课时精练11 等效平衡-2022-2023学年高二化学精讲精练（人教选择性必修1）（解析版）

课时精练11等效平衡1．某温度下，在固定容积的密闭容器中，可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)达到平衡，测得平衡时A、B、C物质的量之比为n(A)：n(B)：n(C)=1：1：2，若保持温度不变，以1：1：2的物质的量之比再充入A、B、和C，下列判断中正确的是()A．平衡不移动B．平衡向逆反应方向移动C．新平衡时各物质的浓度都比原平衡时增大D．C的质量分数减小【答案】C【解析】利用等效平衡原理，题示条件可视为容器体积不变时压强增大，平衡向正反应方向移动。2．向一容积不变的密闭容器中充入1molN2O4，建立了平衡N2O4(g)2NO2(g)，测知N2O4的转化率为a%，在其他条件不变时再通入1molN2O4，待重新建立新平衡时N2O4的转化率为b%。a与b的大小关系为(　　)A．a<b　　B．a>b　　C．a＝b　　D．无法确定【答案】B3．在相同温度和压强下，对反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验开始时放入容器内各组分的物质的量见下表上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序是(　　)A．乙＝丁>丙＝甲B．乙>丁>甲>丙C．丁>乙>丙＝甲D．丁>丙>乙>甲【答案】A 【解析】本题主要考查外界条件对化学平衡的影响及等效平衡问题。解题时应注意该反应及反应的特点，即反应前后气体体积不变，同时要明确等效平衡的条件。把丙中amolCO和amolH2O按化学计量数转成CO2和H2也分别为amol，则甲与丙是等量等效，则达平衡时，n(CO)应相等；把丁中amolCO和amolH2O按化学计量数转成CO2和H2，则起始时丁中CO2为2amol、H2为amol，则与乙等量等效，到达平衡时n(CO)相等。乙与甲相比相当于在甲的平衡中又加入了amol的CO2，导致平衡正移，则平衡时n(CO)乙>n(CO)甲，故选A。4．在一密闭的容器中充入2molA和1molB发生反应：2A(g)＋B(g)xC(g)，达到平衡后，C的体积分数为w%；若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量A：0.6mol、B：0.3mol、C：1.4mol充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为w%，则x的值为(　　)A．只能为2B．只能为3C．可能为2，也可能为3D．无法确定【答案】C【解析】这是一道关于在恒温恒容条件下的等效平衡问题，应该包括两种情况。若x等于3，则这一反应是一个前后气体体积不变的类型，因此只要满足第二种投料方式中按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比与第一种投料方式相等即可达到等效平衡。若x不等于3，则须满足第二种投料方式中通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量与第一种投料方式完全相等，才能使两平衡等效。5．在一真空密闭容器中盛有1molPCl5，加热到200℃，发生反应：PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)，反应达到平衡时，PCl5在混合气体中的体积分数为m%，若在相同的温度和相同的容器中，起始时加入2molPCl5，反应达到平衡时，PCl5在混合气体中的体积分数为n%，则m和n的关系正确的是(　　)A．m>nB．m<nC．m＝nD．无法比较【答案】B【解析】设计如下等效平衡模型：在上述模型中，①和②互为等效平衡，平衡混合气体中PCl5的体积分数为m%。③达到平衡时，PCl5体积分数为n%，从②到③，由于增大压强，平衡向逆反应方向移动，所以，PCl5在平衡混合气体中的体积分数增大。即：n>m，B选项正确。6．已知反应O2(g)＋2Cl2(g)2Cl2O(g)　ΔH>0。在三个恒温、恒容的密闭容器中分别充入1molO2与2molCl2，测得平衡时O2的转化率如下表。下列说法正确的是(　　) A．起始反应速率：③>①>②B．平衡时压强：p1>p2C．容器体积：V1<V3D．若实验②中O2和Cl2用量均加倍，则平衡时O2的转化率小于70%【答案】C【解析】②平衡时O2转化率比①大，说明②相对于①平衡向正反应方向移动，所以开始时压强：p1<p2，则反应速率②>①，结合勒夏特列原理，平衡时压强也是p1<p2，故A、B错误；③和①O2的转化率相同，又该反应为吸热反应，③的温度高，平衡向正反应方向移动，所以③的压强使平衡向逆反应方向移动，即压强小于①，所以体积大于①，V1<V3，故C正确；若实验②中O2和Cl2用量均加倍，相当于增大压强，平衡正向移动，则O2转化率大于70%，故D错误。