等效平衡、平衡图像复习

等效平衡、化学平衡图像

一、等效平衡

【例题1】在一个固定体积的密闭容器中，保持一定温度，进行以下反应：H2（g）+I2（g）⇌2HI（g）．已知起始时加入1mol H2和2mol I2（g），当达到平衡时H2的体积分数为φ．下列四种情况分别投入上述容器，且始终保持原温度，平衡时H2的体积分数也为φ的是（）

A．2 mol H2（g）和1 mol I2（g）B．3 mol HI（g）

C．2 mol H2（g）和2 mol I2（g）D．1 mol I2（g）和2 mol HI（g）

【解析】等温等容条件下，对于反应前后气体物质的量不变的反应，经过等价转化只要最初加入的物质的量之比与原平衡相等，就会建立等效平衡，平衡时各物质的体积分数相同．题干起始n（H2）：n（I2）=1：2。A、起始n（H2）：n（I2）=2：1，不能建立等效平衡，故A错误；B、加3 mol HI（g）相当于起始加入1.5 mol H2（g）和1.5 mol I2（g），n（H2）：n（I2）=1：1，不能建立等效平衡，故B错误；C、起始n （H2）：n（I2）=1：1，不能建立等效平衡，故C错误；D、起始加入1 mol I2（g）和2 mol HI（g）相当于起始加入1 mol H2和2 mol I2（g），n（H2）：n（I2）=1：2，能建立等效平衡，故D正确。

【变式训练1】在恒温恒容条件下，将4molA和2molB放入一密闭容器中2A（g）+B（g）⇌2C（g）+D （s），达到平衡时，C的体积分数为a；在相同条件下，按下列配比分别投放A、B、C、D，达到平衡时，C的体积分数不等于a的是（）

A．4mol、2mol、0mol、2mol B．2mol、1mol、2mol、2mol

C．2mol、1mol、2mol、1mol D．2mol、1mol、0mol、1mol

【变式训练2】在一固定体积的密闭容器中加入2mol A和1mol B发生反应2A（g）+B（g）⇌3C（g）+D （g），达到平衡时C的浓度为w mol•L﹣1，若维持容器的体积和温度不变，按下列四种配比方案作为反应物，达平衡后，使C的浓度仍为w mol•L﹣1的配比是（）

A．4 mol A+2 mol B B．3 mol C+1 mol D+2mol A+1 mol B

C．3mol C+1 mol D+1 mol B D．3 mol C+1 mol D

【变式训练3】在一密闭容器中，充入3mol A和1mol B发生反应：3A（g）+B（g）=xC（g），达平衡后，C的物质的量分数为w；若体积、温度都不变，按0.9mol A、0.3mol B和1.4mol C为起始物质，达平衡后，C的物质的量分数也为w，则x的值是（）

A．5 B．3 C．2 D．4

【例题2】向一固定体积的密闭容器入a mol N2O4气体，在密闭容器发生反应：N2O4（g）⇌2NO2（g），达到平衡时再通入a mol N2O4气体，再次达到平衡时，与第一次达平衡时相比，N2O4的转化率（）A．不变B．增大C．减小D．无法判断

【解析】恒温恒容条件下，投料等比增加同增压，判断平衡（指的是新建立的与原平衡等效的过渡态平衡，而不是原平衡），增大压强平衡向左移，转化率降低．

【变式训练1】工业上用CO与H2合成甲醇，CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）△H=﹣90.8kJ/mol．300℃时，在容积相同的3个密闭容器中，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的有关数据如下：下列说确的是（）

容量甲乙丙

反应物投入量1molCO、2molH21mol CH3OH 2mol CH3OH

平衡时数据CH3OH的浓度（mol/L）c1c2c3反应的能量变化 a kJ b kJ c kJ 体系压强（Pa）P1P2P3反应物转化率α1α2α3

A．2c1＞c3B．a+b＜90.8 C．2P2＜P3D．α1+α3＜1

【变式训练2】一定条件下存在反应：CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）△H=﹣QkJ/mol．现有三个相同的2L恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在I中充入1molCO和1molH2O，在Ⅱ中充入1molCO2和1mol H2，在Ⅲ中充入2molCO和2molH2O，700℃条件下开始反应．达到平衡时，上述三个过程对应的能量变化值分别为Q1、Q2、Q3．下列说确的是（）

A．2Q1=2Q2＜Q3

B．容器Ⅰ中CO的百分含量比容器Ⅲ中CO的百分含量高

C．容器Ⅰ中反应的平衡常数比容器Ⅱ中反应的平衡常数小

D．容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和等于1

【变式训练3】已知2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）△H=﹣196.6kJ•mol﹣1．在相同温度和体积均为1L 的四个密闭容器中，保持温度和容积不变，以四种不同的投料进行反应，平衡时有关数据如下．下列关系正确的是（）

容器甲乙丙丁

起始加入量2mol SO2+1mol

O2

1mol SO2+0.5mol O22mol SO32mol SO2+2mol O2

反应放出/吸收的热量/kJ a b c d

平衡时c（SO3）/mol•L﹣1 e f g h

A．a＜2b：e＞2f B．a=c：e=g C．a＞d：e＞h D．c+98.3e=196.6

【例题3】甲、乙两个容器中最初存在的物质及数量如图所示，两个容器最初的容积相等、温度相同，反应中甲的容积不变，乙中的压强不变，在一定温度下反应达到平衡．下列说确的是（）

A．平衡时各容器c（NO2）的大小顺序为乙＞甲

B．平衡时N2O4的百分含量：乙＞甲

C．平衡时甲中的压强与乙中的压强：甲＞乙

D．平衡时混合物的平均相对分子质量：甲＞乙

【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，故甲中压强减小，乙中压强不变，乙中到达的平衡相当于在甲平衡的基础上增大压强。A．乙中到达的平衡相当于在甲平衡的基础上增大压强，增大压强平衡向正反应移动，但平衡移动的结果是降低NO2浓度增大，不会消除增大，故平衡时容器c（NO2）的大小顺序为乙＞甲，故A正确；B．乙中到达的平衡相当于在甲平衡的基础上增大压强，增大压强平衡向正反应移动，平衡时N2O4的百分含量增大，故平衡时N2O4的百分含量：乙＞甲，故B正确；C．甲、乙存在平衡2NO2⇌N2O4，该反应为气体物质的量减小的反应，故甲中压强减小，乙中压强不