等效平衡原理及规律.doc

等效平衡原理及规律一、等效平衡原理在一定条件(定温、定压或定温、定容)下，对于同一可逆应，只要起始时加入物质的物质的量不同，而达到平衡时，同种物质的物质的量或物质的量分数(或体积分数)相同，这样的平衡称为等效平衡。如，常温常压下，可逆反应：2SO2 + O2 2SO3 SO2、O2、SO2的物质的量分别为2mol 1mol 0mol0mol 0mol 2mol 0.5mol 0.25mol 1.5mol从正反应开始，从逆反应开始，从正逆反应同时开始，由于、三种情况如果按方程式的计量关系折算成同一方向的反应物，对应各组分的物质的量均相等(如将、折算为)，因此三者为等效平衡二、等效平衡规律根据反应条件(定温、定压或定温、定容)以及可逆反应的特点(反应前后气体分子数是否相等)，可将等效平衡问题分成三类：I.在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体分子数改变的可逆反应只改变起始时加入物质的物质的量，如通过可逆反应的化学计量数比换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。 例1在一固定体积的密闭容器中，加入2 mol A和1 mol B发生反应2A(g)+B(g)3C(g)+D(g)，达到平衡，c的浓度为w mol/L。若维持容器体积和温度不变，下列四种配比作为起始物质，达平衡后，c的浓度仍为w mol/L的是A. 4 mol A +2 mol B B. 1 mol A+0.5 mol B+1.5 mol C+0.5 mol DC. 3 mol C+1 mol D +1 mol B D. 3 mol C+1 mol D解析：根据题意: 2A(g)+B(g)=3C(g)+D(g) (反应1) 2A(g)+B(g)=3C(g)+ D(g)(反应2)2mol1mol 00 0 03mol 1mol2A(g)+B(g)=3C(g)+D(g) (反应3) 2A(g)+B(g)= 3C(g) + D(g)(反应4)1mol0.5mol 000 0 1.5mol0.5mol所以，以3 mol C+1 mol D或以1mol A+0.5 mol B+1.5mol C+0.5 mol D作为起始物质均可形成与反应（1）等效的平衡。答案：BD解题规律：此种条件下，只要改变起始加入物质的物质的量，若通过可逆反应的化学计量数之比换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效(此种情况下又称等同平衡，此法又称极限法)。II.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，只要反应物(或生成物)的物质的量之比与原平衡相同，则两平衡等效。例2恒温恒容下，可逆反应2HIH2+I2（气）达平衡。下列四种投料量均能达到同一平衡，请填写：起始状态物质的量n/mol平衡时HI的物质的量n/molH2I2HI120a24010.5amg(g2m)解析：题干n(H2)起始:n(I2)起始:n(HI)平衡=1:2:a2:4:2a n(HI)平衡=2a根据反应：2HIH2+I2（气），起始状态1mol HI0.5molH2+0.5molI2根据题干n(H2)起始:n(I2)起始:n(HI)平衡=1:2:a则 n(H2)起始:n(I2)起始:n(HI)平衡=0.5:1:0.5a则H2和I2原有物质的量应为0和1-0.5=0.5mol设起始HI为x mol x mol HI0.5x molH2+0.5x molI2n(H2)起始=(m+0.5x) mol n(I2)起始=(g+0.5x) mol又n(H2)起始:n(I2)起始=(m+0.5x): (g+0.5x)=1:2 x=2(g-2m)设n(HI)平衡为ymol，则n(I2)起始: n(HI)平衡=2:a= (g+0.5x):y y=(g-m)a解题规律：此条件下，只要换算到同一半边时，反应物(或生成物)的物质的量 的比例与原平衡相等，则两平衡等效。 III.在恒温、恒压下，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相同，则达平衡后与原平衡等效。反之，等效平衡时，物质的量之比与原建立平衡时相同。例3恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：（气）（气）（气）（）若开始时放入1 mol A和1 mol B，到达平衡后，生成a mol C，这时的物质的量为_mol。（）若开始时放入3 mol A和3 mol B，到达平衡后，生成的物质的量为_mol；（）若开始时放入x mol A、2 mol B和1 mol C，到达平衡后，A和C的物质的量分别是y mol和3a mol，则x=_mol，y=_mol。