7．一定温度下，在3个容积均为1.0L的恒容密闭容器中反应2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)达到平衡，下列说法正确的是(　　)A．该反应的正反应吸热B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大C．达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍D．达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大【答案】D【解析】对比容器Ⅰ和Ⅲ可知两者投料量相当，若温度相同，最终建立等效平衡，但Ⅲ温度高，平衡时c(CH3 OH)小，说明平衡向逆反应方向移动，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，A错误；Ⅱ相对于Ⅰ成比例增加投料量，相当于加压，平衡正向移动，转化率提高，所以Ⅱ中转化率高，B错误；不考虑温度，Ⅱ中投料量是Ⅲ的两倍，相当于加压，平衡正向移动，所以Ⅱ中c(H2)小于Ⅲ中c(H2)的两倍，且Ⅲ的温度比Ⅱ高，相对于Ⅱ，平衡向逆反应方向移动，c(H2)增大，C错误；对比Ⅰ和Ⅲ，若温度相同，两者建立等效平衡，两容器中速率相等，但Ⅲ温度高，速率更快，D正确。8．一定条件下存在反应：H2(g)+I2(g)2HI(g)ΔH<0，现有三个相同的1L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1molH2和1molI2(g)，在Ⅱ中充入2molHI(g)，在Ⅲ中充入2molH2和2molI2(g)，700℃条件下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是()A．容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同B．容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同C．容器Ⅰ中的气体颜色比容器Ⅱ中的气体颜色深D．容器Ⅰ中H2的转化率与容器Ⅱ中HI的转化率之和等于1【答案】C【解析】A项，由于条件是恒容绝热，容器Ⅰ、Ⅱ中分别从正、逆方向达平衡，Ⅰ中放热，Ⅱ中吸热，达平衡时温度不同，所以正反应速率不相同，故A错误；B项，容器Ⅰ、Ⅲ中平衡温度不同，反应的平衡常数不相同，故B错误；C项，Ⅰ中放热，Ⅱ中吸热，达平衡时容器Ⅰ中温度比Ⅱ中高，结合升温平衡逆向移动知Ⅰ中的气体颜色比容器Ⅱ中的气体颜色深，故C正确；D项，若恒温时容器Ⅰ、Ⅱ中形成等效平衡，容器Ⅰ中H2的转化率与容器Ⅱ中HI的转化率之和等于1，但本题条件是恒容绝热，平衡时温度不同，故D错误。9．在恒温恒压的密闭容器中投入2molSO2和1molO2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)当达到平衡时，测得SO3体积分数为w%。现在相同条件下，令a、b、c分别表示起始的SO2、、O2和SO3的物质的量。为达到等效平衡，则下列关于a、b、c的取值正确的是()abcA211B110C101D012【答案】A【解析】在恒温恒压的条件下，采取不同的投入物料的方式要达到与原来相同的等效平衡，可以用转换的方法，把生成物全部转化为反应物，看物料比与原平衡的物料比是否相等，如果相等就是等效平衡。A中将1mol的SO3全部转化为反应物可以生成SO2、、O2的物质的量分别为1mol、0.5mol，则SO2、、O2 的总物质的量为3mol、1.5mol，SO2、、O2的物质的量之比为2︰1，与原来的2molSO2和1molO2的比相等，所以是等效平衡，A对；B中SO2、、O2的物质的量比为1︰1，与原来的2︰1不相等，故不是等效平衡，B错；C中将1mol的SO3全部转化为反应物，可以生成SO2、、O2的物质的量分别为1mol、0.5mol，则SO2、、O2的物质的量分别为：2mol、0.5mol，SO2、、O2物质的量之比与原来的2︰1不相等，故不是等效平衡，C错；D中将2mol的SO3全部转化为反应物，可以生成SO2、、O2的物质的量分别为2mol、1mol，则SO2、、O2的物质的量分别为：2mol、2mol，SO2、、O2物质的量之比为1︰1，与原来的2︰1不相等，故不是等效平衡，D错。选A。10．