1、优培12 等效平衡的三种情况等效平衡的三种情况1.应用 恒温恒容(n(g)0)投料换算成相同物质表示时量相同 例1在恒温恒容的密闭容器，发生反应：3A(g)B(g)xC(g)。将3mol A和2mol B在一定条件下反应，达平衡时C的体积分数为a；.若起始时A、B、C投入的物质的量分别为n(A)、n(B)、n(C)，平衡时C的体积分数也为a。下列说法正确的是（ ）A若达平衡时，A、B、C各增加1mol，则B的转化率将一定增大B若向平衡体系中再加入3mol A和2mol B，C的体积分数若大于a，可断定x4C若x2，则体系起始物质的量应满足3n(B)n(A)3D若体系起始物质的量满足3n(C)8
2、n(A)12n(B)，则可判断x4【解析】这是恒温恒容条件下的等效平衡，无论如何进行配比，只要把反应一端按反应计量数之比完全转化为另一端的物质后，相当于完全等同的起始量即可。A项，A、B、C各增加1 mol时，A与B不可能完全转化为C，加入的B相对量大，A的转化率增大，而B的转化率将减小，错误；B项，在平衡体系中再加入3mol A和2mol B，相当于增大了体系的压强，C的体积分数增大，说明平衡向正反应方向移动，正反应方向体积减小，x甲丙B平衡时N2O4的百分含量：乙甲=丙C平衡时甲中NO2与丙中N2O4的转化率不可能相同D平衡时混合物的平均相对分子质量：甲乙丙【解析】2NO2N2O4(g)，
3、A项，甲、丙为等效平衡，两者含有c(NO2)是相等的，甲=丙，此反应是物质的量减少的，以乙为基准，然后恢复到原来的体积，体积增大，组分的物质的量浓度减小，平衡向逆反应方向移动，因此甲容器中c(NO2)大于乙，即甲=丙乙，故错误；B项，根据选项A的分析，N2O4的百分含量：甲=丙甲=丙，故错误。【答案】B5在三个容积相同的恒容密闭容器中，起始时按表中相应的量加入物质，在相同温度下发生反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)(不发生其他反应)，CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如右下图所示下列说法错误的是（ ）A该反应的H0，图中压强P1P2B起始时，容器中v(CH4)正v(CH4
4、)逆C达到平衡时，容器、中CO的物质的量满足：n(CO) P1，故A正确；B项、由容器中数据可知，平衡时CH4、H2O、CO、H2的浓度依次为mol/L、mol/L、mol/L、mol/L，则平衡常数K=，温度不变，平衡常数不变，容器中浓度熵Qc=K，平衡向逆反应方向移动，则v(CH4)正v(CH4)逆，故B正确；C项、由等效平衡可知，容器中CH4、H2O、CO、H2的起始物质的量依次为0.2mol、0.2mol、0、0，则恒容条件下，容器相对于容器相当于增大压强，若平衡不移动，达到平衡时n(CO)=2n(CO)，因该反应是一个气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，则n(CO)2
5、n(CO)，故B正确；D项、由等效平衡可知，容器中CH4、H2O、CO、H2的起始物质的量依次为0.2mol、0.2mol、0、0，容器中CH4、H2O、CO、H2的起始物质的量依次为0.2mol、0.3mol、0、0，起始时两容器总压强之比pp=45，容器相对于容器的条件变化为增大H2O的浓度，平衡向气体体积增大的正反应方向移动，容器压强增大，则平衡时两容器总压强之比pp2P乙BSO3的质量mm甲=m丙2m乙Cc(SO2)与c(O2)之比kk甲=k丙k乙D反应放出或吸收热量的数值QQ甲=Q丙2Q乙【解析】由给的数据利用归一法可知甲和丙是等效平衡。A项，如果平衡不移动，p甲=p丙=2p乙，但乙
6、加入的物质的量是甲、丙的一半，恒容下相当于减压，平衡左移，压强变大，所以应该是p甲=p丙2m乙，故B正确；C项，加入的量均为21，反应的量为21，三者剩余的量也一定相等，为21，c(SO2)与c(O2)之比k不变，所以k甲=k丙=k乙，故C错误；D项，因为甲和丙是在不同的方向建立起的等效平衡，若转化率均为50%时，反应热的数值应相等，但该反应的转化率不一定是50%，所以Q甲和Q丙不一定相等，故D项错。答案选B。【答案】B7t时，在两个起始容积都为1 L的恒温密闭容器中发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g) H0，实验测得v正=v(H2)消耗=v(I2)消耗=k正c(H2)c(I2)；v逆=
