较800℃，平衡逆向移动，b < 0.06，故D错误。