2021版高考化学一轮复习热点突破微课等效平衡含解析鲁科版
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等效平衡
1.等效平衡的含义
在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压),同一可逆反应体系,不管是从正反应开始,还是从逆反应开始,或是
正、逆反应同时投料,达到化学平衡状态时,任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分
数等)均相同。2.等效平衡的类型和特征
类型 等同平衡 等比平衡
条件 恒温、恒容 恒温、恒容 恒温、恒压
适用对象 任何可逆反应
反应前后气体分子数相同
的可逆反应
所有可逆反应
起始投料
(折算后)
相同组分的物
质的量相同
相同组分的物质的量之比
相同
相同组分的物质的量之比相同
物质的量
分数
相等 相等 相等
物质的量 相等 等比 等比
等效特征
(相同组分
的物理量
比较)
物质的量
浓度
相等 等比 相等
3.虚拟“中间态”法构建等效平衡
(1)构建恒温恒容平衡思维模式。
新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成,相当于增大压强。
(2)构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例,见图示)。
新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加,压强不变,平衡不移动。
【典例】(2018·江苏高考改编)一定温度下,在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物,发
生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)(正反应放热),测得反应的相关数据如下:
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容器 1 容器 2 容器 3
反应温度 T/K 700 700 800
反应物投入量
2 mol SO2、
1 mol O2
4 mol SO3
2 mol SO2、
1 mol O2
平衡 v 正(SO2)/
mol·L-1·s-1
v1 v2 v3
平衡 c(SO3)
/mol·L-1
c1 c2 c3
平衡体系
总压强 p/Pa
p1 p2 p3
物质的平衡
转化率 α
α1(SO2) α2(SO3) α3(SO2)
平衡常数 K K1 K2 K3
下列说法正确的是 ( )
A.v1
K3,p2>2p3
C.v1α3(SO2)
D.c2>2c3,α2(SO3)+α3(SO2)>1
【审题流程】解答本类试题时通常采用如下流程:
【解析】选 C。A 项,容器 2 中投入量相当于容器 1 中投入量的 2 倍,平衡时,容器 2 中 SO2 的速率大,容器 2
相当于两个容器 1 加压,平衡正向移动,则平衡时 SO3 的量比容器 1 中 2 倍还大,错误;B 项,平衡常数仅与
温度有关,容器 3 中温度高,而该反应为放热反应,升温平衡逆向移动,平衡常数减小,即 K1>K3,容器 2 中投
入量相当于容器 3 的两倍,两个容器 3 加压时,平衡正向移动,压强减小,即 p2<2p3,并且容器 3 中温度高于
容器 2,则两倍容器 3 中的压强更大,错误;C 项,容器 1 和 3 中起始投入量相等,但是容器 3 中温度高,则反
应速率快,即 v3>v1,升高温度,平衡逆向移动,SO2 的转化率减小,即 α1(SO2)>α3(SO2),正确;D 项,容器 2 相
当于两个容器 3 加压且降温,平衡会正向移动,容器 2 平衡时 c(SO3)的量比容器 3 平衡时 c(SO3)的量两倍
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还要多,若容器 2 中投入 2 mol SO3 且两容器的温度相等,则两容器为完全等效,故有 α2(SO3)+α3(SO2)=1,对
于容器 2 而言,相当于两个容器 3 加压且降温,使得反应向生成 SO3 方向进行,则 α2(SO3)减小,又容器 2 中
温度低,也会使得反应向 SO3 方向进行,即 α2(SO3)减小,所以 α2(SO3)+α3(SO2)<1,错误。
【延伸探究】(1)若将容器 2 改为恒压密闭容器,其余不变。判断容器 1 和容器 2 中表格所涉及物理量的关
系。
提示:v1>v2,c1>c2,p1>p2,K1=K2,α1(SO2)+α2(SO3)>1。由于容器 2 为恒压密闭容器,且有 4 mol 的 SO3,根据等
效平衡的原理,因此容器 2 相当于 2 个容器堆积在一起,随反应进行,容器体积增大。
(2)若将容器 2 中的“4 mol SO3”改为“2 mol SO3”,其余不变。判断容器 1 和容器 2 中表格所涉及物理量
的关系。
提示:v1=v2,c1=c2,p1=p2,K1=K2,α1(SO2)+α2(SO3)=1。此时两容器均为恒温恒容的密闭容器,且两容器中的
起始投料相当,因此两容器中达到的平衡是完全相同的。
1.(双选)一定温度下,在 3 个体积均为 1 L 的恒容密闭容器中发生反应 CO(g)+
H2S(g) COS(g)+H2(g) ΔH=a kJ·mol-1 达到平衡。下列说法正确的是
( )
物质的起始浓度/mol·L-1
物质的
平衡浓
度/mol·
L-1
容器
编号
温度/K
CO(g) H2S(g) COS(g) H2(g) COS(g)
1 T1 10.0 7.0 0 0 2.0
2 T1 5.0 3.5 0 0
3 T2 3.0 0 7.0 7.0 1.5
A.若 T1K2>K1
【解析】选 A。容积为 2 L 的恒容密闭容器中充入 2 mol A 和 1 mol B,发生反应:2A(g)+B(g) 2D(g),实
验Ⅲ中,平衡时 n(D)=1 mol,则 n(A)=1 mol,n(B)=
0.5 mol,因此 c(D)=0.5 mol·L-1,c(A)=0.5 mol·L-1,c(B)=0.25 mol·L-1,750 ℃的平衡常数 K=
= =4,温度不变,则平衡常数不变,实验Ⅲ达平衡后,恒温下再向容器中通
入 1 mol A 和 1 mol D,则此时容器中 c(A)=1 mol·
L-1,c(B)=0.25mol·L-1,c(D)=1mol·L-1,此时浓度商 QC= =4=K,则平衡不发生移动,故 A 正确;
升高温度不能降低反应的活化能,但能使部分非活化分子吸收热量而变为活化分子,即增大了活化分子百
分数,增大活化分子的有效碰撞机会,化学反应速率加快,故 B 错误;根据理想气体状态方程 PV=nRT 可知,
在相同体积的容器中,PⅢ∶PⅠ=(nⅢTⅢ)∶(nⅠTⅠ)。反应起始时向容器中充入 2 mol A 和 1 mol B,实验Ⅲ达
平衡时,n(D)=1 mol,根据反应方程式,则平衡时 n(A)=1 mol,n(B)
=0.5 mol。实验Ⅰ达平衡时,n(D)=1.5 mol,根据反应方程式,n(A)=0.5 mol,
n(B)=0.25 mol,则实验Ⅲ达平衡后容器内的压强与实验Ⅰ达平衡后容器内的压强之比=
≠0.9,故 C 错误;反应为 2A(g)+B(g)
2D(g),比较实验Ⅰ和Ⅲ,温度升高,平衡时 D 的量减少,化学平衡向逆反应方向移动,则 K3
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