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等效平衡
第三节化学平衡(第五课时)
等效平衡
等效平衡
1、等效平衡状态观念
(1)等效平衡状态涵义
(2)判断“等效平衡”的方法
①使用极限换算的方法将各体系变换成同一反应物或生成物,
②观察有关物质的量是否相等或成比例。
2、等效平衡的分类
(1)定温(T)定容(V)条件
对于mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)
①若m+n≠p+q,若建立等效平衡状态,需保证极值换算后的起始投料量相同。
②若m+n=p+q,若建立等效平衡状态,需保证极值换算后,起始投料比例相同。
(2)定温(T)定压(P)条件
①若m+n≠p+q,若建立等效平衡状态,必须保证极值换算后的起始投料比例相同。
②若m+n=p+q,若建立等效平衡状态,必须保证极值换算后的起始投料比例相同。
附页:
【思考1】在相同温度下,有两个容积相等(定温定容)的密闭容器A和B。
现在往A中充入2molSO2、1molO2,往B中充入2molSO3,两容器中的反应最终能否达到同一平衡状态?
即平衡后各物质的浓度或百分含量是否相等?
等效平衡的分类:
等效平衡的条件:
mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)
条件
反应前后气体分子数关系
等效条件
结果
定温定容
不相等m+n≠p+q
(△n(g)≠0)
需保证极值换算后的起始投料相同。
两次平衡时各组分百分含量、n、c均相同
定温定压
相等m+n=p+q
(△n(g)=0)
保证极值换算后,起始投料比例相同。
两次平衡时各组分百分量相同,n、c同比例变化
定温定压
不相等m+n≠p+q
(△n(g)≠0)
保证极值换算后的起始投料比例相同。
两次平衡时各组分百分含量、c相同,n同比例变化
相等m+n=p+q
(△n(g)=0)
【例题】
【例1】在一定温度下,一个固定容积的密闭容器中,加入2molA和1molB,发生如下反应:
2A(g)+B(g)
3C(g)+D(g),达到平衡时,C的浓度为wmol/L。
若维持容器容积和温度不变,按下列
四种方法改变起始物质的用量,达到平衡后,C的浓度仍为wmol/L的是()
A.4mol/LA+2mol/LB
B.1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD
C.3molC+1molD+1molB
D.3molC+1molD
【例2】在一定温度下,把2molSO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器里,发生如下反应:
2SO2+O2 2SO3当此反应进行到一定程度时,反应混合物就处于化学平衡状态。
现在该容器中,维持温度不变,令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量(mol)。
如果a、b、c取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证达到平衡时反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时的完全相同。
请填写下列空白:
(1)若a=0,b=0,则c=___________。
(2)若a=0.5,则b=_________,c= _________。
(3)a、b、c取值必须满足的一般条件是(用两个方程式表示,其中一个只含a和c,另一个只含b和c):
,。
【例3】在一定温度下保持压强相等的密闭容器中,充入1molA、2molB发生A+B
2C+D,达到平衡时A的含量为w,下列物质组合充入该容器中,A的含量仍为w的是()
A.2molC+1molDB.1molB+2molC+1molD
C.1molA+1molBD.1molA+4molB+4molC+2molD
【例4】在一恒定容器中充入2molA和1molB,发生如下反应:
2A(g)+B(g)
xC(g),达到化学平衡以后,C的体积分数为a。
若在恒温恒容下,按0.6mol的A、0.3mol的B、1.4mol的C为起始物质,达到化学平衡后,C的体积分数仍为a,则x为()。
A.1B.2C.3D.无法确定
例题参考答案:
1.BD;2.
