化学平衡小结等效平衡问题

1、化学平衡小结化学平衡小结等效平衡问题等效平衡问题一、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平衡状态时，任何相同组分的百分含量百分含量（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”） 。概念的理解：（1）只要是等效平衡，平衡时同一物质的百分含量百分含量（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

2、小或缩小扩大的过程， ）比较时都运用“一边倒一边倒”倒回到起始的状态倒回到起始的状态进行比较。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二种： I I 类：全等等效类：全等等效不管是恒温恒容恒温恒容还是恒温恒压是恒温恒压。只要“一边倒”倒后各反应物起始用量起始用量是一致的是一致的就是全等等效“全等等效”平衡除了满足等效平衡特征转化率相同，平衡时百分含量（体积分数、物质的量分数）一定相等外还有如下特征“一边倒一边倒”后同物质的起始物质的量相等，平衡物质的量后同物质的起始物质的量相等，平衡物质的量也一定相等。也一定相等。拓展与延伸：拓展与延伸：在解题时如果要求起始“物质的量相等

3、”或“平衡物质的量相等”字眼的肯定是等效平衡这此我们只要想办法让起始用量相等就行例例 1 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) （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 。答案：（答案：（1 1）b=1.6mol c=2.8mol （2）4.8molc4.8mol,又由于是一个全等等效的问题，所以其最大值一定是起始

4、是 a、b 等于 0，只投入c,即 c 等于 6mol 值最大. II 类：类：相似等效相似等效分两种状态分别讨论1 1恒温恒压下恒温恒压下对于气体体系通过“一边倒”的办法转化后，只要反应物（或生成物）的物物质的量的比例质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。恒温恒压下的相似等效平衡的特征是：平衡时同一物质同一物质转化率相同，百分含量（体积分数、物质的量分数）相同，浓度相同浓度相同2恒温恒容下恒温恒容下对于反应前后气体总物质的量没有变化气体总物质的量没有变化的反应来说，通过“一边倒”的办法转化后，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。恒温恒容下

5、的相似等效平衡的特征是：平衡时同一物质同一物质转化率相同，百分含量（体积分数、物质的量分数）相同，浓度不相同浓度不相同拓展与延伸：拓展与延伸：属于相似等效的问题，我们只要想办法让物质的量的比例物质的量的比例与原平衡起始态相同起始用量相等就行例例 2 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) ， 。 答案： b=1.6mol c 为任意值分析：通过题意达到平衡后各气体的体积分数与平衡状态 A 相同，且反应是在恒温恒压下，可以看出二者属于相似等效，故起始加量只要满足物质的量的比例物质的量的比例与原平衡起始态相同即可，从上述

6、反应我们可以看出生成物只有一种，故 c 为任何值时都能满足比例故 C 可不看，只要a:b 能满足 2：1 即可，故 b=1.6mol【总结总结】通过上述分析等效平衡的问题解题的关键是：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（使起始物质量相等或起始物质的量比相等）求解。我们常采用“一边倒”（又称等价转换）的方法，分析和解决等效平衡问题例 3：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22OSO23SO2器中维持温度不变，令 a、b、c 分别代表初始时

7、加入的的物质的量（mol） ，如322SOOSO、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）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22OSO23SO2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

8、应开始，或者从正、逆反322SOOSO、应同时开始，但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22OSO23SO2以看出，反应从 2mol 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2SO2O等价转换） ，恰好跟反应从 2mol SO2和 1mol O2的混合物开始是等效的，故 c=2。（2）由于 a=0.52，这表示反应从正、逆反应同时开始，通过化学方程式22OSO2可以看出，要使 0.5 mol SO2反应需要同时加入

9、 0.25mol O2才能进行，通过反应的化学计3SO2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1mol O2是等效的。故 b=0.25，c=1.5。（3）题中要求 2mol SO2和 1mol 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和等效，22OSO23SO22Omol2c即是说，和与 a mol SO2、b

10、mol O2和 c mol SO3等效，那么也就2SOmol) ca ( 2Omol)2cb( 是与 2mol SO2和 1mol O2等效。故有。12cb2ca，例 4：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：)g(Br)g(H2)g(HBr2已知加入 1mol H2和 2mol 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。起始状态时物质的量 n（mol） H2 Br2 HBr 平衡时 HBr的物质的量n（mol） 已知 编号 1 2 0 a 2 4 0 1 0.5a m

