高中化学专题—等效平衡详解

高中化学专题等效平衡详解一、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，任何相同组分的百分含量（体积分数、物质的量分数等）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡（包括“全等等效和相似等效”）。理解：（1）只要是等效平衡，平衡时同一物质的百分含量（体积分数、物质的量分数等）一定相同（2）外界条件相同：通常可以是恒温、恒容，恒温、恒压。 （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，）比较时都运用“一边倒”倒回到起始的状态进行比较。二、分类（一）全等等效和相似等效1、全等等效：一边倒后要和标准状态数值完全相同才能等效，达到平衡后，w%（百分含量，如质量分数、体积分数、物质的量分数等）、n（物质的量）、m（质量）、V（体积）等量完全相同。2、相似等效：一边倒后和标准状态数值成比例就可以等效，达到平衡后，w%一定相同，但n、m、V等量不一定相同但一定成比例。（二）具体分析方法针对反应mA（g） +n B（g） pC（g） + qD（g），1、若m + n p + q，则无论恒温恒容还是恒温恒压，都满足相似等效。例：对于反应H2（g）+ I2（g） 2HI（g），在某温度下，向某一密闭容器中加入1molH2和1molI2，平衡时HI的浓度为a，HI的物质的量为b，则（1）若保持恒温恒容，开始时投入_molHI，与上述情况等效（2）若保持恒温恒压，开始时投入_molHI，与上述情况等效（3）若保持恒温恒容，开始时投入0.5molH2，还需要加入_mol I2和_molHI，与上述情况等效（4）若保持恒温恒压，开始时投入4molHI，则平衡时，HI的浓度为_，物质的量为_2、若m + n p + q，（1）若恒温恒容，则满足全等等效；（2）若恒温恒压，则满足相似等效。例：对于反应H2（g）+ 3N2（g） 2NH3（g），在某温度下，向某一密闭容器中加入1molH2和3molN2，平衡时NH3的浓度为a，NH3的物质的量为b，则（1）若保持恒温恒容，开始时投入_mol NH3，与上述情况等效，平衡时NH3的浓度为_，NH3的物质的量为_； 若保持恒温恒容，开始时投入0.5molH2，还需要加入_mol N2和_mol NH3与上述情况等效，平衡时NH3的浓度为_，NH3的物质的量为_； 若保持恒温恒容，为了达到与上述情况等效，NH3的物质的量的取值范围为_，平衡时NH3的浓度为_，NH3的物质的量为_（2）若保持恒温恒压，开始时投入_mol NH3，与上述情况等效；若保持恒温恒容，开始时投入0.5molH2，还需要加入_mol N2和_mol NH3与上述情况等效；若保持恒温恒压，开始时投入4molNH3，平衡时NH3的浓度为_，NH3的物质的量为_三、典型例题例1、将6molX和3molY的混合气体置于密闭容器中，发生如下反应：2X (g)+Y(g) 2Z (g)，反应达到平衡状态A时，测得X、Y、Z气体的物质的量分别为1.2mol、0.6mol和4.8mol。若X、Y、Z的起始物质的量分别可用a、b、c表示，请回答下列问题：（1）若保持恒温恒容，且起始时a=3.2mol，且达到平衡后各气体的体积分数与平衡状态A相同，则起始时b、c的取值分别为 ， 。（2）若保持恒温恒压，并要使反应开始时向逆反应方向进行，且达到平衡后各气体的物质的量与平衡A 相同，则起始时c的取值范围是 。例2、将6molX和3molY的混合气体置于容积可变的密闭容器中，在恒温恒压发生如下反应：2X (g)+Y(g) 2Z (g)，反应达到平衡状态A时，测得X、Y、Z气体的物质的量分别为1.2mol、0.6mol和4.8mol。若X、Y、Z的起始物质的量分别可用a、b、c表示，若起始时a=3.2mol，且达到平衡后各气体的体积分数与平衡状态A相同，则起始时b、c的取值分别为 ， 。四、巩固练习1、在1L的密闭容器中通入2molNH3，在一定温度下发生下列反应：2NH3N2+3H2，达到平衡时，容器内N2的百分含量为a%。若维持容器的体积和温度都不变，分别通入下列初始物质，达到平衡时，容器内N2的百分含量也为a的是（ ）A3molH2+1molN2 B2molNH31molN2C2molN2+3molH2 D0.1molNH30.95molN2+2.85molH22、在密闭容器中发生反应2SO2+O2 2SO3(g)，起始时SO2和O2分别为20mol 和 10mol，达到平衡时，SO2的转化率为80%。若从SO3开始进行反应，在相同的条件下，欲使平衡时各成分的体积分数与前者相同，则起始时SO3的物质的量及SO3的转化率分别为（ ）A 、10mol 10% B 、20mol 20% C 、20mol 40% D 、30mol 80%3、在一密闭的容器中充入2 mol A和1 mol B发生反应：2A(g)B(g)= xC(g)，达到平衡后，C的体积分数为w%；若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量A：0.6 mol、B：0.3 mol、C：1.4 mol充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为w%，则x的值为()A只能为2 B只能为3 C可能为2，也可能为3 D无法确定4、在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下w_w w. k#s5_u.c o*m（已知 kJmol）：容器甲乙丙反应物投入量1mol N2、3mol H22mol NH34mol NH3平衡时NH3的浓度（molL）c1c2c3反应的能量变化放出akJ吸收bkJ吸收ckJ体系压强（Pa）p1p2p3反应物转化率下列说法正确的是（ ）A B C D5、在一定温度下，把2mol SO2和1mol 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）6、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_。7、（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1mol A和1mol 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3mol A和3mol 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、2mol B和1mol 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2mol （乙）等于2mol （丙）小于2mol （丁）可能大于、等于或小于2mol（4）若在（3）的平衡混合物中