(1)c=2;
(2)b=0.25,c=1.5;(3)a+c=2,2b+c=2;3.B、D;
4.B、C
【巩固练习】
【练习1】将2molSO2和2molSO3气体混合于固定体积的密闭容器中,在一定条件下发生反应:
2SO2(气)+O2(气)
2SO3(气),平衡时SO3为nmol。
相同温度下,分别按下列配比在相同体积的密闭容器中加入起始物质,平衡时SO3的物质的量大于nmol的是()
A.2molSO2+1molO2B.4molSO2+1molO2
C.2molSO2+1molO2+2molSO3
D.3molSO2+1molO2+1molSO3
【练习2】在固定体积的密闭容器内,加入2molA、1molB,发生反应:
A(气)+B(气)
2C(气)达到平衡时,C的质量分数为W。
在相同条件下,按下列情况充入物质达到平衡时C的质量分数仍为W的是()
A.2molCB.3molCC.4molA、2molBD.1molA、2molC
【练习3】.对于反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),在5000C,1个标准大气压下,进行6次实验,实验时的有关物质的起始浓度数据如下:
编号
SO2
O2
SO3
①
2a
a
0
②
0
0
2a
③
a
0.5a
a
④
4a
2a
0
⑤
0
a
3a
⑥
a
0.5a
3a
•
其中达到平衡时属于等效平衡的体系有。
【练习4】将2.0molSO2气体和2.0molSO3气体混合于固定体积的密闭容器中,在一定条件下发生反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),达到平衡时SO3为nmol。
在相同温度下,分别按下列配比在相同密闭容器中放入起始物质,平衡时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+0.5molO2+1.0molSO3
【练习5】恒温、恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下反应:
A(g)+B(g)
C(g)
①若开始时放入1molA和1molB,到达平衡后,生成amolC,这时A的物质的量为______mol。
②若开始时放入3molA和3molB,到达平衡后,生成C的物质的量为______mol。
③若开始时放入xmolA、2molB和1molC,到达平衡后,A和C的物质的量分别是ymol和3amol,则x=__mol,y=_____mol。
平衡时,B的物质的量______(选填一个编号)。
(A)大于2mol(B)等于2mol(C)小于2mol(D)以上都有可能
做出此判断的理由是__________________________________
④若在③的平衡混合物中再加入3molC,待再次到达平衡后,C的物质的量分数是__________。
【练习6】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)十Br2(g)2HBr(g)已知加入lmolH2和2molBr2时,达到平衡后生成amolHBr(见下表已知项)在相同条件下,且保持平衡时各组分的体积分数不变,对下列编号①一③的状态,填写表中的空白。
练习参考答案:
1.C、D
2.C、D
3.①②③④⑥
4.B、D
5.①1-a;②3a;③x=2,y=3(1-a),D,达到平衡的过程中反应的方向不能确定。
④a/(2-a)
6.①2a,②0,0.5,③2g-4m,(g-m)a
课时跟踪检测(二十二) 化学平衡状态 化学平衡的移动
1.下列关于化学平衡的说法中正确的是( )
A.一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度
B.当一个可逆反应达到平衡状态时,正反应速率和逆反应速率相等都等于0
C.平衡状态是一种静止的状态,因为反应物和生成物的浓度已经不再改变
D.化学平衡不可以通过改变条件而改变
2.(2015·福州模拟)将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:
NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。
判断该分解反应已经达到化学平衡的是( )
A.2v(NH3)=v(CO2)
B.密闭容器中c(NH3)∶c(CO2)=2∶1
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中氨气的体积分数不变
3.将NO2装入带有活塞的密闭容器中,当反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后,改变某个条件,下列叙述正确的是( )
A.升高温度,气体颜色加深,则此反应为吸热反应
B.慢慢压缩气体体积,平衡向正反应方向移动,混合气体的颜色变浅
C.慢慢压缩气体体积,若体积减小一半,压强增大,但小于原来的两倍
D.恒温恒容时,充入惰性气体,压强增大,平衡向正反应方向移动,混合气体的颜色变浅
4.在恒容密闭容器中通入A、B两种气体,在一定条件下发生反应:
2A(g)+B(g)2C(g) ΔH>0。
达到平衡后,改变一个条件(x),下列量(y)一定符合图中曲线的是( )
x
y
A
通入A气体
B的转化率
B
加入催化剂
A的体积分数
C
增大压强
混合气体的总物质的量
D
升高温度
混合气体的总物质的量
5.(2015·芜湖质检)在一体积可变的密闭容器中,加入一定量的X、Y,发生反应mX(g)nY(g) ΔH=QkJ/mol。
反应达到平衡时,Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如表所示:
气体体积/L
c(Y)/(mol/L)温度/℃
1
2
4
100
1.00
0.75
0.53
200
1.20
0.90
0.63
300
1.30
1.00
0.70
下列说法正确的是( )
A.m>n
B.Q<0
C.温度不变,压强增大,Y的质量分数减少