11、g(g2m) 解析：在定温、定容下，建立起化学平衡状态，从化学方程)g(Br)g(H22)g(HBr2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）2H2Br=2mol，n（Br2起始）=4mol，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）=0.5mol，n（Br2起始）=1mol，n（HBr 起始）=0mol。而

12、现在的起始状态，已有 1mol HBr，通过等价转换以后，就相当于起始时有 0.5 mol H2和 0.5 mol Br2的混合物，为使 n（H2起始）：n（Br2起始）=1：2，则需要再加入 0.5 mol Br2就可以达到了。故起始时 H2和 Br2的物质的量应为 0mol 和 0.5mol。设起始时 HBr 的物质的量为 x mol，转换成 H2和 Br2后，则 H2和 Br2的总量分别为（）mol 和（）mol，根据，解得。设平衡时2xm 2xg 2:1)2xg( : )2xm()m2g(2xHBr 的物质的量为 y mol，则有，解得。y: )2xm(a:1)mg(ay例 5：如图所

13、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）22H3N 3NH2，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： N2 2 体积 H2 6 体积 （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

14、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_。解析：（1）化学反应：在定温、定压下进行，要使平衡状态与原22H3N 3NH2平衡状态等效，只要起始时就可以达到。已知起始时各物质的体积分别为 1 体积62)H(V)N(V22N2、b 体积 H2和 2 体积。根据“等价转换”法，将 2 体积通过反应的化学计量数之3NH3NH比换算成和的体积，则相当于起始时有（1+1）体积和（b+3）体积，它们的比2N2H2N2H值为，解得 b=3。623b11因反应前混合气体为 8 体积，反应后混合气体为 7 体积，体积差为 1 体积，由差量法可解出平衡时为 1 体积；而在起始时，的

15、体积为 c=2 体积，比平衡状态时大，为达到同3NH3NH一平衡状态，的体积必须减小，所以平衡逆向移动。3NH若需让反应逆向进行，由上述所求出的平衡时的体积为 1 可知，的体积必须3NH3NH大于 1，最大值则为 2 体积和 6 体积完全反应时产生的的体积，即为 4 体积，则2N2H3NH。2c1（2）由 6.5b（乙）ab，即应填（甲） 。针对训练：针对训练：1、在 t时，向 2L 密闭容器中放入 1molA 和 1molB，发生下列反应：A（g）+B（g） C（g）+2D（g） ，平衡时 C 的含量为 m%，保持其他条件不变，若按下列配比将物质放入容器中达到平衡时，C 的含量仍为 m%的是

16、 （C） A、2molA 和 1molB B、2molD 和 A、B、C 各 1molC、1molC 和 2molD D、1molC 和 1molD2、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（ AD ）（A）1mol A0.5mol B1.5mol C0.5 D （B）2mol A1mol B3mol C1mol D（C）3mol C1mol D1mol B （D）3mol C1mol

17、 D3、在一恒温恒容密闭容器中，A、B 气体可建立如下平衡： 2A(g)+2B(g) C(g)+3D(g)现分别从两条途径建立平衡：. A、B 的起始量均为 2mol；. C、D 的起始量分别为 2mol 和6mol。下列叙述不正确的是：-（B）A、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、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，途径的 和途径体系内混合气体平均相对分子质量相同D、达到平衡时，途径的气体密度为途径密度的 1/24、在一固定容积的密闭容器中充入 2molA 和 1molB，发生反应：2A(气)+B(气) xC(气),达到平衡后，C 的体积分数

18、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，达到平衡后，C 的体积分数仍为 W%，则 x 值为 （ BC ） A、1 B、2 C、3 D、45、在一个 1L 的密闭容器中，加入 2molA 和 1molB ，发生下述反应：2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g)达到平衡时，C 的浓度为 1.2mol/L , C 的体积分数为 a% 。维持容器的压强和温度不变，按下列配比作为起始物质，达到平衡后，C 的浓度仍是 1.2mol/L（或 C的体积分数仍是 a%）的是 （ ABD ）A、3mol C+1mol D B、1mol A+0.5mo

