例谈等效平衡试题的类型

1、例谈等效平衡试题的类型长沙市第 21 中学410007 邵国光何谓等效平衡？一般是指一定条件下的几个密闭容器中发生同一可逆反应， 起始情况不 同，达到平衡时各容器中对应组分的体积 （或质量、 或物质的量） 百分含量相等的平衡体系。 在这些平衡体系中，又存在如下三种情况：1、平衡体系中不仅同种物质的百分含量相等，而且物质的量浓度、物质的量也分别相等（即“三等型”等效平衡 ）； 2、平衡体系中同种物质的百分含量相等，且物质的量浓度也相等（即“二等型”等效平衡 ） ；3、平衡体系中仅同种物质的百分含量相等 （即“一等型”等效平衡 ）。现结合近几年来的高考试题分析这三类等 效平衡构建条件的差异。一、“

2、三等型”等效平衡：在定温（ T）、定容（ V ）条件下，对于一般可逆反应， 建立 的两平衡体系中不仅同种物质的百分含量相等，而且物质的量浓度、物质的量也分别相等 。 若只改变起始加入量情况， 则只要通过可逆反应的化学计量数比换算 （极限假设转换） 成反 应方程式左（或右）的同一边物质的物质的量与原平衡相同即可。例 1 （ 1993 年全国高考题）在一定温度下，把 2molSO 2和 1molO 2通入一个一定容积 的密闭容器里，发生如下反应： 2SO2+O2=2SO3，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 分别代表初始加入的SO2

3、、O2和 SO3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，才能保证达到平衡时， 反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时的完全相同。 请填写下列空白：（1）若 a=0、b=0 ，则 c=。（2）若 a=0.5，则 b=和 c= 。（3）a、b、 c 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）。解析：本题是在定温（ T ）、定容（ V）条件下，建立的两平衡体系中不仅同种物质的百 分含量相等，而且物质的量浓度、物质的量也分别相等。 根据改变起始加入量情况，则只要 通过可逆反应的化学计量数比换算（极

4、限假设转换）成反应方程式左（或右） 的同一边物质 的物质的量与原平衡相同即可。得答案如下：（1）2molSO 3 相当于 2molSO 2和 1molO 2，故 c=2mol 。（2）0.5molSO 2 和 0.25molO 2 反应，可生成 0.5molSO 3，故当 a=0.5mol 时，b=0.25mol ，c=1.5mol 。（3）当 SO2和 SO3 的物质的量之和为 2mol 时，才能保证反应初始 SO2的物质的量为 2mol， 即 a+c=2mol ，此时要求 O21mol，那么就有 b+0.5c=1mol 。满足此两条件方可使平衡与题说 平衡完全相同。二、“二等型”等效平衡：

5、在定温（ T）、定压（ P）条件下，对于一般可逆反应， 建立 的两平衡体系中同种物质的百分含量相等，且物质的量浓度也相等。 若只改变起始加入量 情况，则只要通过可逆反应的化学计量数比换算（极限假设转换）成反应方程式左（或右） 的同一边物质的物质的量之比与原平衡相同即可。例 2（ 20XX 年全国新课程卷高考题） I、恒温、恒压下，在一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 ，到达平衡后，生成 amolC，这时 A 的物质的量为 mol 。（2）若开始时放入 3molA 和 3molB ，到达平衡后，生成 C 的物

6、质的量为 mol 。（3）若开始时放入 xmolA 、2molB 和 1molC ，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 （选填一个编号）A 大于 2mol B 等于 2mol C 小于 2mol D 可能大于、等于或小于 2mol作出此判断的理由是 。(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( 1)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

7、生成 bmolC ，将 b 与( 1)小题中的 a 进行比 较(选填一个编号)甲.a<b 乙 .a>B 丙 .a=b 丁.不能比较 作出此判断的理由是 .解析：本题是在定温( T )、定压( P)条件下，建立的两平衡体系中同种物质的百分含 量相等， 且物质的量浓度也相等。 根据改变起始加入量情况， 则只要通过可逆反应的化学计 量数比换算 (极限假设转换)成反应方程式左 (或右)的同一边物质的物质的量之比与原平 衡相同即可。(1) 、由反应 A(g)+B(g)=C(g) 可知，生成 amolC 必消耗 amolA ，则 n(A) 平=(1-a)mol 。(2) 、因 (2)与(1)为

