等效平衡原理(第六课时)

第二章第三节专题等效平衡（学案）第六课时班级组别姓名准备老师：王振清09.09.【学习目标】:了解等效平衡的涵义，能利用等效平衡进行简单的计算。【重、难点】:等效平衡的判断四、等效平衡原理、规律及应用（一）、等效平衡原理在一定条件(定温、定压或定温、定容)下，对于同一可逆应，只要起始时加入物质的物质的量不同，而达到平衡时，同种物质的物质的量或物质的量分数(或体积分数)相同，这样的平衡称为等效平衡。即对于一个确定的可逆反应，化学平衡状态只与条件（T、c、p）有关，而与建立平衡的途径无关。如，常温常压下，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折算成同一方向的反应物，对应各组分的物质的量均相等(如将②、③折算为①)，因此三者为等效平衡（二）、等效平衡规律根据反应条件(定温、定压或定温、定容)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.在定温（T）定容(V)条件下，对于反应前后气体分子数改变的可逆反应只改变起始时加入物质的物质的量，如通过可逆反应的化学计量数比换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。即：定容，量相同。(此种情况下又称等同平衡，即两平衡完全相同，此法又称极限法)。例1．在一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，c的浓度为wmol/L。若维持容器体积和温度不变，下列四种配比作为起始物质，达平衡后，c的浓度仍为wmol/L的是A.4molA+2molBB.1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molDC.3molC+1molD+1molBD.3molC+1molD解析：根据方程式中各化学计量数进行转换可得：A.4molA+2molB==2（2molA+1molB）B.1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD==2molA+1molBC.3molC+1molD+1molB==（2molA+1molB）+1molBD.3molC+1molD==（2molA+1molB）答案：BD2.在定温（T）定容(V)条件下，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)的物质的量之比与原平衡相同，则两平衡等效。注意：此等效平衡不一定是等同平衡，即所得两平衡体系中各物质的量成比例。例2．恒温恒容下，可逆反应2HI（气）H2（气）+I2（气）达平衡。下列四种投料量均能达到同一平衡，请填写：起始状态物质的量n/mol平衡时HI的物质的量n/molH2I2HI120a①240②10.5a③mg(g≥2m)解析：①∵题干n(H2)起始:n(I2)起始:n(HI)平衡=1:2:a==2:4:2a∴n(HI)平衡=2a②根据反应：2HIH2+I2（气），起始状态1molHI==0.5molH2+0.5molI2根据题干n(H2)起始:n(I2)起始:n(HI)平衡=1:2:a则n(H2)起始:n(I2)起始:n(HI)平衡=0.5:1:0.5a则H2和I2原有物质的量应为0和1-0.5=0.5mol③设起始HI为xmol∵xmolHI==0.5xmolH2+0.5xmolI2∴n(H2)起始=(m+0.5x)moln(I2)起始=(g+0.5x)mol又∵n(H2)起始:n(I2)起始=(m+0.5x):(g+0.5x)=1:2∴x=2(g-2m)设n(HI)平衡为ymol，则n(I2)起始:n(HI)平衡=2:a=(g+0.5x):y∴y=(g-m)a解题规律：此条件下，只要换算到同一半边时，反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡相等，则两平衡等效。3.在定温（T）定压（P）条件，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数换算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。反之，等效平衡时，物质的量之比与原建立平衡时相同。即等压，量相当。例3．Ｉ．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，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___A.大于2molB.等于2molC.小于2molD.可能大于、等于或小于2mol（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_________A.abB.abC.a=bD.不能比较a和b的大小作出此判断的理由是__________________________________________。答案：（1）（1—a）mol；（2）3a；（3）X=2mol，Y=（3—3a）mol。D；（4）a/（2—a）；（5）B增大压强，平衡右移。解题规律：此条件下，只要按化学计量数换算到同一半边后，各物质的量之比与原平衡相等，则两平衡等效。4.总结：等效平衡的条件:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)条件反应前后气体体积变化等效条件结果定温定容不相等m+n≠p+q(△n(g)≠0)需保证极值换算后的起始投料相同。