「等效平衡专题讲解」.doc

仅供借鉴 1 高考化学等效平衡解题技巧 一 一 概念概念 在一定条件 恒温恒容或恒温恒压 下 同一可逆反应体系 不管是从正反应开始 还是从逆反应开始 在达到化学平衡状态时 任何相同组分的含量 体积分数 物质任何相同组分的含量 体积分数 物质 的量分数等 均相同的量分数等 均相同 这样的化学平衡互称等效平衡 包括 相同的平衡状态 概念的理解 1 外界条件相同 通常可以是 恒温 恒容 恒温 恒压 2 等效平衡 与 完全相同的平衡状态 不同 完全相同的平衡状态 是指 在达到平衡状态时 任何组分的物质的量分数 或体积分数 对应相等 并且反应的 速率等也相同 但各组分的物质的量 浓度可能不同 而 等效平衡 只要求平衡混 合物中各组分的物质的量分数 或体积分数 对应相同 反应的速率 压强等可以不 同 3 平衡状态只与始态有关 而与途径无关 如 无论反应从正反应方向开始 还是从逆反应方向开始 投料是一次还是分成几次 反应容器经过扩大 缩小或缩小 扩大的过程 只要起始浓度相当 就达到相同的平衡状态 二 等效平衡的分类二 等效平衡的分类 在等效平衡中比较常见并且重要的类型主要有以下三种 I I 类 恒温恒容下类 恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说 即 V 0 的体系 等价转化后 对应各物质起始投料的物质的量物质的量与原平衡起始态相同相同 IIII 类 恒温恒容下类 恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应来说 即 V 0 的体系 等价转化后 只要反应物 或生成物 的物质的量的比例物质的量的比例与原平衡起始态相同 两平 衡等效 IIIIII 类 恒温恒压下类 恒温恒压下对于气体体系等效转化后 只要反应物 或生成物 的物质的量物质的量 的比例的比例与原平衡起始态相同 两平衡等效 解题的关键 读题时注意勾画出这些条件 读题时注意勾画出这些条件 分清类别 用相应的方法求解 我们常采 用 等价转换 的方法 分析和解决等效平衡问题 二 二 例题解析例题解析 I I 类 类 在恒温恒容下恒温恒容下 对于化学反应前后气体体积发生变化的可逆反应 只改变起始 加入物质的物质的量 如果通过可逆反应的化学计量数之比换算成化学方程式的同一 边物质的物质的量与原平衡相同 则两平衡等效 例 1 在一定温度下 把 2 mol SO2和 1 mol O2通入一定容积的密闭容器中 发生如 下反应 当此反应进行到一定程度时反应混合物就处于化学平衡状 态 现在该容器中维持温度不变 令 a b c 分别代表初始时加入的的物 质的量 mol 如果 a b c 取不同的数值 它们必须满足一定的相互关系 才能保证达 到平衡状态时 反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡完全相同 请填空 1 若 a 0 b 0 则 c 2 若 a 0 5 则 b c 3 a b c 的取值必须满足的一般条件是 请用两个 方程式表示 其中一个只含 a 和 c 另一个只含 b 和 c 仅供借鉴 2 IIII 类 类 在恒温恒容下恒温恒容下 对于反应前后气体体积不变的可逆反应 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 在一个固定容积的密闭容器中 保持一定的温度进行以下反应 已知加入 1 mol H2和 2 mol Br2时 达到平衡后生成 a mol HBr 见下表已知项 在相同条件下 且保持平衡时各组分的体积分数不变 对下列编号 的状态 填写下 表中的空白 IIIIII 类 类 在恒温恒压下恒温恒压下 改变起始时加入物质的物质的量 只要按化学计量数之比换 算成化学方程式的同一边物质的物质的量之比与原平衡相同 达到平衡状态后与原平衡等 效 例 3 如图所示 在一定温度下 把 2 体积 N2和 6 体积 H2通入一个带有活塞的容积可 变的容器中 活塞的一端与大气相通 容器中发生以下反应 正反 应放热 若反应达到平衡后 测得混合气体的体积为 7 体积 据此回答下列问题 1 保持上述反应温度不变 设 a b c 分别代表初始加入的 N2 H2和 NH3的体积 如果反应达到平衡后混合气体中各气体的体积分数仍与上述平衡相同 那么 若 a 1 c 2 则 b 在此情况下 反应起始时将向 填 正 或 逆 反应方向进行 若需规定起始时反应向逆反应方向进行 则 c 的取值范围是 2 在上述装置中 若需控制平衡后混合气体为 6 5 体积 则可采取的措施是 原因是 仅供借鉴 3 例 4 一 恒温 恒压下 在一个容积可变的容器中发生如下反应 1 若开始时放入 1 mol A 和 1 mol B 达到平衡后 生成 a mol C 这时 A 的物质 的量为 mol 2 若开始时放入 3 mol A 和 3 mol B 达到平衡后 生成 C 的物质的量为 mol 3 若开始时放入 x mol A 2 mol B 和 1 mol C 达到平衡后 A 和 C 的物质的量分 别为 y mol 和 3a mol 则 x y 平衡时 B 的物质的量 填 编号 