2.规律

(1)在恒温、恒容的密闭容器里,对于反应前后气体体积不等的可逆反应,当改变起始时加入物质的物质的量,通过可逆反应的化学计量数之比换算后各物质的量与原平衡的起始量相同,则两平衡等效。

如:2A(g) + B(g)3C(g) + D(g)

① 2 mol  1 mol  0  0

②  0  0  3 mol  1 mol 

③  1 mol  0.5 mol  1.5 mol  0.5 mol

按上述①、②、③三种形式进行反应时,达到平衡后是等效平衡。

(2)在恒温、恒容条件下,对于反应前后气体分子数不变的可逆反应,通过极值转化后,只要反应物(或生成物)的物质的量之比与原平衡的起始时之比相同,则达到平衡后与原平衡等效。

如:H2(g) + I2(g)2HI(g)

① 1 mol  1 mol  0

②  2 mol  2 mol  0

③  0 mol  0  1 mol

④  0  0  2 mol

⑤  0.5 mol  0.5 mol  1 mol

其中①、②、③、④、⑤达到平衡后是等效的。

(3)在恒温、恒压条件下,无论反应前后气体的分子数是否相等,通过极值转化后,反应物(或生成物)的物质的量之比与原平衡相同,则达到平衡后与原平衡等效。

如:2SO2 + O2 2SO3

① 2 mol   1 mol  0

②  4 mol  2 mol  0

③  0  0  2 mol

④  0  0  4 mol

⑤  1 mol  0.5 mol  1 mol

其中①、②、③、④、⑤达到平衡后是等效的。

 (2012·天津高考)已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-197 kJ·mol-1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体:(甲)2 mol SO2和1 mol O2;(乙) 1 mol SO2和0.5 mol O2;(丙) 2 mol SO3 。恒温、恒容下反应达平衡时,下列关系一定正确的是( )

A.容器内压强p:p甲=p丙>2p乙

B.SO3的质量m:m甲=m丙>2m乙

C.c(SO2)与c(O2)之比为k:k甲=k丙>k乙

D.反应放出或吸收热量的数值Q:Q甲=Q丙>2Q乙

[解析] 因为反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)在恒温、恒容的条件下进行。根据等效平衡的原理可知,甲与丙最后达到平衡时SO2、O2、SO3的物质的量、容器内的压强、SO2与O2的比值都相同;乙相当于在甲容器达到平衡后,将容器的体积瞬间扩大为原来的2倍。设甲达到平衡时容器内的压强为p甲,此时容器内瞬间压强减小为p甲/2,此时平衡向逆反应方向移动,气体的物质的量增加,SO3的质量减小,所以容器内气体的压强增大,则p乙>p甲/2,则2p乙>p甲=p丙,SO3的质量,m甲=m丙>2m乙,A错、B对;将甲容器达到平衡后瞬间将容器体积扩大2倍,平衡向逆反应方向移动,但是生成的SO2与O2的物质的量之比为2∶1,这与开始两者加入的物质的量之比相同,所以在此过程中SO2与O2的物质的量之比一直是2∶1不变,C错;甲与丙为等效平衡,但达到平衡时,甲容器中SO2的转化率与丙容器中SO3的转化率不一定相等,即Q甲不一定等于Q丙,D错。

[答案] B

 (2012·江苏高考)温度为T时,向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5,反应PCl5(g)===PCl3(g)+Cl2(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:

t/s
0
50
150
250
350
n(PCl3)/mol
0
0.16
0.19
0.20
0.20

下列说法正确的是( )

A.反应在前50 s的平均速率v(PCl3)=0.003 2 mol·L-1·s-1

B.保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(PCl3)=0.11 mol·L-1,则反应的ΔH<0

C.相同温度下,起始时向容器中充入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2,反应达到平衡前v(正)>v(逆)

D.相同温度下,起始时向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2,达到平衡时,PCl3的转化率小于80%

[解析] A项,v(PCl3)==0.001 6 mol·L-1·s-1,A错。B项,在温度为T时,平衡时c(PCl3)==0.10 mol·L-1,升高温度,平衡时c(PCl3)=0.11 mol·L-1,说明升高温度,平衡右移,则该反应为吸热反应,ΔH>0,B错。C项,在温度T时,由初始加入1.0 mol PCl5可得:

PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) 

初始物质的量: 1.0 mol  0  0

转化物质的量: 0.20 mol 0.20 mol 0.20 mol

平衡时物质的量:0.80 mol 0.20 mol 0.20 mol

其平衡常数K=

==2.5×10-2 mol·L-1,当充入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2时,Qc===2.0×10-2 mol·L-1,Qc<K,故平衡右移,v(正)>v(逆),C正确。D项,因温度T时,充入1.0 mol PCl5等于充入1.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2,设平衡时转化的PCl3物质的量为a,则:

PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) 

初始物质的量:  0   1.0 mol 1.0 mol

转化物质的量:  a   a  a

平衡时物质的量:0.80 mol 0.20 mol 0.20 mol

a=0.80 mol,PCl3的转化率为×100%=80%。

现在相同温度下充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2,物质的量较原平衡加倍了,也相当于将原平衡体系的体积缩小到原来的一半,会使该平衡向生成PCl5的方向移动,故PCl3的转化率要升高,转化率大于80%。

[答案] C

 0  120904  120912  120918  120922  120928  120930  120934  120940  120942  120948  120954  120958  120960  120964  120970  120972  120978  120982  120984  120988  120990  120994  120996  120998  120999  121000  121002  121003  121004  121006  121008  121012  121014  121018  121020  121024  121030  121032  121038  121042  121044  121048  121054  121060  121062  121068  121072  121074  121080  121084  121090  121098  447090 

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