19、l B+1.5mol C+0.5mol DC、1mol A+0.5mol B+1.5mol C D、4mol A+2mol B6、在一个容积固定的密闭容器中充入 1molHI，建立如下平衡：H2（g）+I2 （g） 2HI（g） ，测得 HI 的转化率为 a%。其他条件不变，在上述平衡体系中再充入 1molHI，待平衡建立时 HI 的转化率为 b%，则 a、b 的关系为 （C ）A.ab B.ab C.a=b D.无法确定7、已知甲为恒温恒压容器，乙为恒温恒容容器。两容器中均充入 2mol SO2、1mol O2，初始时两容器的温度体积相同。一段时间后反应达到平衡，为使两容器中的 SO2在平衡

20、混合物的物质的量分数相同，下列措施中可行的是 （AB）A向甲容器中充入一定量的氦气 B向乙容器中充入一定量的 SO3气体C升高乙容器的温度 D增大甲容器的压强8、 在一个固定容积的密闭容器中, 保持一定的温度, 在一定条件下进行以下反应: A(气) + 2B(气) 3C(气), 已知加入 1mol A 和 3mol B, 生成了 amol C:(1) 达到平衡时 C 在反应混合气体中的百分含量是 _(用含有 a 的关系式表示)(2)在相同的实验条件下, 若在同一个容器中改为加入 2mol A 和 6mol B, 达到平衡后, C的物质的量为 _ mol, 此时 C 在混合气体中的百分含量 _(

21、填写增大、减小或不变)(3)在相同实验条件下, 若在同一容器中加入 2mol A 和 8mol B, 若要求平衡后 C 在混合气体中的百分含量保持不变, 则还应该加入 C _ mol(4)在同一个容器中加入 nmol A 和 3nmol B, 则平衡时 C 的物质的量为 m mol, 若改变实验条件, 可以使 C 的物质的量在 m2m 之间变化, 那么, n 与 m 的关系是 _(用含有 n 和 m 的关系式表示.一个容积固定的反应容器中, 有一可以左右滑动的密封隔板, 两侧分别进行如下图所示的可逆反应: 各物质的起始加入量如下: A、B、C 均为 4.0 mol, D 为 6.5 mol,

22、F 为 2 mol, 设 E 为 x mol, 当 x 在一定范围内变化时, 均可以通过调节反应器的温度时两侧反应都达到平衡, 且隔板恰好处于反应器的正中位置, 请填写下列空白:(1) 当 x = 4.5 时, 则右侧反应起始时向 _ (填 “正反应” 或 “逆反应”), 要使起始反应维持向该方向进行, x 的最大值应小于 _.(2) 若 x 分别为 4.5 和 5.0, 则在这两种情况下, 当反应达到平衡时, A 的物质的量 _(填写相等、不相等或不能确定), 请解释理由 _.(3) x = 3.0 时, 右侧反应在起始时向 _ (填 “正反应” 或 “逆反应”), 要使起始反应维持向该方向

23、进行, x 的最小值应大于 _.(4) x = 4.5 时, 左右两侧反应体系达到平衡后, 向左侧反应器中充入 a mol A 气体, 当左右两侧再次达到平衡状态时, 求 a 的取值范围.(5) 当 x 变动时, D 的最大转化率为多少.(6) 当 x 变动时, 则起始时 D 和 E 的物质的量的比值的取值范围为多少.(7) 当 x = 4.5 时, 且左右两侧反应体系均达到平衡状态后, 向右侧反应器中充入 a mol 的 Ar气, 则求 a 的最大取值.答案：(1)正反应 7.0 (2)不相等 因为这两种情况是在两个不同温度下达到化学平衡的，平衡状态不同，所以物质的量也不同。(3) 逆反应 2.5 (4)0-2 (7)1.259、 ()在一定温度下，把 2.0 体积 N2和 6.0 体积 H2通入一个带活塞的体积可变的容器中，活塞的一端与大气相通，如图所示。容器中发生的反应如下：N23H22NH3(正反应放热) 若反应达到平衡后，测得混合气体为 7.0 体积。试回答：(1)保持上述反应温度不变，设 a、b、c(ab=13)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，