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第1页共6页第四讲等效平衡与转化率一、等效平衡原理在一定条件下（恒温恒容或恒温恒压），对于同一可逆反应，起始时投料方式不同，不管从正反应开始，还是从逆反应开始，只要达到平衡状态时，各组分在混合物中的百分含量相同，这样的化学平衡就互称为等效平衡。如：恒温恒压下，对可逆反应：2SO2+O22SO3①2mol1mol0mol②0mol0mol2mol③0.5mol0.25mol1.5mol①从正反应开始，②从逆反应开始，③从正逆反应同时开始，由于①、②、③三种情况如果按方程式的计量关系换算成同边的物质，对应各组分的百分含量均相等，因此三者互为等效平衡。二、等效平衡规律根据反应条件(恒温恒容或恒温恒压)以及可逆反应的特点(反应前后气体分子数是否相等)，可将等效平衡问题分成三类：①恒温恒容时，对于反应前后气体分子数改变的可逆反应，用“一边倒”的方法将各种投料方式换算为同一边的物质，若各物质的物质的量相等，则两平衡等效。此种情况下，两等效平衡状态中，各组分的百分含量，物质的量，物质的量浓度。【例1】恒温恒容时，判断哪些是等效平衡？（）N2+3H22NH3(A)2mol6mol0mol(B)0mol0mol4mol(C)0.5mol1.5mol1mol(D)1mol3mol2mol【例2】将2molSO2(g)和2molSO3(g)混合于某固定体积的容器中，在一定条件下达平衡，平衡时SO3(g)为wmol，同温下，分别按下列配比在相同体积的容器中反应，达平衡时SO3(g)的物质的量仍为wmol的是（）A．2molSO2(g)+1molO2(g)B．4molSO2(g)+1molO2(g)C．2molSO2(g)+1molO2(g)+2molSO3(g)D．3molSO2(g)+1.5molO2(g)+1molSO3(g)【例3】在一个固定容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。若维持容器的容积和温度不变，按下列情况配比为开始浓度，达到平衡后C的浓度仍为wmol/L的是（）A．4molA+2molBB．2molA+1molB+3molC+1molDC．3molC+1molD+1molBD．3molC+1molDE．1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD【例4】在一定温度下，把2molSO2和1molO2通入固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、O2和SO3的物质的量，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取值必须满足的一般条件是，。第2页共6页②恒温恒容时，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，用“一边倒”的方法将各种投料方式换算为同一边的物质，若各物质的物质的量成比例，则两平衡等效。此种情况下，两等效平衡状态中，各组分的百分含量，物质的量，物质的量浓度。【例1】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(g)＋Br2(g)2HBr(g)，已知加入1molH2和2molBr2时，达到平衡后生成amolHBr（见表）。在相同条件下，且保持平衡时各组分的百分含量不变，对下列编号的状态，填写：编号起始状态(mol)平衡时HBr物质的量(mol)H2Br2HBr已知120a1240200.50.5a3mn（n≥2m）【例2】在恒温恒容条件下，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、B的起始浓度均为2mol/L，(II)C、D的起始浓度分别为2mol/L和6mol/L，下列叙述正确的是（）A．I、II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．I、II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I途径的v(A)等于II途径的v(A)D．达到平衡后，I途径混合气体密度为II途径混合气体密度的二分之一【例3】将装有1molHI的容器密封并加热，部分HI分解成H2和I2(g)并达到化学平衡，此时I2(g)的体积分数为x%，若在该容器中加入2molHI后密封，加热到相同温度使之达到平衡，设此时I2的体积分数为y%，则x与y的关系为（）A．B．C．D．③恒温恒压时，对于所有的可逆反应，用“一边倒”的方法将各种投料方式换算为同一边的物质，若各物质的物质的量成比例，则两平衡等效。此种情况下，两等效平衡状态中，各组分的百分含量，物质的量，物质的量浓度。【例1】Ｉ．恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：Ａ（气）＋Ｂ（气）Ｃ（气）(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（甲）大于2mol（乙）等于2mol（丙）小于2mol（丁）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(Ｉ)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到达平衡后生成bmolC。将b与(1)小题中的a进行比较（甲）ab（乙）ab（丙）a=b（丁）不能比较a和b的大小作出此判断的理由是第3页共6页【例2】将3molA和1molB混合于一体积可变的密闭容器中，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。回答下列问题：(1)保持温度和压强不变，按下列四种配比充入容器中，平衡后C的浓度仍为wmol·L-1的是()A．6molA+2molBB．3molA+1molB十2molC，C．2molC+1molB+1molDD．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中充入有关物质()A．3molA+1molBB．4molC十2molDC．1.5molA+0.5molB+1molC+0.5molDD．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配比在容器中发生反应，则平衡时C的浓度和wmol·L-1的关系是()A．＞wB．＜wC．=wD．不能确定(4)将2molC和2molD按起始温度和压强充入容器中，保持温度和体积不变，平衡时C的浓度为Vmol·L-1，V与w的关系是()A．V＞wB．V＜wC．V=wD．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可使平衡时C的浓度为Vmol·L-1()A．1molC+0.5mo1DB．3molA+2molBC．3molA+1molB+1molDD．以上均不能满足条件[小结]等效条件结果恒温恒容(△n(g)≠0)投料换算成一边物质表示时，各物质的物质的量相同两次平衡时各组分百分量、c、n均相同（绝对等效）恒温恒容(△n(g)=0)投料换算成一边物质表示时，各物质的物质的量成比例两次平衡时各组分百分量相同，c、n成比例变化恒温恒压投料换算成一边物质表示时，各物质的物质的量成比例两次平衡时各组分百分含量、c相同，n成比例变化[综合训练]1．在一个体积固定的密闭容器中加入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amol·L－1。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amol·L－1的是（）A．4molA＋2molBB．2molA＋1molB＋3molC＋1molDC．3molC＋1molD＋1molBD．3molC＋1molD2．在一个体积固定的密闭容器中加入2molA和2molB，发生反应：2A(g)＋2B(g)3C(g)＋D(g)，达到平衡时C的浓度为amol·L－1。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amol·L－1的是（）A．4molA＋4molBB．2molA＋2molB＋3molC＋1molDC．3molC＋1molD＋1molBD．3molC＋1molD3．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．无法判断第4页共6页SO2O2SO34．在一定温度下，向密闭容器中充入1.0molN2和3.0molH2，反应达到平衡时测得NH3的物质的量为0.6mol。若在该容器中开始时充入2.0molN2和6.0molH2，则平衡时NH3的物质的量为①若为定容容器，n(NH3)=1.2mol；②若为定容容器，n(NH3)1.2mol；③若为定压容器，n(NH3)=1.2mol；④若为定压容器，n(NH3)1.2mol，下列选项正确的是（）A．①③B．②③C．①②D．③④5．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6．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7．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8．将2molSO2和2molSO3气体混合于容积一定的密闭容器中，在一定条件下发生反应：2SO2＋O22SO3，达平衡时SO3为nmol。在相同温度下，按下列配比在该容器中放入起始物质，达平衡时，SO3的物质的量将大于nmol的是（）A．2molSO2和1molO2B．3molSO2、1molO2和1molSO3C．4molSO2和1molO2D．1molSO2、1molO2和1molSO39．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10．在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中，保持一定温度和压强，进行以下反应：N2＋3H22NH3。已知加入1molN2和4molH2时，达到平衡后生成amolNH3（见下表已知项）。在相同温度、压强下，保持平衡时各组分的体积分数不变。对下列编号①～③的状态，填写表中空白。已知编号起始状态物质的量n/mol平衡时NH3的物质的量n/molN2H2N