7、v(HI)消耗=k逆c2(HI)。k正、k逆为速率常数，受温度影响。下列说法不正确的是（ ）容器物质的起始浓度/(mol/L)物质的平衡浓度/(mol/L)c(H2)c(I2)c(HI)c(I2)I(恒容)0.10.100.07II(恒压)000.8A平衡时，容器I与容器II中的总压强之比为14B平衡时，容器中c(I2)0.28mol/LCt吋，反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数为K=D平衡时，向容器I中再通入0.1mol H2、0.1mol I2和0.2mol HI，此时v正= v逆【解析】H2(g)+I2(g)2HI(g) H0，为反应前后气体分子总数不变的反应，故等温等体积
8、的2个容器内，气体压强之比为物质的量之比，容器II与容器I的平衡为等效平衡；AH2(g)+I2(g)2HI(g)，反应前后气体分子总数不变，容器、等温等体积，则气体压强之比为物质的量之比，从投料看，容器II的量为容器I的4倍，故平衡时，容器I与容器II中的总压强之比为14，A正确；B结合反应特点和投料看，容器、的平衡为等效平衡，则平衡时容器I中c(I2)=0.07mol/L，中c(I2)=0.28mol/L，B错误；C平衡时，v正=v逆，已知v正=v(H2)消耗=v(I2)消耗=k正c(H2)c(I2)；v逆=v(HI)消耗=k逆c2(HI)，则平衡时，k正c(H2)c(I2)=k逆c2(HI
9、)，则t吋，反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数为：， K=，则C正确；D平衡时，向容器I中再通入0.1mol H2、0.1mol I2和0.2mol HI，等效于增压，则平衡不移动，此时v正=v逆，D错误；答案选B。【答案】B8相同温度下，体积均为0.25L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=92.6 kJmol1。实验测得起始、平衡时的有关数据如下表所示：容器编号起始时各物质的物质的量/mol达平衡时体系能量的变化N2H2NH3130放出热量：23.15 kJ0.92.70.2放出热量：Q下列叙述错误的是（ ）A容器、中反应的平衡常数
10、相等B平衡时，两个容器中NH3的体积分数均为C容器中达平衡时放出的热量Q=23.15kJD若容器的体积为0.5L，则平衡时放出的热量小于23.15kJ【解析】反应的温度没有发生变化，K不变，A项正确；由可知，放出23.15kJ的热量时，生成NH3的物质的量为=0.5mol， N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)始（mol） 1 3 0转（mol） 0.25 0.75 0.5平（mol） 0.75 2.25 0.5因体积之比等于物质的量之比，所以NH3的体积分数=，中加入的氨气转化成氮气和氢气后，氮气和氢气的量与相同，达到的平衡状态等效，因此平衡时两个容器中氨气的体积分数相等，都是，B项
11、正确；C中含有0.2mol NH3，相当于在的基础上加入了氨气，抑制了平衡的正向移动，容器中达平衡时放出的热量Q23.15kJ，C项错误；D若容器的体积为0.5L，减小压强，平衡逆向移动，反应物的转化率降低，达到平衡时放出的热量小于23.15kJ，D项正确；答案选C。【答案】C9如图所示，隔板固定不动，活塞可自由移动，M、N两个容器中均发生反应：A(g) +2B(g)xC(g) H=-192kJmol1，向M、N中都通入1mol A和2mol B的混合气体，初始M、N容积相同，保持温度不变。下列说法正确的是（ ）A若x=3，达到平衡后A的体积分数关系为(M)(N)B若x3，达到平衡后B的转化率
12、关系为(M)(N)C若x3，C的平衡浓度关系为c(M)c(N)Dx不论为何值，起始时向N容器中充入任意值的C，平衡后N容器中A的浓度均相等【解析】M容器是恒温恒容下建立的平衡，N容器是恒温恒压下建立的平衡；A项，若x=3，由于反应前后气体体积不变，N容器建立的平衡与恒温恒容下建立的平衡等效，所以达到平衡后A的体积分数关系为(M)=(N)，故A错误；B项，若x3，由于反应后气体体积增大，N容器建立的平衡相当于恒温恒容下建立的平衡扩大容器体积，压强减小，平衡正向移动，B的转化率增大，所以达到平衡后B的转化率关系为(M)(N)，故B错误；C项，若x3，由于反应后气体体积减小，N容器建立的平衡相当于恒
