高中化学之等效平衡

等效平衡问题刘晓坦改编版一、等效平衡的概念在相同的条件下，对同一个可逆反应，反应无论从正反应方向开始进行还是从逆方向开始进行，只要起始时加入物质的物质的量不同，而达到相同的平衡状态，这样的平衡称为等效平衡。概念的理解：（1）相同的条件：通常指：①同T同V，②同T同P（2）相同的平衡状态：通常是指平衡混合物各组分的百分含量（指质量、体积、物质的量等）相同，但各组分的物质的量、浓度可能不同。化学平衡状态建立的途径：1、先加入反应物，从正反应方向开始，可以建立化学平衡。2、若先加入生成物，从逆反应方向开始，也可以建立等效的化学平衡。3、若同时加入反应物与生成物，从中间状态开始，同样可以建立等效的化学平衡。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：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,此时,平衡体系中，SO2、O2、SO3的物质的量分数分别为a%、b%、c%。2molSO21molO2开始2molSO3开始SO2a%O2b%SO3c%平衡状态2SO2+O2催化剂加热2SO3SO2a%O2b%SO3c%平衡状态科学探索建立等效平衡状态的几个不同途径2molSO21molO2开始2molSO3开始SO2a%O2b%SO3c%平衡状态1molSO20.5molO21molSO3?2SO2+O2催化剂加热2SO3科学探索恒温恒容过程2molSO21molO2开始SO2a%O2b%SO3c%平衡状态SO2a%O2b%SO3c%平衡状态2molSO3开始SO2a%O2b%SO3c%平衡状态相当于开始加入1molSO2、0.5molO2和1molSO32SO2+O2催化剂加热2SO3科学探索恒温恒容过程2molSO21molO2开始SO2a%O2b%SO3c%平衡状态SO2a%O2b%SO3c%平衡状态2molSO3开始SO2a%O2b%SO3c%平衡状态相当于开始加入0.5molSO2、0.25molO2和1.5molSO32SO2+O2催化剂加热2SO3科学探索恒温恒容过程开始2molSO21molO2开始SO2a%O2b%SO3c%平衡状态SO2a%O2b%SO3c%平衡状态2molSO3SO2a%O2b%SO3c%平衡状态SO2a%O2b%SO3c%SO2a%O2b%SO3c%SO2a%O2b%SO3c%平衡状态2SO2+O2催化剂加热2SO3压缩恒温恒压过程二、等效平衡的分类和判断方法1、定温、定容条件下的等效平衡判断方法：若改变起始加入情况，只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量与原平衡相同，则二平衡等效。（1）对于反应前后气体分子数发生变化的可逆反应特点：两次平衡时各组分百分量、n、c均相同恒温恒容条件下，建立等效平衡的条件是：反应物投料量相当。如在t℃的VL恒温恒容甲、乙两容器中，甲中投入2molSO2和1molO2，乙中投入2molSO3，平衡时两容器中SO3的体积分数相等。例题1、在一个1L的密闭容器中，加入2molA和1molB，发生下述反应：达到平衡时，C的浓度为1.2mol/L,C的体积分数为a%。（1）维持容器的体积和温度不变，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的是（）A、3molC+1molDB、1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molDC、1molA+0.5molB+1.5molCD、4molA+2molB2A（气）＋B（气）3C（气）＋D（气）A、B（2）对于反应前后气体分子数不变的可逆反应特点：两次平衡时各组分百分量相同，n、c同比例变化判断方法：只要反应物（或生成物）的物质的量的比与原平衡相同，则二平衡等效。若某平衡反应为：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)且m＋n=p＋q，则压强对平衡无影响，这时建立等效平衡的条件是：相同反应物的投料比相等；若投料物质不一样时，可依反应方程式转化后再作比较。如温度t℃、体积为VL的甲、乙两恒温恒容容器中，甲中充入1mol的I2蒸气和1mol的H2，乙中充入3mol的I2蒸气和3mol的H2，那么平衡时，甲、乙两容器中HI的体积分数相同。1、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（）A、1B、2C、3D、4BC解析：若反应前后气体体积不变，则x=3，要保持C的体积分数不变，只需要起始状态的物质的量之比不变，反应物的系数比为n（A）：n（B）=2：1，而0.6：0.3=2：1，C完全转化成A和B生成的量之比总等于2：1，所以x=3成立。此种情况是等效平衡而不等同。若反应前后气体体积不相等，要保持C的体积分数不变，两种情况的起始量必须相等，1.4molC必须转化为1.4molA和0.7molB，所以x=2成立。此种情况是等同平衡，也一定等效。本题正确答案为B、C。H2（g）+I2（g）2HI（g）I21molH21molHI0mol同一平衡状态平衡状态T、V不变I20molH20molHI2molI22molH22molHI0molI20molH20molHI4mol四种情况中达到平衡后，I2、H2、HI的组成百分比是一定相同的。SO2a%O2b%SO3c%平衡状态4molSO22molO2开始SO2a%O2b%SO3c%平衡状态相当于开始加入1molSO2、0.5molO22SO2+O2催化剂加热2SO3恒温恒压过程2、定温、定压条件下的等效平衡特点：两次平衡时各组分百分量、c相同，n同比例变化判断方法：若改变起始加入情况，只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比相同。恒温恒压条件下，建立等效平衡的条件是：相同反应物的投料比相等。若投料物质不相同时，可依反应方程式完全转化后作比较。如3L带活塞的甲、乙两容器，保持t℃和1标准大气压，甲中投入2molN2和5molH2，乙中投入4molN2和10molH2，建立平衡时，两容器中NH3体积分数相等。A、B、D例题1、在一个1L的密闭容器中，加入2molA和1molB，发生下述反应：达到平衡时，C的浓度为1.2mol/L,C的体积分数为a%。（2）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（）A、3molC+1molDB、1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molDC、1molA+0.5molB+1.5molCD、4molA+2molB2A（气）＋B（气）3C（气）＋D（气）例2、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例3、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-a3a26a4.恒温恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：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)。在相同的条件下，改变起始加入情况，填写表中空白：编号起始状态(mol)平衡时HBr物质的量(mol)H2Br2HBr已知120a(1)240(2)10.5a2a00.5练习5、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，H2(气)+Br2(气)2HBr(气)，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，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，填写表中空白：2a00.52(n-2m)(n-m)a