高二化學(xué)教案:《等效平衡》教學(xué)設(shè)計(jì)
來(lái)源:學(xué)科網(wǎng) 2018-11-18 19:51:20
一、復(fù)習(xí)鞏固
復(fù)習(xí)化學(xué)平衡的建立、特征和標(biāo)志; 化學(xué)平衡的移動(dòng);平衡移動(dòng)原理。
預(yù)習(xí)等效平衡的原理、規(guī)律以及應(yīng)用。
二、知識(shí)梳理
考點(diǎn)1:等效平衡的含義
在一定條件(恒溫恒容或恒溫恒壓)下,只是起始加入情況不同的同一可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后,任何相同組分的分?jǐn)?shù)(體積、物質(zhì)的量)均相等,這樣的化學(xué)平衡互稱為等效平衡。
在等效平衡中,還有一類特殊的平衡,不僅任何相同組分x的分?jǐn)?shù)(體積、物質(zhì)的量)均相同,而且相同組分的物質(zhì)的量均相同,這類等效平衡又互稱為同一平衡。同一平衡是等效平衡的特例。
如:N2+3H22NH3在下列四個(gè)容器A、B、C、D中均處于平衡狀態(tài),各組分物質(zhì)的量分別為如下所示。
A.0.5molN2、0.5molH2、0.5molNH3
B.a(chǎn) mol N2,b mol H2,c mol NH3
C.1 mol N2,3 mol H2,0 mol NH3
D.0 mol N2,0 mol H2,2 mol NH3
若A、B兩容器T、p相同,則A、B兩平衡互為等效平衡。
若C、D兩容器T、V相同,則C、D兩平衡互為同一平衡。
考點(diǎn)2:建立等效平衡的條件
1.恒溫恒壓下或恒溫恒容下,對(duì)于同一可逆反應(yīng),若兩初始狀態(tài)有相同的物料關(guān)系,則達(dá)到平衡后兩平衡等效且實(shí)為同一平衡。
此處的相同是指廣義的相同,即只要通過(guò)可逆反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系換算成平衡式左右兩邊中某一邊的物質(zhì)的量,若兩者相同則為有相同的物料關(guān)系。如:
N2+3H22NH3
�、� 1 3 0
② 0 0 2
�、� 0.5 1.5 1
則①②③為具有相同的物料關(guān)系。
2.在恒溫恒壓下,對(duì)于同一可逆反應(yīng),若兩初始狀態(tài)具有相當(dāng)?shù)奈锪详P(guān)系,則達(dá)到平衡后,兩平衡互為等效平衡。
此處的相當(dāng)是指按化學(xué)計(jì)量數(shù)換算成左右兩邊中同一邊物質(zhì)的量之比相同。
例如: N2O(g)+2O2(g)N2O5(g)
�、� 2 3 0
�、� 3 4.5 0
�、� 2.5 3 1.5
�、僦衝(N2O)∶n(O2)=2∶3
�、谥衝(N2O)∶n(O2)=3∶4.5=2∶3
③n(N2O)∶(O2)=(2.5+1.5)∶(3+3)=2∶3
則①②③的量相當(dāng)。[來(lái)源:Z_xx_k.Com]
由此可知:化學(xué)平衡的建立,僅僅與反應(yīng)條件有關(guān),而與化學(xué)平衡的建立的過(guò)程無(wú)關(guān),這就是說(shuō),對(duì)同一個(gè)可逆反應(yīng),在同樣的條件下,無(wú)論反應(yīng)是從正反應(yīng)開(kāi)始,或是從逆反應(yīng)開(kāi)始,或是從兩個(gè)方向同時(shí)開(kāi)始(即既有反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物,同時(shí)也有生成物轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物),最終都能達(dá)到完全相同的平衡狀態(tài),也就是平衡體系中各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(氣體的體積分?jǐn)?shù))各保持一定而不變。
對(duì)于一般可逆反應(yīng),在定溫、定容條件下,只改變起始加入情況,只要按化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)比換算成方程式左右兩邊同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡相同,則二平衡等同(也等效)。對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積不變的可逆反應(yīng),在定溫、定容或定溫、定壓條件下,只改變起始時(shí)加入情況,只要按化學(xué)方程式中各物質(zhì)計(jì)量數(shù)比換算成方程式左右兩邊同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同,則二平衡等效(不一定等同)。
