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
18.(2011·四川达州中考)(10分)通过学习碱的性质,我校化学兴趣小组的同学对实验室的“氢氧化钙是否变质以及变质的程度”展开了探究活动,请你一同参与:
(1)提出问题:氢氧化钙是否变质?
(2)猜想与假设:同学们经过讨论认为样品存在三种可能情况:没有变质;部分变质;完全变质。
(3)实验探究:
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实验步骤及操作 |
实验现象 |
实验结论 |
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取样品于试管中,加入足量蒸馏水振荡,静置。 ①取上层清液,滴入无色酚酞溶液 ②倒去上层清液,再向试管中注入稀盐酸 |
①无色酚酞溶液变红 ②____________ |
部分变质 |
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①无色酚酞溶液不变红 ②____________ |
____________ |
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①____________ ②没有气泡产生 |
____________ |
(4)小结与思考:
①小蔓同学根据上述实验方案进行实验,确定该样品已部分变质,请写出实验中反应的化学方程式:__________________、__________________。
②氢氧化钙俗称熟石灰,农业上常用来______________。