D.体积不变,温度升高,平衡向逆反应方向移动
6.密闭容器中一定的混合气体发生反应:
xA(g)+yB(g)zC(g),平衡时,测得A的浓度为0.50mol/L,在温度不变时,把容器容积扩大到原来的2倍,使其重新达到平衡,A的浓度为0.30mol/L,有关叙述不正确的是( )
A.平衡向逆反应方向移动 B.B的转化率降低
C.x+y>z D.C的体积分数升高
7.在相同温度下,将H2和N2两种气体按不同比例通入相同的恒容密闭容器中,发生反应:
3H2+N22NH3。
表示起始时H2和N2的物质的量之比,且起始时H2和N2的物质的量之和相等。
下列图像正确的是( )
8.一定量的混合气体在密闭容器中发生反应:
mA(g)+nB(g)pC(g)达到平衡时,维持温度不变,将气体体积缩小到原来的1/2,当达到新的平衡时,气体C的浓度变为原平衡时的1.9倍,则下列说法正确的是( )
A.m+n>p B.m+n<p
C.平衡向正反应方向移动 D.C的质量分数增加
9.可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) ΔH=QkJ·mol-1,反应过程中,当其他条件不变时,C在混合物中的含量与温度(T)的关系如图Ⅰ所示,反应速率(v)与压强(p)的关系如图Ⅱ所示。
据图分析,以下说法正确的是( )
A.T1
B.增大压强,B的转化率减小
C.当反应达到平衡时,混合气体的密度不再变化
D.a+b>c+d
10.已知反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH<0。
某温度下,将2molSO2和1molO2置于10L密闭容器中,反应达平衡后,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图甲所示。
则下列说法正确的是( )
A.由图甲知,A点SO2的平衡浓度为0.4mol·L-1
B.由图甲知,B点SO2、O2、SO3的平衡浓度之比为2∶1∶2
C.达平衡后,缩小容器容积,则反应速率变化图像可以用图乙表示
D.压强为0.50MPa时不同温度下SO2转化率与温度关系如丙图,则T2>T1
11.(2015·济南质检)固定和利用CO2,能有效地利用资源,并减少空气中的温室气体。
工业上正在研究利用CO2来生产甲醇燃料的方法,该方法的化学方程式是:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49.0kJ/mol
某科学实验将6molCO2和8molH2充入一容积为2L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如下图中实线所示(图中字母后数对表示对应的坐标):
回答下列问题:
(1)由图分析,在下列时间段内反应速率最快的时间段是________(填序号)。
a.0~1min B.1~3min
c.3~8min D.8~11min
(2)仅改变某一条件再进行实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。
与实线相比,曲线Ⅰ改变的条件可能是________________,曲线Ⅱ改变的条件可能是________________。
(3)下列表述能表示该反应已达平衡的是________(填序号)。
a.容器内压强不再改变
b.容器内气体的密度不再改变
c.容器内气体的平均摩尔质量不再改变
d.容器内各物质的物质的量相等
12.一定条件下,体积为1L的密闭容器中发生如下反应:
SiF4(g)+2H2O(g)SiO2(s)+4HF(g)ΔH=+148.9kJ·mol-1。
(1)下列各项中能说明该反应已达化学平衡状态的是________(填字母序号)。
a.v消耗(SiF4)=4v生成(HF)
b.容器内气体压强不再变化
c.容器内气体的总质量不再变化
d.HF的体积分数不再变化
(2)反应过程中测定的部分数据如下表(表中t2>t1)所示。
反应时间/min
n(SiF4)/mol
n(H2O)/mol
0
1.20
2.40
t1
0.80
a
t2
b
1.60
通过a或b的值及化学平衡原理说明t1时反应是否达到化学平衡状态:
________。
(3)若只改变一个条件使上述反应的化学平衡常数变大,该反应________(填序号)。
a.一定向正反应方向移动
b.一定向逆反应方向移动
c.一定是减小压强造成的
d.一定是升高温度造成的
e.SiF4的平衡转化率一定增大
13.在2L密闭容器内,800℃时反应:
2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:
时间(s)
1
2
3
4
5
n(NO)(mol)
0.020
0.01
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)800℃,反应达到平衡时,NO的物质的量浓度是________;升高温度,NO的浓度增大,则该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)如图中表示NO2变化的曲线是________。
用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v=________。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是________。
a.v(NO2)=2v(O2)
b.容器内压强保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2)
d.容器内密度保持不变
(4)能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是________。
a.及时分离出NO2气体
b.适当升高温度
c.增大O2的浓度
d.选择高效催化剂
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