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化学等效平衡的判断与应用榆林教学资源网 化学平衡是历年来高考的重点和热点，而化学平衡中的“等效平衡”是化学平衡中的难点，若能洞悉各类“等效平衡”的有关问题，那么有关化学平衡的问题也就迎刃而解了。如何判断与应用等效平衡呢？笔者结合个人多年的教学实践进行一些探讨，力求有所突破。一 等效平衡的的含义化学平衡状态的建立与条件有关，与途径无关。对于同一可逆反应，在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，以不同投料方式（即从正反应、逆反应或从中间状态开始）进行反应，只要达到平衡时相同组分在各混合物中的百分含量（体积、物质的量或质量分数）相等，这样的化学平衡即互称为等效平衡。等效平衡包括两种情况，一是两个平衡状态完全相同的等同平衡，二是同种物质的百分含量相同，但其物质的量等不同的两个平衡体系。二 等效平衡的判断规律和特征平衡判断规律平衡特征实例恒温恒容条件对一般的可逆反应，不同的投料方式（即从正反应、逆反应或从中间状态开始）如果根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，反应物（或生成物）中同一组分的物质的量完全相同，则两平衡体系互为等同平衡平衡时，每种物质的物质的量、浓度和百分含量者对应相同定温定容，N2(g)+3H2(g)2NH3(g)起始加入1molN2与3molH2所达到平衡状态与起始加入2molNH3所达到平衡状态互为“等效平衡”。起始加入2molNH3换算到同一边时与1molN2与3molH2等同对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，不同的投料方式如果根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，只要反应物（或生成物）中各组分的物质的量的比例相同，即两平衡体系互为等效平衡。平衡时，每种物质的百分含量（体积、平衡转化率、物质的量分数或质量分数）对应相同，物质的量等倍数的增大或减少在个密闭容器内，保持温度为423K，同时向A、B两容器中分别加入2 mol、4 mol HI，待反应2HI(g)H2(g)+I2(g)达到平衡后，HI的平衡转化率相等，A、B两容器中的平衡可视为等效平衡。恒温恒压条件可逆反应以不同的投料方式进行反应，如果根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，只要反应物（或生成物）中各组分的物质的量的比例相同，即互为等效平衡。平衡时，每种物质的百分含量（体积、平衡转化率、物质的量或质量分数平衡转化率）对应相同，物质的量等倍数的增大或减少在恒温恒压时，对于可逆反应2A(g)+2B(g)C(g)+3D(g)，向A容器中加入2molA 、2molB所达到平衡体系与向B容器中加入2molC、 6molD所达到平衡体系，两者互为等效平衡。因为根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，反应物（或生成物）中各组分的物质的量的比例相同等效平衡的判断方法可从两个角度进行，从判断规律和平衡时表现出的特征判断，具体归纳如下：对于反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)等效平衡的判断规律和特征的描述如附表所示。榆林教学资源网 三 等效平衡的应用1互为等效平衡的常规判断例1 将2.0 mol SO2气体和2.0 mol SO3气体混合于固定体积的密闭容器中，在一定条件下发生反应：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)，达到平衡时SO3为n mol。在相同温度下，分别按下列配比在相同密闭容器中放入起始物质，平衡时SO3等于n mol的是( ) A 1.6 mol SO20.3 mol O20.4 mol SO3 B 4.0 mol SO21.0 mol O2C2.0 mol SO21.0 mol O22.0 mol SO3 D3.0 mol SO21.0 mol O21.0 mol SO3解析：恒温恒容条件下，对于2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)可逆反应，不同的投料方式如果根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，反应物（或生成物）中同一组分的物质的量完全相同，则两平衡体系互为等同平衡。2.0 mol SO2和2.0 mol SO3换算同一边时等同于4.0 mol SO2和1.0 mol O2，故选B。