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 4 若在 3 的平衡混合物中再加入 3 mol C 待再次达到平衡后 C 的物质的量分 数是 二 若维持温度不变 在一个与 一 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 1 mol A 和 1 mol B 到达平衡后生成 b mol C 将 b 与 1 小题中 的 a 进行比较 填编号 甲 a b 乙 a b 丙 a b 丁 不能比较 a 和 b 的大小 作出此判断的理由是 例例 5 5 有两个密闭容器 A 和 B A A 容器内有一个移动的活塞能使容器内保持恒压恒压 B B 容器能保持恒容恒容 起始时向这两个容器中分别充入等量 的体积比为 2 1 的 SO2和 O2的混合气体 并使 A 和 B 的 容积相等 在保持 4000C 的条件下使之发生如下反应 2 SO2 O2 2 2SO3 1 达到平衡时所需要的时间 A 容器比 B 容器 A 容器中 SO2的转化率比 B 容器 2 达到 1 所述平衡后 若向两容器中通入数量不多的等量氩气 A 容器 化学平衡 移动 B 容器化学平衡 移动 仅供借鉴 4 3 达到 1 所述平衡后 若向两容器中通入等量的原反应气体 达到平衡 时 A 容器 SO3物质的量分数 B 容器中 SO3的物质的量分数 填增大 减小 不变 练习提高练习提高 1 在一个固定体积的密闭容器中 加入 2mol A 和 1mol B 发生反应 2A g B g 3C g D g 达平衡时 c C w mol L 若维持容器内体积和温度不变 按下列四种配比 作起始物质 达平衡后 C 浓度仍为w mol L 的是 A 1mol A 0 5mol B 1 5mol C 0 5 D B 2mol A 1mol B 3mol C 1mol D C 3mol C 1mol D 1mol B D 3mol C 1mol D 2 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 4C g D s 达到平衡时 C 的浓度为 w mol L 1 若维持容器的体积和温度不变 按下列 五种配比方案作为反应物 达平衡后 使 C 的浓度仍为 w mol L 1的配比是 A 4 mol A 2 mol B B 4 mol C 1 mol D 2mol A 1 mol B C 4mol C 1 mol D 1 mol B D 4 mol C 1 5 mol D E 4 mol C 0 8mol D 3 在一定温度下保持压强相等的密闭容器中 充入 1molA 2molB 发生 A g B g 2C g D g 达到平衡时 A 的含量为 w 下列物质组合充入该容器中 A 的含量仍为 w 的是 A 2molC 1molD B 1molB 2molC 1molD C 1molA 1molB D 1molA 4molB 4molC 2molD 4 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 SO2 0 3 mol O2 0 4 mol SO3 B 4 0 mol SO2 1 0 mol O2 C 2 0 mol SO2 1 0 mol O2 2 0 mol SO3 D 3 0 mol SO2 0 5 mol O2 1 0 mol SO3 5 在一定容密闭容器中 加入m mol A n mol B发生下列反应 mA 气 nB 气 pC 气 平衡时 C 的浓度为w mol L 1 若维持容器体积和 温度不变 起始加入 a molA b molB c molC 要使平衡后 C 的浓度仍为w mol L 1 则 a b c 必须满足的关系是 A a b c m n p B a b m n ap m c p C mc p a m nc p b n D a m 3 b n 3 c p 3 6 某温度下 在一容积可变的容器中 反应 2A g B g 2C g 达到平衡时 A B 和 C 的物质的量分别为 4mol 2 mol 和 4 mol 保持温度和压强不变 对平衡混合物 中三者的物质的量做如下调整 可使平衡右移的是 A 均减半B 均加倍 C 均增加 1 mol D 均减少 1 mol 仅供借鉴 5 7 在一个真空固定体积的密闭容器内 充入 10molN2和 30molH2 发生合成氨反应 N2 3H22NH3 在一定温度下达到平衡 H2的转化率为 25 若在同一容器中充入 NH3 欲达到平衡时的各成份的百分含量与上述平衡时相同 则起始时充入的 NH3的物质的 量和达到平衡时 NH3的转化率是 A 15mol 25 B 20mol 50 C 20mol 75 D 40mol 80 8 一定温度下可逆反应 A s 2B g 2C g D g H 0 现将 1 mol A 和 2 mol B 加入甲容器中 将 4 mol C 和 2 mol D 加入乙容器中 此时控制活塞 P 使乙的容积为 甲的 2 倍 t1时两容器内均达到平衡状态 如图 1 所示 隔板 K 不能移动 下列说法正 确的是 0 时间t 速率v v 正 v 逆 v 逆 v 正 t1t2 甲容器 0 时间t 