等效平衡的基本原理和计算方法

1运用对比的方法掌握等效平衡的基本原理和计算方法一、定义同一可逆反应，一定条件下，当改变起始时反应物或生成物物质的量或物质的量浓度，达到平衡时，混合物中各组分的百分组成相等，这样的平衡称等效平衡。注意：等效平衡要求平衡时各物质的百分含量相等，它们的物质的量浓度不一定相等。二、规律和技巧1．恒温恒容时（1）在恒温恒容时，若是反应前后气体分子数不变的反应，当起始反应物或生成物的物质的量通过化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量的比例与原平衡各物质的量的比例相同时，则建立等效平衡。如反应H2+I2（气）2HI在（E）、（F）时建立等效平衡（E）起始时加入：1molH2+2molI2n(H2)：n(I2)=1:2（F）起始时加入2molI2和4molHI按方程式，把HI转化为转化成H2和I2各2mol，再加上加入的2molI2，相等于加入2molH2+4molI2,n(H2)∶n(I2)=1∶2.故在（E）、（F）时建立等效平衡此时，在两个平衡中，各物质的百分含量（各物质的质量百分含量m%、各物质的物质的量的百分含量n%、各气体的体积百分含量v%）、各物质的物质的量浓度c、各物质的转化率α等均完全相同。但各物质的物质的量n、物质的质量m、各气体的体积V不一定相同。如（E）、（F）时，（F）时相当于加入的物质为2molH2+4molI2，是（E）时加入物质的2倍，故（F）平衡的各物质的n、m、V都是（E）平衡对应物质的2倍。（2）恒温恒容时，对一般的可逆反应，当起始反应物或生成物的物质的量通过化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同时，则建立等效平衡。如反应2SO2+O22SO3在（A）、（B）条件时建立等效平衡（A）起始时加入：2molSO2+1molO2（B）起始时加入：2molSO3此时的两个平衡完全相同，因此也叫等同平衡。在这两个平衡中，各物质的百分含量（各物质的质量百分含量m%、各物质的物质的量的百分含量n%、各气体的体积百分含量v%、）、物质的量n、物质的质量m、各气体的体积V、各物质的物质的量浓度c、各物质的转化率α等均完全相同。2．在恒温恒压下当起始反应物或生成物的物质的量通过化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量的比例与原平衡各物质的量的比例相同时，则建立等效平衡。如反应2SO2+O22SO3在（C）、（D）时建立等效平衡（C）起始时加入：1molSO2+1molO22（D）起始时加入：2molSO2+2molO2【例1】将3molA和1molB混合于一体积可变的密闭容器P中，以此时的温度、压强和体积作为起始条件，发生了如下反应：3A(g)+B(g)2C(g)+D(g)达到平衡时C的浓度为wmol·L-1。回答⑴～⑸小题：(1)保持温度和压强不变，按下列四种配比充入容器P中，平衡后C的浓度仍为wmol·L-1的是()(A)6molA+2molB(B)3molA+1molB十2molC，(C)2molC+1molB+1molD(D)1molC+2molD(2)保持原起始温度和体积不变，要使平衡后C的浓度仍为wmol·L-1，应按下列哪种配比向容器Q中充入有关物质()(A)3molA+1molB(B)4molC十2molD(C)1.5molA+0.5molB+1molC+0.5molD(D)以上均不能满足条件，(3)保持原起始温度和体积不变，若仍按3molA和1molB配比在容器Q中发生反应，则平衡时C的浓度和wrml·L-1的关系是()(A)＞w(B)＜w(C)=w(D)不能确定(4)将2molC和2molD按起始温度和压强充入容器Q中，保持温度和体积不变，平衡时C的浓度为Vmol·L-1，V与w和叫的关系是()(A)V＞w(B)V＜w(C)V=w(D)无法比较(5)维持原起始温度和体积不变，按下列哪种配比充入容器Q可使平衡时C的浓度为Vmol·L-1()(A)1molC+0.5m01D．(B)3molA+2molB(C)3molA+1molB+1molD3(D)以上均不能满足条件解析⑴略：答案为（A）⑵因容器P的体积可变，且正反应是体积缩小的反应，故相当于加压．而现在容器Q体积不变，条件不同了，不属等效平衡，无法判断．答案为(D)．⑶本题所述条件相当于减压，平衡向逆反应方向移动，C的浓度降低．答案为(B)．⑷温度、体积不变时2molC和1molD反应与3molA和1molB相当，属等效平衡．再加1molD时平衡将向左移动，Vw。答案为(B)．⑸恒温恒容下n(A)=3mol和n(B)=1mol或n(C)=2mol和n(D)=1mol时均为同一平衡状态，属等效平衡．答案为(C)．【例2】某温度下向1L密闭容器中充入1molN2和3molH2，使反应N2+3H22NH3达平衡，平衡混合气中N2、H2、NH3的浓度分别为M、N、G(mol／L)．如果温度不变，只改变初始物质的加入量，要求M、N、G保持不变，则N2、H2、NH3的加入量用x、y、z表示时应满足的条件是：①若x=0，y=0，则z=；②若x=0.75mol，则y=，z=；③x、y、z取值必须满足的一般条件是(用含x、y、z方程表示，其中一个含x、z，另一个含y、z)。若将上述条件改为恒温、恒压，其它均不变，则a．若x=0，y=0，则z=；b．若x=0.75mol，则y=，z=；c．x、y、z取值必须满足的一般条件是。解析因2molNH3完全分解时可得到1molN2、3molH2，故向同一容器中加入2molNH3与加入lmolN2、3molH2的混合气的起始浓度状态完全相同。①z=0，y=0时，N2、H2的物质的量为0，z=2mol．②z=0.75mol可认为是N2有0.25mol已反应掉，同时消耗H2为0.75mol，生成NH3为0.5mol，故而y=3-0.75=2.25(mol)，z=0.5mol。③依上述思路知，生成zmolNH3时必消耗2zmolN2，23zmolH2，故而12zx323zy如上述条件改为恒温、恒压，其它均不变时，只要n(N2)︰n(H2)=1︰3，n(NH3)为任意4SO2O2SO3值，均是同一平衡状态，故而a．z=0，y=0时，z为任意值．b．