2求算化学方程式的计量数例2在恒容的密闭容器中充入2molA和1molB的气体后发生反应：2A(g)+B(g) xC(g)。达到平衡后，C的体积分数为W；若维持容器体积和温度不变，按0.6molA、0.3molB和1.4molC为起始物质的量，达到平衡后，C的体积分数仍为W。则x值可能为（ ） A 1 B 2 C 3 D 4解析：此题关键是分析要全面。若反应前后体积不相等，则两种投料方式换算到同一边后各组分应完全相同（即恒温恒容时一般可逆反应的等效平衡换算）： 2A(g) + B(g) xC(g)起始量： 2mol 1mol 0起始量： 0.6 mol 0.3 mol 1.4mol等效于（0.61.42/x）mol（0.31.41/x）mol 00.61.42/x2 ， 0.31.41/x1，得x2若反应前后气体体积不变（即3），等效平衡只需要两种投料方式换算到同一边后各组分比例相同即可（恒温恒容时分子总数不变的可逆反应的等效平衡换算）。而1.4mol换算到反应物后，与的物质的量之比为2:1，与起始量的投料比相同，故x3成立。故选BC。3确定平衡的移动方向例3 某温度下，在一容积可变的容器中，反应2SO2+O2SO3达到平衡时，SO2、O2、SO3的物质的量分别为 2mol 、1mol、 2mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者物质的量作如下调整，可使平衡右移的是（ ）A均加倍 B均减半 C均增加1mol D均减半1mol解析：恒温恒压条件下，选项A、B中三者比例与原平衡比例相同，为等效平衡，平衡不移动，C可设想为两步，第一次加入1molSO2 、0.5molO2、1molSO3此时平衡不移动，第二次加入0.5mol O2，平衡向右移动。D可设想为第一次减少1molSO2 、0.5molO2、1molSO3此时平衡不移动，第二次再减少0.5molO2，平衡向左移动。正确答案为C4 判断含量与转化率变化例4 在两个密闭容器内，保持温度为423K，同时向A、B两容器中分别加入a mol、b mol HI，待反应2HI(g)H2(g)+I2(g)达到平衡后，下列说法正确的是（ ）A 从反应开始到达到平衡所需时间tAtB B 平衡时I2浓度c(I2)A=c(I2)BC 平衡时I2蒸气在混合气体中体积分数A%B% D HI的平衡转化率相等解析：等温下，该反应前后系数不变，平衡不受压强影响，A、B两容器中的平衡可视为等效平衡，平衡时，每种物质的百分含量（体积、平衡转化率、物质的量分数或质量分数）对应相同，物质的量等倍数的增大或减少。故选D。5规律与特征的综合应用例5 :恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：A(g)+B(g) C(g)(1)若开始时放入1molA和1molB，达到平衡后，生成a molC，这时A的物质的量为 。(2)若开始时放入3molA和3molB，到达平衡后，生成C的物质的量为 mol(3)若开始时放入x molA、2 molB和1 molC，到达平衡后，A和C的物质的量分别是ymol和3amol，则x mol，y mol。平衡时，B的物质的量 。甲：大于2mol 乙：等于2mol丙：小于2mol 丁：可能大于、等于或小于2mol做出此判断的理由是 (4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC，待再次达到平衡后C的物质的量分数是 。：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。(5)开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成bmolC。将b与(1)小题中的a进行比较 。甲：ab 乙：ab丙：ab 丁：不能比较a和b的大小做出此判断理由是 。解析：恒温恒压下：A(g) + B(g) C(g) 平衡时n（C）起始量 1 mol 1 mol 0 a等效于 3 mol 3mol 0 x （1）根据方程式可算出n（A）（1a）mol（2）恒温恒压时与（1）为等效平衡。设平衡时生成C的物质的量为xmol，得x3a mol。（3） A(g) + B(g) C(g) 平衡时n（C）起始量 x mol 2 mol 1 mol a mol等效于 （x1）mol （21 ）mol 0 3a mol 等效于 3mol 3mol 0 3amol平衡时（33a）mol （33a）mol 3amol故x13，x2。平衡时A的物质的量y33a，B的物质的量也为（33a）mol，由于不知道a的大小，所以无法判断33a与2的大小关系，故选丁。（4）恒温恒压时再投入3molC，换算至反应物