考點(diǎn)3:平衡轉(zhuǎn)化率
對(duì)于可逆反應(yīng)aA+bBcC+dD,反應(yīng)物A的平衡轉(zhuǎn)化率可以表示為:
α(A)==(c0(A)- [A])/c0(A)×100%
考點(diǎn)4:考點(diǎn)3:“三段式法”解答化學(xué)平衡計(jì)算題
1.步驟
�。�1)寫(xiě)出有關(guān)化學(xué)平衡的反應(yīng)方程式。
�。�2)確定各物質(zhì)的起始濃度、轉(zhuǎn)化濃度、平衡濃度。
�。�3)根據(jù)已知條件建立等式關(guān)系并做解答。
2.方法
如mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),令A(yù)、B起始物質(zhì)的量濃度分別為a mol/L、b mol/L,達(dá)到平衡后消耗A的物質(zhì)的量濃度為mx mol/L。
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
起始(mol/L) a b 0 0
變化(mol/L) mx nx px qx
平衡(mol/L) a-mx b-nx px qx
三、例題精析
【例題1】在一個(gè)固定容積的密閉容器中加入2molA和1molB,發(fā)生反應(yīng)2A(g)+B(g)≒3C(g)+D(g),達(dá)到平衡時(shí),C的濃度為wmol/L。若維持容器的容積和溫度不變,按下列情況配比為開(kāi)始濃度,達(dá)到平衡后C的濃度仍為wmol/L的是( )
A. 4molA+2molB [來(lái)源:Z+xx+k.Com]
B. 2molA+1molB+3molC+1molD
C. 3molC+1molD+1molB
D. 3molC+1molD
E. 1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD
【答案】DE
【解析】這是一道關(guān)于等效平衡的題,定溫、定容條件下的等效平衡,常用極端假設(shè)法分析。將“3molC+1molD”轉(zhuǎn)化為“2molA+1molB”將.5molC+0.5molD”轉(zhuǎn)化為“1molA+0.5molB”。則B組起始狀態(tài)相當(dāng)于4molA+2molB”,C組起始狀態(tài)相當(dāng)于“2molA+2molB”,E組起始狀態(tài)相當(dāng)于“2molA+1molB”。顯然,A、B、C組的起始量與“2molA+1molB” 的起始量不同,均不能達(dá)到與其相同的平衡狀態(tài),而D、E組的起始量與“2molA+1molB” 的起始量相同,能達(dá)到與其相同的平衡狀態(tài)。故正確答案為D、E。
【例題2】在一定溫度下,把2mol SO2和1molO2通入一個(gè)一定容積的密閉容器里,發(fā)生反應(yīng)
2SO2+O2 2SO3,當(dāng)此反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí),就處于化學(xué)平衡狀態(tài)。若該容器中維持溫度不變,令a、b、c分別代表初始時(shí)SO2、O2和SO3的物質(zhì)的量。如果a、b、c取不同的數(shù)值,它們必須滿足一定的相互關(guān)系,才能保證達(dá)到平衡時(shí),反應(yīng)混合物中三種氣體的體積分?jǐn)?shù)仍跟上述平衡時(shí)完全相同。請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下列空白:
�。�1)若a=0,b=0,則c=____。
�。�2)若a=0.5mol,則b=____,c=____。
�。�3)a、b、c取值必須滿足的一般條件是(請(qǐng)用兩個(gè)方程式表示,其中一個(gè)只含a和c,另一個(gè)只含b和c)____。
【答案】(1) 2mol。(2) 0.25mol,1.5mol。(3) a+c=2,2b+c=2。
【解析】定溫、定容條件下的等效平衡對(duì)于本題來(lái)說(shuō),要達(dá)到同一平衡狀態(tài),其外界條件相同,就是同溫、同壓時(shí)有關(guān)物質(zhì)的物質(zhì)的量要符合如下關(guān)系:
(1)若反應(yīng)從正反應(yīng)開(kāi)始,必須是2molSO2,1molO2;
�。�2)若反應(yīng)是從逆反應(yīng)開(kāi)始,必須是2molSO3;
�。�3)若反應(yīng)是從正、逆反應(yīng)兩個(gè)方向開(kāi)始,則把SO3看作是由SO2和O2轉(zhuǎn)化而來(lái)的,把SO3的起始的量全部轉(zhuǎn)化為SO2和O2,然后這部分物質(zhì)的量再分別加上原有的SO2和O2的量,看看是否能達(dá)到2molSO2和1molO2;或使SO2、O2的起始的量全部轉(zhuǎn)化為SO3,然后這部分物質(zhì)的量再加上原有的SO3的量,看看是否能達(dá)到2molSO3。
【例題3】在一固定體積的密閉容器中,充入2molA和1molB,發(fā)生反應(yīng)2A(g)+B(g)xC(g),達(dá)平衡后,C的體積分?jǐn)?shù)為W%,若維持容器容積和溫度不變,按0.6molA、0.3molB和1.4molC為起始配比投入,達(dá)平衡后,C的體積分?jǐn)?shù)也為W%,則x的值為( )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
【答案】BC
【解析】看題意多數(shù)學(xué)生認(rèn)為這是“恒溫恒容”條件下的等效平衡問(wèn)題,常用極端假設(shè)法,即完全推算到A、B這兩種反應(yīng)物一端,即有0.6+1.4×2/x=2,或0.3+1.4×1/x=1,得x=2,應(yīng)選B。然而還應(yīng)考慮到等效平衡的另一種情況,即定溫、定容條件下對(duì)于反應(yīng)前后氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)不變的可逆反應(yīng),只要反應(yīng)物(或生成物)的物質(zhì)的量之比與原起始量之比對(duì)應(yīng)相同,則兩平衡等效,即為當(dāng)x=3時(shí)的情況,因此本題正確答案應(yīng)為B、C。
四、課堂練習(xí)
【基礎(chǔ)】
1. 在1 L的密閉容器中通入2 mol NH3,在一定溫度下發(fā)生下列反應(yīng):2NH3N2+3H2,達(dá)到平衡時(shí),容器內(nèi)N2的百分含量為a%。若維持容器的體積和溫度都不變,分別通入下列初始物質(zhì),達(dá)到平衡時(shí),容器內(nèi)N2的百分含量也為a%的是( )
A.3 mol H2+1 mol N2 B.2 mol NH3+1 mol N2
C.2 mol N2+3 mol H2 D.0.1 mol NH3+0.95 mol N2+2.85 mol H2
【答案】AD
【解析】等效平衡。只要加入的物質(zhì)的量相當(dāng),不管反應(yīng)從正反應(yīng)開(kāi)始,還是從逆反應(yīng)開(kāi)始,都會(huì)達(dá)到相同的平衡狀態(tài)。
2. 相同溫度下,容積相同的甲、乙、丙3個(gè)恒容密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng):
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-197 kJ·mol-1。
實(shí)驗(yàn)測(cè)得起始、平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表:
容器 |
起始各物質(zhì)的物質(zhì)的量/mol |
|
|||
SO2 |
O2 |
SO3 |
Ar |
達(dá)到平衡時(shí)體系能量的變化 |
|
甲 |
2 |
1 |
0 |
0 |
放出熱量:Q1 |
乙 |
1.8 |
0.9 |
0.2 |
0 |
放出熱量:Q2 |
丙 |
1.8 |
0.9 |
0.2 |
0.1[ |
放出熱量:Q3 |
下列敘述正確的是( )
A.Q1=Q2=Q3=197 kJ
B.達(dá)到平衡時(shí),丙容器中SO2的體積分?jǐn)?shù)最大
C.甲、乙、丙3個(gè)容器中反應(yīng)的平衡常數(shù)相等
D.若在上述條件下反應(yīng)生成2 mol SO3(s)的反應(yīng)熱為ΔH1,則ΔH1>-197 kJ·mol-1
【答案】 C
【解析】A項(xiàng),Q1>Q2=Q3,錯(cuò)誤;B項(xiàng),甲、乙、丙等效平衡,SO2的體積分?jǐn)?shù)相等,
錯(cuò)誤;C項(xiàng),由于溫度一樣,甲、乙、丙3個(gè)容器中反應(yīng)的平衡常數(shù)相等,正確;D項(xiàng),