在3个2L的密闭容器中，在相同的温度下、使用相同的催化剂分别进行反应：N2+3H22NH3。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有关数据如下下列说法不正确的是()A．容器乙中反应从开始到达平衡的反应速率为v(H2)=0.3mol/(L.min)B．在该温度下甲容器中反应的平衡常数C．2C1＜1.5D．2ρ1=ρ2【答案】C【解析】A项，容器乙中反应从开始到达平衡的反应速率为v(H2)=3v(N2)=3×(4mol/2L-1.5mol/L)/5min=0.3mol/(L.min)，故A正确；B项，根据平衡时氮气浓度得到平衡时的氢气浓度为3C1-1.5，氨气的浓度为2-2C1，在该温度下甲容器中反应的平衡常数，故B正确；C项，假设甲乙在恒压的容器中进行，可构成等效平衡，C1=1.5/2=0.75，恒容时乙相对于甲为加压，所以C1＞0.75，故C错误；D项，由于反应物和生成物都是气体，所以乙是甲中气体质量的2倍，两容器气体体积相等，故D正确。11．某温度下，密闭容器中充入1molN2和3molH2，使之反应合成NH3，平衡后，测得NH3的体积分数为n0，如果温度不变，只改变起始加入量，使反应平衡后NH3的体积分数为n0，若N2、H2、NH3 的物质的量分别用x、y、z表示。Ⅰ.恒温恒容条件下①若x＝0，y＝0，则z＝________。[来源：Z。xx。k.Com]②若x＝0.75mol，则y＝______，z＝________。③x、y、z满足的一般条件是______________________________________________。Ⅱ.恒温恒压条件下，上述结论又如何？【答案】Ⅰ.①2mol　②2.25mol　0.5mol③2x＋z＝2，2y＋3z＝6Ⅱ.①z为大于0的任意值　②2.25mol　z为任意值③x∶y＝1∶3，z为任意值，或x或y均等于0，z为大于0的任意值。【解析】本题起始状态不同，但最终NH3的百分含量相同，即最终各平衡是等效的。恒温恒容条件下，“一边倒”后，对应的各物质的物质的量相等即可，例如“左倒”后，都是1molN2和3molH2，故①x＝0，y＝0，则z＝2mol；②若x＝0.75mol，则y＝2.25mol，z＝0.5mol；③“左倒”后，生成的N2为mol，生成的H2为mol，所以x＋＝1，y＋＝3。还可以用原子守恒：2x＋z＝2(N守恒)；2y＋3z＝6(H守恒)恒温恒压下，“一边倒”后，求得N2、H2物质的量之比为1∶3即可。因为N2、H2、NH3的计量数之比为1∶3∶2，所以x＝0，y＝0，则z为大于0的任意值；x＝0.75mol，则y＝2.25mol，z为任意值；x∶y＝1∶3；z为任意值，若x与y均等于0，z为大于0的任意值。12．在等温等容的条件下，已知可逆反应2A(g)＋B(g)3C(g)+D(g)ΔH＝－5Q1kJ·mol－1(Q1＞0)，起始时各物质的物质的量如表所示：序号ABCD①2mol1mol0mol0mol②4mol2mol0mol0mol③1mol0.5mol1.5mol0.5mol④0mol1mol3mol1mol⑤0mol0mol3mol1mol(1)上述各反应达到平衡时，互为等效平衡的是___________________________。互为等效平衡的反应达到平衡后，相同的物理量有________________________________。(2)达到平衡后，①放出的热量为Q2kJ，⑤吸收的热量为Q3kJ，则Q1、Q2、Q3的定量关系为__________________________。 【答案】(1)①③⑤    各组分的物质的量、质量、体积、物质的量浓度、物质的量分数、质量分数、体积分数    (2)Q2+Q3=Q1【解析】恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应来说(即△V=0的体系)：等价转化后，只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效，根据等效平衡思想解题。(1)恒温恒容下，对于反应前后气体体积发生变化的反应来说(即△V≠0的体系)，改变起始加入物质的物质的量，等价转化后，如通过可逆反应的化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相等，即对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同，则达平衡后与原平衡等效，①③⑤互为等效平衡；互为等效平衡的反应达到平衡后，各组分的物质的量、质量、体积、物质的量浓度、物质的量分数、质量分数、体积分数相同；(2)反应①与反应⑤是等效平衡，因此反应①放出的热量与反应⑤吸收的热量之和为该反应的反应热，即Q2+Q3=Q1。