等效平衡原理及规律

1 等效平衡原理及规律等效平衡原理及规律 一一 等等效效平平衡衡原原理理 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 2SO2 2mol 1mol 0mol 0mol 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 二二 等等效效平平衡衡规规律律 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 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 例例 1 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 D C 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 2mol 1mol 0 0 0 0 3mol 1mol 2A g B g 3C g D g 反应 3 2A g B g 3C g D g 反应 4 1mol 0 5mol 0 0 0 0 1 5mol 0 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 I II I 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 2 例例 2 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 H2I2HI 平衡时 HI 的物质 的量 n mol 120a 240 10 5a mg g 2m 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 molI2 n 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 I II II I 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 例例 3 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 3 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 1 a 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 3 3a 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 2 a 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 b a 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 训训练练题题 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 2 2 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 2mol C 若为定压容器 n NH3 1 2mol D 若为定压容器 n NH3 1 2mol 3 在等温 等容条件下 有下列气体反应 2A g 2B g C g 3D g 现分别 从两条途径建立平衡 I A B 的起始浓度均为 2mol L II C D 的起始浓度分别为 2mol L 和 6mol L 下列叙述正确的是 4 A I II 两途径最终达到平衡时 体系内混合气体的百分组成相同 B I II 两途径最终达到平衡时 体系内混合气体的百分组成不同 C 达到平衡时 I 途径的 v A 等于 II 途径的 v A D 达到平衡后 I 途径混合气体密度为 II 途径混合气体密度的二分之一 4 体积相同的甲 乙两个容器中 分别都充有等物质的量的SO2和 O2 在相同温度下发 生反应 2SO2 O2 2SO3 并达到平衡 在这过程中 甲容器保持体积不变 乙容 器保持压强不变 若甲容器中 SO2的转化率为 p 则乙容器中 SO2的转化率 A 等于 p B 大于 p C 小于 p D 无法判断 5 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 的物质的量分别是 4mol 2mol 和 4mol 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 1mo