SO3(g)―→SO3(s)放出熱量,所以ΔH1<-197 kJ·mol-1,錯(cuò)誤。
【鞏固】
1. 恒溫、恒壓下,在一個(gè)可變?nèi)莘e的容器中發(fā)生如下反應(yīng):
�。�1)若開(kāi)始時(shí)放入1molA和1molB,到達(dá)平衡后,生成amolC,這時(shí)A的物質(zhì)的量為 mol 。
(2)若開(kāi)始時(shí)放入3molA和3molB,到達(dá)平衡后,生成C的物質(zhì)的量為 mol。
�。�3)若開(kāi)始時(shí)和入x molA 、2molB和1molC,到達(dá)平衡后,A和C的物質(zhì)的量分別是ymol和3amol,則x === mol ,y === mol。
平衡時(shí),B的物質(zhì)的量 (選填一個(gè)編號(hào))
�。祝┐笥�2mol (乙)等于2mol
(丙)小于2mol (�。┛赡艽笥凇⒌扔诨蛐∮�2mol
做出此判斷的理由是
�。�4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC,待再次達(dá)到平衡后,C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是 。
�、�.若維持溫度不變,在一個(gè)與(1)反應(yīng)前起始體積相同、且容積固定的容器中發(fā)生反應(yīng)
(5)開(kāi)始時(shí)放入1molA和1molB到達(dá)平衡后生成bmolC。將b與(1)小題中的a進(jìn)行比較 (選填一個(gè)編號(hào))。
�。祝゛<b (乙)a>b (丙) a=b (丁)不能比較a和b的大小
做出此判斷的理由是 。
【答案】(1)(1—a)mol。 (2)3a mol。 (3)2mol。(3 —3a)mol,當(dāng)3a>1時(shí),B的物質(zhì)的量小于2mol,當(dāng)3a == 1時(shí),B的物質(zhì)的量等于2mol,當(dāng)3a<1時(shí),B的物質(zhì)的量大于2mol,故答案選(�。�。 (4)a/(2—a) 或a/(2—a)×100% (5)由于溫度不變、體積不變,而(1)中容器的體積變小,故(5)小題中容器的壓力小于(1)小題中容器的壓力,有利于平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。
【解析】(1)由反應(yīng)方程式可知生成amolC必消耗amolA,故平衡時(shí)A的物質(zhì)的量為(1—a)mol。
(2)由于初始狀態(tài)為(1)的3倍,故平衡時(shí)生成的C必為(1)的3倍,即生成C的物質(zhì)的量為3a mol。
(3)據(jù)平衡時(shí)C的物質(zhì)的量為3amol及(2)小題中A、B初始物質(zhì)的量知,A、B最初的物質(zhì)的量應(yīng)分別為3mol 、3mol,由于產(chǎn)物中已生成1molC,故x == (3—1)mol==2 mol。
平衡時(shí)A的物質(zhì)的量y ==(3 —3a)mol,B的物質(zhì)的量也為(3 —3a)mol,由平衡時(shí)B的物質(zhì)的量可知,當(dāng)3a>1時(shí),B的物質(zhì)的量小于2mol,當(dāng)3a == 1時(shí),B的物質(zhì)的量等于2mol,當(dāng)3a<1時(shí),B的物質(zhì)的量大于2mol,故答案選(�。�,理由如上橫線部分。
�。�4)在(3)的平衡混合物中再加入3molC,相當(dāng)于初始狀態(tài)時(shí)A、B的物質(zhì)的量分別為6mol、6mol,即為(3)小題中初始狀態(tài)的2倍,故可推知平衡時(shí)C的物質(zhì)的量為6amol,平衡混合物的總物質(zhì)的量為(6—6a+ 6—6a +6a)mol ==(12—6a)mol,故C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為6amol/(12—6a)mol === a/(2—a) 或a/(2—a)×100%
(5)由于溫度不變、體積不變,而(1)中容器的體積變小,故(5)小題中容器的壓力小于(1)小題中容器的壓力,有利于平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),故反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)a>b答案選(乙),理由如上橫線部分。