速率v v 正 v 逆 v 正 v 逆 v 逆 v 正 t1t2 乙容器 图 1 图 2 图 3 A 保持温度和活塞位置不变 在甲中再加入 1 mol A 和 2 mol B 达到新的平衡后 甲 中 C 的浓度是乙中 C 的浓度的 2 倍 B 保持活塞位置不变 升高温度 达到新的平衡后 甲 乙中 B 的体积分数均减少 C 保持温度不变 移动活塞 P 使乙的容积和甲相等 达到新的平衡后 乙中 C 的体积 分数是甲中 C 的体积分数的 2 倍 D 保持温度和乙中的压强不变 t2时分别向甲 乙中加入等质量的氦气后 甲 乙中反 应速率变化情况分别如图 2 和图 3 所示 t1前的反应速率变化已省略 链接高考链接高考 1 2005 年江苏 一定温度下 在恒容密闭容器中发生如下反应 2A g B g 3C g 若反应开始时充入 2 mol A 和 2 mol B 达平衡后 A 的体积分数为 a 其他条件 不变时 若按下列四种配比作为起始物质 平衡后 A 的体积分数大于 a 的是 A 2 mol C B 2 mol A 1 mol B 和 1 mol He 不参加反应 C 1 mol B 和 1 mol C D 2 mol A 3 mol B 和 3 mol C 2 2004 年北京卷 在一定温度下 一定体积的密闭容器中有如下平衡 H2 气 I2 气 2HI 气 已知 H2和 I2的起始浓度均为时 达平衡时 HI 的浓度为 1 10 0 Lmol 1 16 0 Lmol 若 H2和 I2的起始浓度均变为 则平衡时 H2的浓度 是 1 20 0 Lmol 1 Lmol A 0 16 B 0 08 C 0 04 D 0 02 3 08 全国 卷 在相同温度和压强下 对反应 CO2 g H2 g CO g H2O g 进行甲 乙 丙 丁四组实验 实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表 甲乙 P 活塞 K 1234 仅供借鉴 6 CO2H2COH2O 甲 amolamol0mol0mol 乙 2amolamol0mol0mol 丙 0mol0molamolAmol 丁 amol0molamolAmol 上述四种情况达到平衡后 n CO 的大小顺序是 A 乙 丁 丙 甲B 乙 丁 甲 丙 C 丁 乙 丙 甲D 丁 丙 乙 甲 4 2004 年全国 某温度下在密闭容器中发生如下反应 2E g 2gNgM 若开始时只充入 2mol E g 达平衡时 混合气体的压强比起始时增大了 20 若开始时 只充入 2mol M 和 1mol N 的混合气体达平衡时 M 的转化率为 A 20 B 40 C 60 D 80 参考答案参考答案 一 例题讲解一 例题讲解 1 1 解析 解析 通过化学方程式 可以看出 这是一个化学反应前后 气体分子数不等的可逆反应 在定温 定容下建立的同一化学平衡状态 起始时 无论怎 样改变的物质的量 使化学反应从正反应开始 还是从逆反应开始 或者 从正 逆反应同时开始 它们所建立起来的化学平衡状态的效果是完全相同的 即它们之 间存在等效平衡关系 我们常采用 等价转换 的方法 分析和解决等效平衡问题 1 若 a 0 b 0 这说明反应是从逆反应开始 通过化学方程式 可以看出 反应从 2 mol SO3开始 通过反应的化学计量数之比换算成和的 物质的量 即等价转换 恰好跟反应从 2 mol SO2和 1 mol O2的混合物开始是等效的 故 c 2 2 由于 a 0 5 2 这表示反应从正 逆反应同时开始 通过化学方程式 可以看出 要使 0 5 mol SO2反应需要同时加入 0 25 mol O2才能进行 通过反 应的化学计量数之比换算成 SO3的物质的量 即等价转换 与 0 5 mol SO3是等效的 这时 若再加入 1 5 mol SO3就与起始时加入 2 mol SO3是等效的 通过等价转换可知也与起始时 加入 2 mol SO2和 1 mol O2是等效的 故 b 0 25 c 1 5 3 题中要求 2 mol SO2和 1 mol O2要与 a mol SO2 b mol O2和 c mol SO3建立等 效平衡 由化学方程式可知 c mol SO3等价转换后与 c mol SO2和 物 质 物 质 的 量 实 验 仅供借鉴 7 等效 即是说 和与 a mol SO2 b mol O2和 c mol SO3等效 那么也就是与 2 mol SO2和 1 mol O2等效 故有 2 2 解析 解析 在定温 定容下 建立起化学平衡状态 从化 学方程式可以看出 这是一个化学反应前后气体分子数相等的可逆反应 根据 等价转换 法 通过反应的化学计量数之比换算成同一边物质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 因为标准项中n 起始 n 起始 n HBr 平衡 1 2 a 将 n H2 起始 2 mol n Br2起始 4 mol 代入上式得n HBr 平衡 2a 参照标准项可知 n HBr 平衡 0 5a mol 需要n H2起始 0 5 mol n Br2起 始 1 mol n HBr 起始 0 mol 而现在的起始状态 已有 1 mol HBr 通过等价转