13、温恒容下建立的平衡缩小容器体积，压强增大，平衡正向移动，C的平衡浓度增大，所以C的平衡浓度关系为：c(M)c(N)，故C错误；D项，恒温恒压下，x不论为何值，起始时向N容器中充入任意值的C，一边倒后，A与B的物质的量之比都是12，为等效平衡，反应物的浓度相同，即平衡后N容器中A的浓度均相等，故D正确；故选D。【答案】D10甲胺(CH3NH2)是合成太阳能敏化剂的原料。一定温度下，在三个体积均为2.0L的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g)，测得有关实验数据如下：容器编号温度/K起始物质的量（mol）平衡物质的量molCH3O
14、HNH3CH3NH2H2OCH3NH2H2OI5300.400.40000.30II5300.800.8000III500000.200.200.16下列说法正确的是（ ）A正反应的平衡常数K()=K()c(CH3OH，)C达到平衡时，转化率：(NH3，)+(H2O，) = 1D530K时，若起始向容器中充入CH3OH 0.10mol、NH3 0.15mol、CH3NH2 0.10mol、H2O 0.10mol，则反应将向逆反应方向进行【解析】A正反应的平衡常数K()=K()K()，故A正确；B容器和容器为等温等容，起始量为2倍关系，由于该反应为气体体积不变的反应，增大压强，平衡不发生移动，则
15、达到平衡时，体系中c(CH3OH)关系：2c(CH3OH，)=c(CH3OH，)，故B错误；C容器和容器温度不同，若容器温度也为530K，则能建立等效平衡，此时应有(NH3，)+(H2O，)=1，由于容器温度低于530K，降低温度平衡正向移动，而容器是从逆反应方向建立平衡，则转化率减小，所以达到平衡时，转化率：(NH3，)+(H2O，)1，故C错误；D530K时，若起始向容器中充入CH3OH 0.10mol、NH3 0.15mol、CH3NH2 0.10mol、H2O 0.10mol，Qc=0.679，则反应将向正反应方向进行，D错误。【答案】A11有四个体积均为0.5L的恒容密闭容器，在、中
16、按不同投料比(Z)充入HCl和O2(如下表)，加入催化剂发生反应4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)；H，HCl的平衡转化率()与Z和温度(t)的关系如图所示。下列说法正确的是（ ）容器起始时t/n(HCl)/molZ3000.25a3000.25b3000.254AH0，a4逆，压强：p(R)p(Q)D若起始时，在容器中充入0.25mol Cl2和0.25mol H2O(g)，300达平衡时容器中c(HCl)=0.1molL1【解析】A图像中HCl转化率随温度升高而减小，说明升温平衡逆向移动，正反应为放热反应H0，增大氧气的物质的量，可促进HCl的转化，即投料比越小，HC
17、l转化率越大，可知a4b，故A正确；B300时，Z=4，n(HCl)=0.25mol，n(O2)=0.0625mol，体积为0.5L，c(HCl)=0.5mol/L，n(O2)=0.125mol/L，HCl转化率80%，HCl的变化量为0.5 mol/L80%=0.4mol/L， 4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)起始量(mol/L)0.5 0.125 0 0 变化量(mol/L) 0.40.1 0.2 0.2平衡量(mol/L)0.1 0.025 0.2 0.2K=640，故B错误；C容器III，Z为4，平衡转化率为80%，R点温度与Q点相同，但转化率不同，转化率小于平衡时转化率，可知R点未达到平衡状态，反应正向进行，则R点的(正)(逆)，此时压强大于平衡状态下的压强：p(R)p(Q)，故C错误；D若起始时，在0.5 L容器中只充入0.25mol Cl2和0.25moI H2O(g)，等效于在0.5L容器中充入0.5mol HCl和0.125mol O2，充入的HCl和O2物质的量为容器III的两倍，相当于在容器III的基础上增大压强，将体积缩小为原来的1/2，增大压强平衡正向移动，300达到平衡时0.1mol/Lc(HCl)0.2mol/L，故D错误。【答案】A