2. 一定溫度下,在恒容密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):2A(g)+B(g)3C(g),若反應(yīng)開(kāi)始時(shí)充入2molA和2molB,達(dá)到平衡后A的體積分?jǐn)?shù)為a%。其他條件不變時(shí),若按下列四種配比作為起始物質(zhì),平衡后A的體積分?jǐn)?shù)大于a%的是 ( )
A. 2molC B. 2molA、1molB和1molHe(不參加反應(yīng))
C. 1molB和1molC D. 2molA、3molB和3 molC
【答案】AB
【解析】本題考查了上述“定溫、定容”條件下的等效平衡規(guī)律中的第2類等效平衡問(wèn)題。首先把各選項(xiàng)中的C都折算成A和B,再與題干相比較。選項(xiàng)A中把“2molC”完全轉(zhuǎn)化為“4/3molA和2/3molB”,可設(shè)想分兩步進(jìn)行,第一次先加入4/3molA和4/3molB,與題干中比例一致,與原平衡等效,平衡后A的體積分?jǐn)?shù)為a%,第二次再移走2/3molB,會(huì)使平衡逆向移動(dòng),A的物質(zhì)的量增加(但總物質(zhì)的量減小),故平衡后A的體積分?jǐn)?shù)大于a%;選項(xiàng)B中所充入的“1molHe”不能改變各組分分壓,對(duì)平衡無(wú)影響,只需分析加入“2molA、1molB”的情況即可,其分析原理與選項(xiàng)A類似,故平衡后A的體積分?jǐn)?shù)也大于a%;選項(xiàng)C中把“1molB和1molC” 完全轉(zhuǎn)化為“4/3molA和5/3molB”,也可假設(shè)分批加入,第一次先加入4/3molA和4/3molB,與原平衡等效,平衡后A的體積分?jǐn)?shù)為a%,第二次再加入1/3molB,會(huì)使平衡正向移動(dòng),A的物質(zhì)的量減�。ǖ偽镔|(zhì)的量增加),故平衡后A的體積分?jǐn)?shù)小于a%;選項(xiàng)D中把“2molA、3molB和3 molC” 完全轉(zhuǎn)化為“4molA和4molB”,與原平衡等效,平衡后A的體積分?jǐn)?shù)為a%。故符合題意的為AB。
【拔高】
3. Ⅰ、一定條件下鐵可以和CO2發(fā)生反應(yīng):Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH>0。
(1)下列措施中能使平衡時(shí)c(CO)/c(CO2)增大的是 (填序號(hào))。[來(lái)源:學(xué),科,網(wǎng)Z,X,X,K]
A.升高溫度 B.增大壓強(qiáng)
C.充入一定量氮?dú)?nbsp; D.再加入一些鐵粉
�。�2)反應(yīng)達(dá)到平衡后,若保持容器體積不變時(shí),再通入一定量的CO2,使CO2的濃度成為原來(lái)的2倍,則CO2的轉(zhuǎn)化率將 (填“增大”、“減小”或“不變”)。
�、颉⒃谝欢囟认碌哪橙莘e可變的密閉容器中,建立下列化學(xué)平衡:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),試分析和回答下列問(wèn)題:
�。�1)可認(rèn)定上述可逆反應(yīng)在一定條件下已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是 (選填序號(hào))。
A.體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化
B.v正(CO)=v逆(H2O)
C.生成n mol CO的同時(shí)生成n mol H2
D.1 mol H—H鍵斷裂的同時(shí)斷裂2 mol H—O鍵
�。�2)若上述化學(xué)平衡狀態(tài)從正反應(yīng)開(kāi)始建立,達(dá)到平衡后,給平衡體系加壓(縮小容積、其他條件不變),則容器內(nèi)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量將 (填寫(xiě)“不變”、“變小”或“變大”)。
【答案】Ⅰ、(1)A (2)不變 Ⅱ、(1)B、D (2)變大
【解析】 解答該題要注意以下三點(diǎn):
�。�1)根據(jù)CO與CO2的濃度比值關(guān)系得出平衡移動(dòng)的方向,然后再進(jìn)行判斷。
�。�2)增大反應(yīng)物的濃度,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不一定減��;轉(zhuǎn)化率等于轉(zhuǎn)化濃度比起始濃度。