8、恒温恒压条件下的等效平衡，且 (2)开始时 A 和 B 的物质的量为 (1)开始时 A 和 B物质的量的 3倍，则达到平衡后， (2)生成 C的物质的量为 (1)生成 C的物质的量的 3 倍，故生成 C 的物质的量为 3amol。(3) 、因 (3)与 (2)为恒温恒压条件下的等效平衡， 若 1molC 全部生成 A 和 B，则可得到 1molA 和 1molB ；则 xmol+1mol=3mol ，解得 x=2 。又因A(g)+B( g)=C开始物质的量(mol)221转化物质的量(mol)3a-13a-13a-1平衡物质的量(mol)3-3a3-3a3a从而可得 y=3-3a ， n(B)

9、平=(3-3a) mol。由此可知，若 3a>1，则 B 的物质的量小于 2mol ；若 3a=1，则 B 的物质的量等于 2mol ；若 3a<1，则 B 的物质的量大于 2mol 。(4) 、因( 4)与( 1)和( 2)均为等效平衡，则( 4)与( 1)和( 2)C 的物质的量分数均 相等，故 C 的物质的量分数为amol/(1-a)mol+(1-a)mol+amol=a/(2-a)或 3amol/(3-3a)mol+(3-3a)mol+3amol=a/(2-a)(5) 、因为 (5)题中容器的容积不变 ,而(1)小题中容器的容积缩小 ,所以 (5)小题的容器中的压力 小于

10、(1)小题容器中的压力 ,有利于平衡逆向移动 ,故反应达到平衡后 a>b.故正确答案为： (1)(1-a) (2)3a (3)2 ；3-3a；D ；若 3a>1，B 的物质的量小于 2mol；若 3a=1，B 的物质的量等于 2mol；若 3a<1，B 的物质的量大于 2mol 。(4)a/(2-a) 。 (5)乙；因为 (5)题中容器的容积不变 ,而(1)小题中容器的容积缩小 ,所以 (5)小题的容器中的压力小于 (1)小 题容器中的压力 ,有利于平衡逆向移动 ,故反应达到平衡后 a>b。三、“一等型”等效平衡：在定温( T)、定容( V )条件下， 对于反应前后气体

11、分子数 不变的可逆反应，建立的两平衡体系中仅同种物质的百分含量相等 。若只改变起始加入量 情况，则只要通过可逆反应的化学计量数比换算(极限假设转换)成反应方程式左(或右) 的同一边物质的物质的量之比与原平衡相同即可。 例 3( 1996 年化学试测题)在一个固定体积的密闭容器中，保持一定温度，进行以 下反应： H 2( g) +Br 2(g) =2HBr (g)。已知加入 1molH 2 和 2molBr 2 时，达到平衡后生 成 amolHBr 。在相同条件下，且保持平衡时各组分的百分含量不变，对下列编号(1)( 3)的状态，填写表中的空白：编号起始状态（ mol ）平衡时 HBr 的 物质

12、的量（ mol）H2Br2HBr已知120a（1）240（2）10.5a（3）mn（ nm）解析： 本题是在定温 （T）、定容（V）条件下， 对于反应前后气体分子数不变的可逆反应， 建立的两平衡体系中仅同种物质的百分含量相等。 根据只改变起始加入量情况， 则只要通过 可逆反应的化学计量数比换算（极限假设转换）成反应方程式左（或右）的同一边物质的物 质的量之比与原平衡相同即可。由（二）可知：“1molH2+2molBr2”在 P（Pa）、TK 时于容积为 V 的容器中达到的平衡与 “2molH 2+4molBr 2” 在 P（ Pa）、TK 时于容积为 2V 的容器中达到的平衡，是“同种物质 的

13、百分含量相等， 且物质的量浓度也相等” 的等效平衡。 加压时平衡 H 2（g）+Br 2（g）=2HBr（g） 不移动，所以“ 1molH 2 +2molBr 2”与“ kmolH 2+2kmolBr 2”在同温同压下一定可达“等百分 含量型”等效平衡而与密闭容器的体积无关，且后者在平衡时必生成了 kamolHBr 。 （ 1）即 k=2，故生成 2amolHBr 。（ 2 ） 即 k=0.5, 需 “ 0.5molH 2+1molBr 2 ”。 把 1molHBr 0.5molH 2+0.5molBr 2 ， 则 有 0.5molH 2+1molBr 2 0molH 2+0.5molBr 2+1molHBr 。（3）设最初是“ mmolH 2+nmolBr 2+xmolHBr ”。把 xmolHBr 0.5xmolH 2+0