1．在初始温度为500℃、容积恒定为10L的三个密闭容器中，按图所示投入原料，发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-25kJ/mol。已知乙达到平衡时气体的压强为开始时的0.55倍；乙、丙中初始反应方向不同，平衡后对应各组分的体积分数相等。下列分析不正确的是(　　)A．刚开始反应时速率：甲=乙B．平衡后反应放热：甲＜乙C．500℃时乙容器中反应的平衡常数：K=3×102D．若a≠0，则0.9＜b＜l【答案】C【解析】A项，反应的初始温度相同，在相同的条件下加入等量的物质，则刚开始反应时速率：甲=乙，A错误；B项，500℃时，利用乙装置的数据，列三段式：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，起始物质的量(mol)1300变化物质的量(mol)x3xxx 平衡物质的量(mol)1-x3-3xxx已知乙达到平衡时气体的压强为开始时的0.55倍，有1−x+3−3x+x+x4=0.55，则x=0.9mol，K=0.09×0.090.01×0.033=3×104，B错误；C项，利用等效平衡，若a≠0，则0.9＜b＜l，C正确；D项，该反应是放热反应，绝热条件下，甲装置温度升高，反应转化率低，放热少，D错误。2．一定温度下，在4个容积均为1L的恒容容器中分别进行反应(各容器中A都足量)A(s)+B(g)C(g)+D(g)ΔH=+100kJ·mol-1，某时刻测得部分数据如下表：容器编号n(B)/moln(C)/moln(D)/mol反应时间/min反应速率Ⅰ0.060.600.10t1v(正)=v(逆)Ⅱ0.121.200.20t2Ⅲ0.321.000Ⅳ0.120.30v(正)=v(逆)下列说法正确的是(　)A．容器Ⅰ中平均反应速率v(B)=0.04/t1mol·L-1·min-1B．t2时容器Ⅱ中v(正)＞v(逆)C．容器Ⅲ中反应至平衡时吸热20KjD．容器Ⅳ中c(D)=0.4mol·L-1【答案】D【解析】A项，容器Ⅰ中，t1时刻，B的消耗浓度=0.10mol·L－1，v(B)=0.1/t1mol·L-1·min-1；B项，t2时容器Ⅱ中，c(C)×c(D)>c(B)，平衡向逆反应方向移动，v(逆)＞v(正)；C项，容器Ⅲ中与容器Ⅱ达平衡时等效，达平衡时并没有生成0.2molD，达平衡反应体系温度应该升高，而不是吸热；D项，I、Ⅳ的K相等，则有：0.30×n(D)/0.12=0.60×0.10，解得n(D)=0.4mol，其浓度c(D)=0.4mol·L-1。3．在温度、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：(已知2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)；ΔH＝－566.0kJ·mol－1)容器甲乙丙反应物投入量2molCO、1molO22molCO24molCO2CO2的浓度(mol·L-1)c1c2c3反应的能量变化放出akJ吸收bkJ吸收ckJ体系压强(Pa)P1P2P3反应物转化率α1α2α3下列说法不正确的是()A．2c1＜c3B．a+b=92.4C．2p2＞p3D．α1+α3＞1【答案】B 【解析】甲和乙是等同平衡，则c1=c2，p1=p2，α1+α2=1，不同的是反应的起始方向不同，在此过程中乙吸收的热量相当于甲完全转化需再放出的热量，故a+b=566.0；丙起始浓度是乙的2倍，压强大平衡右移，所以α2＜α3，2c2＜c3，2p2＞p3。综上分析可知：2c1＜c3，a+b=566.0，2p2＞p3，α1+α3>1；本题选B。4．在甲、乙、丙三个不同密闭容器中按不同方式投料，一定条件下发生反应(起始温度和起始体积相同)：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，相关数据如下表所示：容器甲乙丙相关条件恒温恒容绝热恒容恒温恒压反应物投料1molN2、3molH22molNH32molNH3平衡时容器体积V甲V乙V丙反应的平衡常数KK甲K乙K丙平衡时NH3的浓度/mol·L-1c甲c乙c丙平衡时NH3的反应速率/mol·L-1·min-1v甲v乙v丙下列说法正确的是()A．V甲>V丙B．K乙<K丙C．c乙>c甲D．v甲=v丙【答案】C【解析】A项，甲与乙都是恒容容器，所以，V甲=V乙，故A错误；B项，合成氨是放热反应，其逆反应氨气分解就是吸热的，乙绝热容器，丙恒温，所以乙反应后比丙温度低，向吸热方向进行的程度小，平衡时乙中氨气浓度比丙高，氮气和氢气浓度比丙低，K乙＞K丙，故B错误；C项，条件相同时，甲与乙是等效平衡．