选修4化学反应速率和化学平衡等效平衡

等效平衡

在一定条件（恒温很容或恒温恒压）下，只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后，任何相同组分的百分含量(体积分数、物质的量分数等)均对应相等，这样的化学平衡互称为等效平衡。等效平衡的基本标志1、定义四、等效平衡2、判断等效平衡的方法：1)使用极限换算的方法将体系变换成同一反应物或生成物。2)观察有关物质的量是否相等或成比例。

3、等效平衡状态的分类与判断：

等效平衡状态一般包括恒温恒容下的等效平衡和恒温恒压下的等效平衡两种情况：

（1）恒温恒容下，改变起始时加入物质的物质的量,如通过极限换算转换成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同,则达平衡后与原平衡等效.讨论1、在恒温恒容下，按不同的投料方式进行反应，平衡后体系内各组分浓度是否相同？

N2+3H22NH3(1)1mol4mol0mol(2)0mol1mol2mol“一边倒”

(3)0.5mol2.5mol1mol1mol(3+1)mol0mol(0.5+0.5)mol(2.5+1.5)mol0mol根据殊途同归可知：三条途径最终达同一平衡例1：有一体积不变的密闭容器中加入2molA、1molB，发生如下反应：2A(g)+B(g)=3C(g)+D(g)达到平衡状态时，C的浓度为Wmol/L。若维持反应的温度和容器的体积不变，按下列四种方式改变起始物质的量，达到平衡后，C的浓度仍为Wmol/L的是（）

A、4molA+2molB

B、2molA+1molB+3molC+1molD

C、3molC+1molD+1molB

D、3molC+1molDD讨论2、在恒温恒容下，按不同的投料方式进行反应，平衡后体系内各组分浓度是否相同？

N2+3H22NH3(1)1mol3mol0mol(2)2mol6mol0mol数学建模容注意：这里关注的是状态，不是过程！这里不专门讨论平衡向哪个方向移动的问题！但是经常要利用平衡移动后的结果！讨论2、在恒温恒容下，按不同的投料方式进行反应，平衡后体系内各组分浓度是否相同？

N2+3H22NH3(1)1mol3mol0mol(2)2mol6mol0mol这两个平衡不等效（2）恒温恒容下，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)的物质的量的比例与原平衡相同,两平衡等效。

讨论3、在恒温恒容下，按不同的投料方式进行如下反应CO(g)+H2O(g)＝＝CO2(g)+H2(g)(1)1mol1mol0mol0mol(2)0mol0mol2mol2mol(3)0mol1mol1mol1mol以上哪些投料方式在反应达到平衡后，CO2在平衡混合物中的含量相同？由此得出什么规律？

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)(1)1mol1mol0mol0mol(2)0mol0mol2mol2mol“一边倒”2mol

2mol

0mol

0mol

(3)0mol1mol1mol1mol“一边倒”1mol

2mol

0mol

0mol1molCO

1molH2O开始CO2a%H2b%平衡状态1CO2a%H2b%平衡状态1CO2a%H2b%CO2a%H2b%CO2a%H2b%平衡状态2开始1molCO

1molH2OCO2a%H2b%压缩平衡不移动平衡状态3所有过程都是在定温定容条件下

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)(1)1mol1mol0mol0mol(2)0mol0mol2mol2mol“一边倒”2mol

2mol

0mol

0mol

(3)0mol1mol1mol1mol“一边倒”1mol

2mol

0mol

0mol(1)和(2)是等效平衡，

(1)和(3)、(2)和(3)都不是等效平衡例2：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和B的起始浓度均为2mol/L；Ⅱ、C和D的起始浓度分别为2mol/L和6mol/L。下列叙述正确的是（）A、Ⅰ和Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的体积分数相同B、Ⅰ和Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的体积分数不同C、达平衡时，Ⅰ、Ⅱ两途径的反应速率相等D、达平衡时，途径Ⅰ的混合气体密度等于途径Ⅱ混合气体密度的1/2

AD（3）恒温恒压下，改变起始时加入物质的物质的量,如通过极限换算转换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。讨论4、在恒温恒压下，按不同的投料方式进行如下反应

N2+3H22NH31mol3mol0mol2mol6mol0mol(3)

2mol6mol2mol以上哪些投料方式在反应达到平衡后，NH3在平衡混合物中的体积百分含量相同？由此得出什么规律？抽掉中间的隔板恒温恒压讨论4、在恒温恒压下，按不同的投料方式进行如下反应

N2+3H22NH3

1mol3mol0mol

2mol6mol0mol(3)2mol6mol2mol上述3个平衡相互间都等效小结：等效平衡条件等效条件

结果

恒温恒容(m+n≠p+q)恒温恒容(m+n

=p+q

)恒温恒压投料换算成相同物质表示时量相同两次平衡时各组分n平、C平、ψ平均相同两次平衡时各组分ψ平相同，n平、C平同比例变化投料换算成相同物质表示时等比例投料换算成相同物质表示时等比例

两次平衡时各组分ψ平、C平相同，n平同比例变化

例3:在一个加定体积的密闭容器中，保持一定温度，进行以下反应：H2(g)+Br2(g)2HBr(g)已知加入1molH2和2molBr2时，达到平衡后生成amolHBr（见下表“已知”项）。在相同条件下，仍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的物质的量(mol)H2Br2HBr已知120a①240②10.5a2a00.5例5、恒温恒压下，在一个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，达到平衡后，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的物质的量为

mol(3)若开始时放入xmolA、2molB和1molC，到达平衡后，C的物质的量是3amol，x=

mol.(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC，待再次到达平衡后，C的物质的量是

mol.1-a3a26a1、A、B两容器，A容器容积固定，B容器容积可变。一定温度下，在A中加入2molN2和3molH2，当N2(g)+3H2

(g)2NH3(g)反应达平衡时，生成的NH3的物质的量为m。相同温度下，保持B的容积为A的一半，并加入1molNH3，当B中反应达平衡时要使B中各物质的质量分数与上述A容器中达到平衡时相同，则起始时应加入

molN2和

molH2AB0.50课堂练习2、在一定的温度下，把2molSO2和1molO2通入一定容积的密闭容器里，发生如下反应：2SO2+O22SO3当此反应进行到一定的程度时，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、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=

，c=

，(3)a、b、c取值必须满足一般的条件是(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)

，

。20.251.5a+c=2b+c/2=13.(2004)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,ABC的物质的量分别为4mol、2mol、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1molD.均减少1molC[例1]将2molSO2和2molSO3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),平衡时SO3为nmol.相同温度下,分别按下列配比在相同体积的密闭容器中放入起始物质,平衡时SO3的物质的量小于nmol的是()A