�。�3)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量其變化與m總、n總均有關(guān)。
�、瘛ⅲ�1)使平衡時(shí)c(CO)/c(CO2)增大,則需要使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),CO2的濃度減小,CO的濃度增大, 比值增大。反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行,A對(duì);反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變,增大壓強(qiáng)平衡不移動(dòng),B錯(cuò);充入N2對(duì)平衡沒(méi)有影響,C錯(cuò);鐵粉的量的多少對(duì)平衡沒(méi)有影響,D錯(cuò)。
�。�2)增大CO2的濃度,反應(yīng)物中只有CO2為氣體,且反應(yīng)前后氣體體積相等。相當(dāng)于增大壓強(qiáng),平衡不發(fā)生移動(dòng),CO2的轉(zhuǎn)化率不變。
�、�、(1)因?yàn)樵诤銐喝萜髦羞M(jìn)行,壓強(qiáng)一直不變,A錯(cuò);當(dāng)v正(CO)=v逆(H2O)時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡,B對(duì);任何時(shí)刻生成的CO與H2物質(zhì)的量都相等,C錯(cuò);1 mol H—H鍵斷裂說(shuō)明有1 mol H2反應(yīng),斷裂2 mol H—O鍵說(shuō)明有1 mol H2O反應(yīng),反應(yīng)達(dá)到平衡,D對(duì)。
�。�2)原平衡狀態(tài)中CO、H2的平均相對(duì)分子質(zhì)量為加壓時(shí)平衡逆向移動(dòng),H2O(g)(相對(duì)分子質(zhì)量為18)的含量增大,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量增大。
4.一定條件下存在反應(yīng):CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),其正反應(yīng)放熱.現(xiàn)有三個(gè)相同的2L恒容絕熱(與外界沒(méi)有熱量交換)?密閉容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,在Ⅰ中充入1mol?CO和1mol?H2O,在Ⅱ中充入1mol?CO2?和1mol?H2,在Ⅲ中充入2mol?CO?和2mol?H2O,700℃條件下開(kāi)始反應(yīng).達(dá)到平衡時(shí),下列說(shuō)法正確的是( )
A. 容器Ⅰ、Ⅱ中正反應(yīng)速率相同
B. 容器Ⅰ、Ⅲ中反應(yīng)的平衡常數(shù)相同
C. 容器Ⅰ中CO?的物質(zhì)的量比容器Ⅱ中的多
D. 容器Ⅰ中CO?的轉(zhuǎn)化率與容器Ⅱ中CO2的轉(zhuǎn)化率之和小于1
【答案】CD
【解析】A.容器Ⅰ中從正反應(yīng)開(kāi)始到達(dá)平衡,容器Ⅱ中從逆反應(yīng)開(kāi)始到達(dá),平衡建立的途徑不相同,無(wú)法比較反應(yīng)速率,故A錯(cuò)誤
B.容器Ⅲ中相當(dāng)于在容器Ⅰ中平衡的基礎(chǔ)上再加入1mol?CO和1mol?H2O,反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行,故容器Ⅲ中到達(dá)平衡時(shí)溫度更高,該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度越高平衡常數(shù)越小,故B錯(cuò)誤;
C.容器Ⅱ中所到達(dá)的平衡狀態(tài),相當(dāng)于在容器Ⅰ中平衡的基礎(chǔ)上降低溫度,平衡向正反應(yīng)移動(dòng),故容器Ⅰ中CO?的物質(zhì)的量比容器Ⅱ中的多,故C正確;
D.溫度相同時(shí),容器I中CO?的轉(zhuǎn)化率與容器Ⅱ中CO2的轉(zhuǎn)化率之和等于1,容器Ⅱ中所到達(dá)的平衡狀態(tài),相當(dāng)于在容器Ⅰ中平衡的基礎(chǔ)上降低溫度,平衡向正反應(yīng)移動(dòng),二氧化碳的轉(zhuǎn)化率比兩容器相同溫度時(shí)容器Ⅱ中CO2的轉(zhuǎn)化率低,故容器Ⅰ中CO?的轉(zhuǎn)化率與容器Ⅱ中CO2的轉(zhuǎn)化率之和小于1,故D正確;
故選CD.