甲与乙容器体积相同，乙分解氨气吸热导致乙比甲温度低，平衡向合成氨方向移动，平衡时氨气浓度乙大于甲，故C正确；D项，甲与丙起始温度和起始体积相同，恒温条件下反应，丙在恒压条件下分解氨气生成氢气和氮气，平衡时体积比反应前大，即平衡时丙体积大于甲，则压强甲大于丙，所以υ甲＞υ丙，故D错误。5．在一固定容积的密闭容器中，保持一定温度，在一定条件下发生以下反应：2A(g)＋B(g)3C(g)已知加入1molA和2molB且达到平衡后，生成了amolC。(1)达到平衡时，C在反应混合气中的体积分数是(用含a的代数式表示)(2)在相同的实验条件下，若在同一容器中改为加入2molA和4molB，达到平衡后，C的物质的量为mol(用含a的代数式表示)此时C在反应混合气中的体积分数与原平衡相比(选填“增大”“减小”或“不变”) (3)在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2molA和5molB，若要求平衡后C在反应混合气中的体积分数仍与原平衡相同，则还应加入molC。【答案】(1)a/3(2)2a不变(3)1【解析】(1)根据反应方程式，该反应是一个气体体积不变的反应，达到平衡时气体的总物质的量仍为4mol，C的体积分数为a/4(即25a%)(2)本题达平衡时与(1)小题达平衡时，互为等效平衡，则相同组分的体积分数相同，C的物质的量是(1)平衡时的2倍，为2amol。(3)该反应前后气体分子数不变，欲达到等效平衡，只需所投入的A、B的物质的量之比为1：2即可。设应加入xmolC，将xmolC完全换算成A、B后共有(2＋2x/3)molA，(5＋x/3)molB，由(2＋2x/3)：(5＋x/3)=1：2，解得x=1。6．已知2A(g)＋B(g)2C(g)△H＝－akJ/mol(a＞0)，在一个有催化剂的固定容积的容器中加入2molA和1molB，在500℃时充分反应达平衡后C的浓度为ωmol/L，放出热量为bkJ。(1)比较ab(填“＞”“＝”或“＜”)。(2)下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知，表中T1T2(填“＞”、“＝”或“＜”)。T/KT1T2T3K1.00×1072.45×1051.88×103若在原来的容器中，只加入2molC，500℃时充分反应达平衡后，吸收热量为ckJ，C的浓度(填“＞”“＝”或“＜”)ωmol/L，a、b、c之间满足何种关系(用代数式表示)。(3)在相同条件下要想得到2akJ热量，加入各物质的物质的量可能是。A．4molA和2molBB．4molA、2molB和2molCC．4molA和4molBD．6molA和4molB(4)为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C气体B．适当升高温度C．增大B的浓度D．选择高效催化剂(5)若将上述容器改为恒压容器(反应前体积相同)，起始时加入2molA和1molB，500℃时充分反应达平衡后，放出热量为dkJ，则db(填“＞”、“＝”或“＜”)，理由是。(6)在一定温度下，向一个容积可变的容器中，通入3molA和2molB及固体催化剂，使之反应，平衡时容器内气体物质的量为起始时的90%。保持同一反应温度，在相同容器中，将起始物质的量改为4molA、3molB和2molC，则平衡时A的百分含量(填“不变”、“变大”、“变小”或“无法确定”)。【答案】(1)a＞b(2)＜＝a＝b＋c(3)D(4)C(5)＞由于反应过程中恒压容器中压强大于恒容容器，所以转化率更大，放热更多(6)不变【解析】 (1)由于反应为可逆反应不可能进行完全，故放出的热量应a＞b；(2)由于该反应为放热反应，故温度升高，平衡逆向移动，化学平衡常数K减小，根据表中不同温度下该反应的平衡常数，说明温度T1＜T2；若在原来的容器中，只加入2molC，500℃时充分反应达平衡后，与原平衡为等效平衡，故C的浓度相等；依据等效平衡知识得出a、b、c之间满足何种关系为a＝b＋c。(3)在相同条件下要想得到2akJ热量，加入各物质的物质的量至少比原来物质的量大两倍以上，故只可能是可能是6molA和4molB，即选D。(4)A项，及时分离出C气体，平衡向正反应方向移动，但速率减小；B项，适当升高温度，反应速率加快，但平衡逆向移动；C项，增大B的浓度，相当于增加反应物浓度，化学反应速率加快，平衡正向移动，正确；D项，使用催化剂，只能改变反应速率，但平衡不移动，故符合题意为C。(5)若把容器改为恒压容器，由于该反应为体积减小的反应，故相对恒容，压强增大，平衡正向移动，放热更多，即d＞b。(6)采用“一边倒”的方法分析得出两种情况为等效平衡，故A的百分含量不变。