两次平衡时各组分百分含量、n、c均相同相等m+n＝p+q(△n(g)＝0)保证极值换算后，起始投料比例相同两次平衡时各组分百分含量相同，n、c同比例变化定温定压不相等m+n≠p+q保证极值换算后的起始投料比例相同两次平衡时各组分百分含量、c相同，n同比例变化相等m+n＝p+q（三）、等效平衡原理的应用：在判断两平衡体系的关系时，可改变其中一个体系的初始条件，使之与另一体系成等效平衡，再恢复到原来条件，判断平衡如何移动，即可得出两平衡体系的关系。此法称为“虚拟法”。巩固练习1.在一定温度下，把2molSO2和1molO2通入某固定容积的密闭容器中，在催化剂存在下发生反应2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），当反应达到平衡时，反应混合物中SO3的体积分数为91%，现维持容器内温度不变，令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2、SO3的物质的量，若达到平衡时，SO3的体积分数仍为91%，则a、b、c的值可以是下列各组中的（）A.2、1、2B.0、0、1C.1、0.5、1D.1、0.5、22.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（）A.若为定容容器，n(NH3)=1.2molB.若为定容容器，n(NH3)1.2molC.若为定压容器，n(NH3)=1.2molD.若为定压容器，n(NH3)1.2mol3.在固定体积的密闭容器内，加入2molA、1molB，发生反应：A（g）+B(（g）2C（g）达到平衡时，C的质量分数为W。在相同条件下，按下列情况充入物质达到平衡时C的质量分数仍为W的是（）A.2molC、2molBB.3molCC.4molA、2molBD.1molA、2molC4.某温度下，在一个定容的密闭容器中发生反应CO（g）+H2O（g）CO2(g)+H2(g)ΔH＜0，当反应达到平衡时，测得容器中各物质均为nmol。现欲使H2的平衡浓度增大一倍，在其他条件不变时，下列措施可采用的是（）A、升高温度B、加入催化剂C、再加入nmolCO,nmolH2OD、再加入2nmolCO2,2nmolH25.等容的甲、乙两个容器中，分别都充有等物质的量的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（）A.等于p%B.大于p%C.小于p%D.无法判断6.A和B两个完全相同的定容容器中，A中充有各1克的SO2和O2，B中充有各2克的SO2和O2，在同温下，反应达到平衡时，设此时A中SO2的转化率为a%，B中SO2的转化率为b%,则其大小关系是()A、abB.a≥bC.abD、无法确定7.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，A、B和C的物质的量分别是4mol、2mol和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1mol8.恒温时，一固定容积的容器中发生如下反应2NO2gN2O4g达到平衡后，再向容器内通入一定量NO2，又达到平衡时，N2O4的体积分数A.不变B.增大C.减小D.无法判断9.将2molA和1molB充入一个固定容积的密闭容器中，在一定条件下发生：2A（g）+B（g）xC(g)达到平衡，测得C的物质的量分数为c%；若开始充入容器中的是0.6molA，0.3molB和1.4molC，达平衡时C的物质的量分数仍为c%则x的值可能为（）A、2B、3C、4D、510．向某固定容积的容器中充入1molCO和2molH2O(g)，发生反应：CO＋H2O(g)CO2＋H2。当反应达到平衡时，CO的体积分数为x。若维持容器的体积和温度不变，超始物质按下列四种配比充入该容器中，达到平衡时CO的体积分数大于x的是（）A．0．5molCO＋2molH2O(g)＋1molCO2＋1molH2B．1molCO＋1molH2O(g)＋1molCO2＋1molH2C．0．5molCO＋1.5molH2O(g)＋0.4molCO2＋0.4molH2D．0．5molCO＋1.5molH2O(g)＋0.5molCO2＋0.5molH211.已知t℃，pkPa时，在容积为VL密闭容器内充有1molA和1molB。保持恒温恒压．．．．，使反应A(g)＋B(g)C(g)达到平衡时，C的体积分数为40%。试回答有关问题：(1).欲使温度和压强在上述条件下恒定不变，在密闭容器内充入2molA和2molB，则反应达到平衡时，容器的容积为，C的体积分数为。(2).若另选一容积固定不变的密闭容器，仍控制温度为t℃，使1molA和1molB反应达到平衡状态时，C的体积分数仍为40%，则该密闭容器的容积为。12.t0C在VL固定容积的密闭容器中加入vmolN2和3vmolH2，当反应N2+3H22NH3达平衡时，混合气体中N2、H2、NH3分别为A、B、Cmol，仍在t0C，若只改变起始物的加入量，但要维持A、B、C值不变，则在N2、H2、NH3的加入量用X、Y、Z表示，应满足的条件是：（1）若X=0，Y=0，则Z=_______(2)若X=0.75vmol，则Y=________Z=________(3)X、Y、Z应满足的一般条件，用X、Y、Z的方程式表示式是______________________________、________________________（存题）1.下图左表示在密闭容器中反应：2SO2+O22SO3+Q达到平衡时，由于条件改变而引起反应速度和化学平衡的变化情况，ab过程中改变的条件可能是；bc过程中改变的条件可能是；若增大压强时，反应速度变化情况画在c~d处.2.一定温度下，在恒容容器中发生如下反应：2A(g)+B(g)3C(g),若反应开始时充入2molA、2molB达到平衡后，A的体积分数为a