五、課后作業(yè)
【基礎(chǔ)】
1.一定溫度下,在恒容密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):2A(g)+B(g)3C(g),若反應(yīng)開(kāi)始時(shí)充入2molA和2molB,達(dá)到平衡后A的體積分?jǐn)?shù)為a%。其他條件不變時(shí),若按下列四種配比作為起始物質(zhì),平衡后A的體積分?jǐn)?shù)大于a%的是( )
A. 2molC B. 2molA、1molB和1molHe
C. 1molB和1molC D. 2molA、3molB和3 molC
2.某溫度下,在一容積可變的容器中,反應(yīng)2A(g)+B(g)2C(g)達(dá)到平衡時(shí),A、B和C的物質(zhì)的量分別為4 mol、2 mol和4 mol。保持溫度和壓強(qiáng)不變,對(duì)平衡混合物中三者的物質(zhì)的量作如下調(diào)整,可使平衡右移的是( )
A.均減半 B.均加倍
C.均增加1 mol D.均減小1 mol
3. 相同溫度下,容積相同的甲、乙、丙3個(gè)恒容密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng):
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-197 kJ·mol-1。
實(shí)驗(yàn)測(cè)得起始、平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表:
容器 |
起始各物質(zhì)的物質(zhì)的量/mol |
|
|||
SO2 |
O2 |
SO3 |
Ar |
達(dá)到平衡時(shí)體系能量的變化 |
|
甲 |
2 |
1 |
0 |
0 |
放出熱量:Q1 |
乙 |
1.8 |
0.9 |
0.2 |
0 |
放出熱量:Q2 |
丙 |
1.8 |
0.9 |
0.2 |
0.1 |
放出熱量:Q3 |
下列敘述正確的是( )
A.Q1=Q2=Q3=197 kJ
B.達(dá)到平衡時(shí),丙容器中SO2的體積分?jǐn)?shù)最大
C.甲、乙、丙3個(gè)容器中反應(yīng)的平衡常數(shù)相等
D.若在上述條件下反應(yīng)生成2 mol SO3(s)的反應(yīng)熱為ΔH1,則ΔH1>-197 kJ·mol-1
【鞏固】
1.在體積、溫度都相同的條件下,反應(yīng)2A(g)+2B(g)C(g)+3D(g)分別從下列兩條途徑建立平衡:Ⅰ.A、B的起始物質(zhì)的量均為2 mol;Ⅱ.C、D的起始物質(zhì)的量分別為2 mol和6 mol。
以下敘述中不正確的是( )
A.Ⅰ、Ⅱ兩途徑最終達(dá)到平衡時(shí),體系內(nèi)混合氣體的百分組成相同
B.Ⅰ、Ⅱ兩途徑最終達(dá)到平衡時(shí),體系內(nèi)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量相同
C.達(dá)平衡時(shí),Ⅰ途徑的反應(yīng)速率vA等于Ⅱ途徑的反應(yīng)速率vA
D.達(dá)平衡時(shí),Ⅰ途徑所得混合氣體的密度為Ⅱ途徑所得混合氣體密度的
2.在一恒溫、恒容的密閉容器中有如下平衡:H2(g)+I(xiàn)2(g) 2HI(g),已知H2和I2的起始濃度均是0.10 mol·L-1,達(dá)到平衡時(shí)HI的濃度為0.16 mol·L-1。若H2和I2的起始濃度均變?yōu)?.20 mol·L-1,則平衡時(shí)H2的濃度是( )
A.0.16 mol·L-1 B.0.08 mol·L-1
C.0.04 mol·L-1 D.0.02 mol·L-1
3. 在相同溫度下,體積均為1 L的四個(gè)密閉容器中,保持溫度和容積不變,以四種不同的投料方式進(jìn)行反應(yīng)。平衡時(shí)有關(guān)數(shù)據(jù)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 |
反應(yīng)放出或吸收的熱量(kJ) |
a |
b |
c |
d |
平衡時(shí)c(SO3) (mol·L-1) |
e |
f |
g |
h |
下列關(guān)系正確的是( )
A.a(chǎn)=c;e=g B.a(chǎn)>2b;e>2f
C.a(chǎn)>d;e>h D.c+98.3e>196.6
【提高】