平衡时，B的物质的量_（甲）大于2 mol（乙）等于2 mol（丙）小于2 mol（丁）可能大于、等于或小于2 mol作出此判断的理由是_。（）若在（）的平衡混合物中再加入3 molC，待再次到达平衡后，C的物质的量分数是_。II若维持温度不变，在一个与（）反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应（）开始时放入1 mol A和1 mol B到达平衡后生成b mol C。将b与（）小题中的a进行比较_（甲）ab（丙）a=b（丁）不能比较a和b的大小作出此判断的理由是_。解析：（1）利用关于化学平衡计算的三步骤解题法可以算出答案（1a）mol；（2）适用上面等效平衡规律c，由于开始加入的物质的量之比相等都为3，两平衡等效且平衡时各物质的量均为原来的3倍，所以生成C的物质的量为3a；（3）平衡时C的物质的量为3a与第（2）题平衡时C的物质的量相等，属于绝对量相等的等效平衡，相当于开始加入了3molX和3molY，可计算出X=2mol，Y=（33a）mol。若平衡时C的物质的量为3a大于C的起始物质的量1mol，则反应正向进行，平衡时B的物质的量n（B）2mol；同理可知：3a=1,n（B）=2mol；3a2mol，所以选丁；（4）由于生成物只有C一种，因此在恒温、恒压下无论加入多少C，平衡时各物质的物质的量分数都不变，所以再次到达平衡后，C的物质的量分数是a/（2a）；（5）当改变条件，使成为恒温恒容时，由于该反应是一分子数目减少的反应，随着反应的进行，容器内的压强在减少，（5）相对于（1）而言，可以等效看成（1）达到平衡后，再将容器体积扩大，则平衡向左移动，C的百分含量降低，故ba解题规律：此条件下，只要按化学计量数换算到同一半边后，各物质的量之比与原平衡相等，则两平衡等效。训练题：1.在一定温度下，把2molSO2和1molO2通入某固定容积的密闭容器中，在催化剂存在下发生反应2SO2（g）+O2（g） 2SO3（g），当反应达到平衡时，反应混合物中SO3的体积分数为91%，现维持容器内温度不变，令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2、SO3的物质的量，若达到平衡时，SO3的体积分数仍为91%，则a、b、c的值可以是下列各组中的（ ） A.2、1、2 B.0、0、1 C.1、0.5、1 D.1、0.5、22.在一定温度下，向密闭容器中充入1.0molN2和3.0molH2，反应达到平衡时测得NH3的物质的量为0.6mol。若在该容器中开始时充入2.0 molN2和6.0molH2，则平衡时NH3的物质的量为 （ ） A.若为定容容器，n(NH3)=1.2mol B.若为定容容器，n(NH3)1.2molC.若为定压容器，n(NH3)=1.2mol D.若为定压容器，n(NH3)b BaN BM=N CM N D无法确定11已知甲为恒温恒压容器，乙为恒温恒容容器。两容器中均充入2mol SO2、1mol O2，初始时两容器的温度体积相同。一段时间后反应达到平衡，为使两容器中的SO2在平衡混合物的物质的量分数相同，下列措施中可行的是 （ ）A向甲容器中充入一定量的氦气 B向乙容器中充入一定量的SO3气体C升高乙容器的温度 D增大甲容器的压强12. 在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中，保持一定温度和压强，进行以下反应：N23H22NH3。已知加入1mol N2和4mol H2时，达到平衡后生成a mol NH3（见下表已知项）。在相同温度、压强下，保持平衡时各组分的体积分数不变。对下列编号的状态，填写表中空白。 已知 编号 起始状态物质的量 n/mol 平衡时NH3的物质的量 n/molN2H2NH3140a1.56010.5amg(g4m)13.（2006湖北联考）t时，将3mol A和1mol B气体通入容积为2L的密闭容器中（容积不变），发生如下反应3A（G）B（x）xC(g)，2min时反应到达平衡状态（温度不变），此时容器内剩余了0.8mol B,并测得C的浓度为0.4molL-1。请填写下列空白：(1)从反应开始到平衡状态，生成C的平均反应速率为_。(2) x=_。(3)若向原平衡混合物的容器中再充入a molC,在t时达到新的平衡，此时B的物质的量为n(B) = _mol。(4)保持温度和容积不变,对原平衡混合物中三者的物质的量作如下调整,可使平衡向右移动的是_(填字母)。A.均减半B.均加倍C.均增加0.4 molD均减少0.4 mol(5)如果上述反应在相同温度和容积的容器中进行，起始加入3 molA和3mol B,达到平衡时A的体积分数为a%。其它条件不变时,按下列配比作为起始物质,平衡时A的体积分数大于a%的