z=0.75(mol)时，y=0.75×3=2.25(mol)，z为任意值。c．x︰y=1︰3，即y=3x时z为任意值．【例3】4如右图所示，将4molSO2和2molO2置于体积可变的等压容器中，在一定温度下发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，△H＜0．该反应达到平衡状态A时，测知气体的物质的量为4.2mol，SO2、O2、SO3的起始物质的量分别以现a、b、c表示．(1)向达到平衡状态A的容器中通入少量O2，体系中SO2的体积分数(填“增大”或“减小”或“不变)．要使SO2的体积分数再变到与平衡状态A相同，可采取的措施是或。(2)若起始时a=1.2mol，B=0.6mol，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c的取值为。(3)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状态A相同，则起始时c的取值范围为。解析(1)考查了勒夏特列原理的应用。(2)考查了等效平衡中恒温恒压的情况。只需加入的反应物的物质的量之比与反应方程式中对应物质的计量数之比一致即可，C的取值为任意值。(3)结合平衡计算考查反应方向及平衡移动的方向．2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)起始时物质的量4mol2mol0转化的物质的量2xx2x平衡时物质的量4-2x2-x2x据题意有6-x=4.2，x=1.8mol，2x=3.6mol，3.6＜C≤4时，方能满足使反应开始时向逆反应方向进行的条件．答案(1)通入适量的SO2给体系升温(2)任意值(3)3.6＜C≤45等效平衡练习题【基础题】1、在一个固定体积的密闭容器中，加入2molA和1molB，发生反应：2A（g）+B（g）3C（g）+D（g），达到平衡时C的浓度为Wmol/L，若维持容器体积和温度不变，按下列四种配比作为起始物质，达到平衡后，C的浓度仍为Wmol/L的是（）A、4molA+2molBB、3molC+1molD+1molBC、3molC+1molDD、1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD2、在450℃、5.05×107Pa时，如果把1体积N2和3体积H2的混合物通入一个装有催化剂的密闭容器中反应达到平衡时，得到含NH352%（体积分数）的混合气体。在同温同压下向密闭容器中通入2体积N2和6体积H2，达到平衡时NH3的体积分数为（）A、大于52%B、等于52%C、小于52%D、不能确定3、在固定体积的密闭容器中，一定温度下，加入2molBr2，1molH2，发生反应：Br2(g)+H2(g)2HBr(g)，到达平衡时，HBr质量分数为W%，在相同条件下，按下列情况充入物质到达平衡时，HBr的质量分数仍为W%的是（）A、2molHBrB、3molHBrC、4molBr2+2molH2D1molBr2+2molHBr4、在一定温度下的容积固定的密闭容器里充入1molC和1mol水蒸气，发生反应：C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）。当反应达到平衡时，测得水蒸气的浓度为Wmol/L，如果起始按下列配比填料，平衡时水蒸气的浓度不为Wmol/L的是（）A、2molC+1molCO+1molH2B、1molCO+1molH2C、2.5molC+2molH2O(g)D、0.5molH2O(g)+0.5molH2+0.5molCO+0.5molC5、可逆反应A(g)＋B(g)2C(g)在固定容积的容器中进行，如果向容器中充入1molA和1molB，在某温度下达到平衡时，C的体积分数为m%；若向容器中充入1molC，在同样的温度下达到平衡时，C的体积分数为n%，则m和n的关系正确的是（）A．mnB．mnC．m=nD．无法比较6、在一密闭的容器中充入2molA和1molB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：0.6mol、B：0.3mol、C：1.4mol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2B．只能为3C．可能为2，也可能为3D．无法确定7、体积相同的甲、乙两个容器中，分别充有等物质的量的SO2和O2，在相同温度下发生反应：2SO2＋O22SO3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的转化率为（）A．等于p%B．大于p%C．小于p%D．无法判断8、在相同温度下，有相同体积的甲、乙两容器，甲容器中充入1gN2和1gH2，乙容器中充入2gN2和2gH2。下列叙述中，错误的是（）A．化学反应速率：乙＞甲B．平衡后N2的浓度：乙＞甲C．H2的转化率：乙＞甲D．平衡混合气中H2的体积分数：乙＞甲9、某恒温恒压下，向可变容积的密闭容器中充入3LA和2LB，3A(g)+2B(g)xC(g)+yD(g)C的体积分数为m%，若维持温度、压强不变，将0.6LA、0.4LB，4LC、0.8LD作为起始物质充入密闭容器中，达到平衡时C的体积分数6仍为w%，则x,y的值分别为（）A.x=3,y=1B.x=4,y=1C.x=5,y=1D.x=2,y=310、在一定温度下,把2molSO2和1molO2通过一个一定容积的密闭容器里,发生如下反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。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SO2、O2和SO3的物质的量（mol），若a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的关系才能保证达到平衡，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时完全相同，填写下列空白：（1）若a=0，b=0，则c=。（2）若a=0.5，则b=，c=。（3）若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