1. SiCl4在室溫下為無(wú)色液體,易揮發(fā),有強(qiáng)烈的刺激性。如SiCl4先轉(zhuǎn)化為SiHCl3,再經(jīng)氫氣還原生成高純硅。一定條件下,在20 L恒容密閉容器中發(fā)生SiCl4轉(zhuǎn)化為SiHCl3的反應(yīng):3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g) ΔH=Q kJ·mol-1。2 min后達(dá)到平衡,H2與SiHCl3的物質(zhì)的量濃度分別為0.1 mol·L-1和0.2 mol·L-1。
�。�1)從反應(yīng)開(kāi)始到平衡,v(SiCl4)=________。
�。�2)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=________,溫度升高,K值增大,則Q________0(填“>”、“<”或“=”)。
�。�3)若平衡后再向容器中充入與起始時(shí)等量的SiCl4和H2(假設(shè)Si足量),當(dāng)反應(yīng)再次達(dá)到平衡時(shí),與原平衡相比較,H2的體積分?jǐn)?shù)將________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
�。�4)原容器中,通入H2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)為_(kāi)_______。
(5)平衡后,將容器的體積縮為10 L,再次達(dá)到平衡時(shí),H2的物質(zhì)的量濃度范圍為_(kāi)_______。
�。�6)圖中x軸表示溫度,y軸表示平衡混合氣中H2的體積分?jǐn)?shù),a、b表示不同的壓強(qiáng),則壓強(qiáng)a________b(填“>”、“<”或“=”)。
2.在一固定容積的密閉容器中,保持一定溫度,在一定條件下進(jìn)行反應(yīng)A(g)+2B(g)3C(g),已知加入1 mol A和3 mol B,且達(dá)到平衡后,生成a mol C。
�。�1) 達(dá)到平衡時(shí),C在反應(yīng)混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)是________(用字母a表示)。
(2) 在相同的實(shí)驗(yàn)條件下,若在同一容器中改為加入2 mol A和6 mol B,達(dá)到平衡后,C的物質(zhì)的量為_(kāi)_______ mol(用字母a表示),此時(shí)C在反應(yīng)混合氣體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)________(填“增大”“減小”或“不變”)。
�。�3) 在相同實(shí)驗(yàn)條件下,若在同一容器中改為加入2 mol A和8 mol B,若要求平衡后C在反應(yīng)混合氣體中質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變,則還應(yīng)加入C________ mol。
3.恒溫、恒壓下,在一個(gè)可變?nèi)莘e的容器中發(fā)生如下反應(yīng):A(g)+B(g) C(g)
�。�1) 若開(kāi)始時(shí)放入1molA和1molB,到達(dá)平衡后,生成amolC,這時(shí)A的物質(zhì)的量為 mol。
�。�2)若開(kāi)始時(shí)放入3molA和3 molB,到達(dá)平衡后,生成C的物質(zhì)的量為 mol。
(3)若開(kāi)始時(shí)放入xmolA、2 molB和1molC,到達(dá)平衡后,A和C的物質(zhì)的量分別是ymol和3amol,則x = mol,y = mol
平衡時(shí),B的物質(zhì)的量 (選填一個(gè)編號(hào))。
�。祝┐笥�2mol (乙)等于2mol
�。ū┬∮�2mol (�。┛赡艽笥�,等于或小于2mol
作出判斷的理由是 。
(4) 若在(3)的平衡混合物中再加入3molC,待再次達(dá)到平衡后,C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是 。
Ⅱ. 若維持溫度不變,在一個(gè)與(1)反應(yīng)前起始體積相同、且容積固定的容器中發(fā)生上述反應(yīng)。
�。�5) 開(kāi)始時(shí)放入1molA和1molB到達(dá)平衡后生成bmolC。將b與(1)小題中的a進(jìn)行比較 (選填一個(gè)編號(hào))。
�。祝゛<b (乙)a>b
�。ū゛=b (丁)不能比較a和b的大小
作出此判斷的理由是 。
【答案】
【基礎(chǔ)】AB C C
【鞏固】C C B
【提高】1.(1)0.075 mol·L-1·min-1(2)
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