等效平衡知识小结与练习

1等效平衡专题小结与练习一、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：恒温恒容或恒温恒压（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（指质量分数、体积分数、物质的量分数）相同，但各组分的物质的量、浓度可能不同。切记的是组分的百分数相同，包括体积分数、物质的量分数或质量百分数，而不仅仅是指浓度相同，因为同一组分百分数相同时其浓度不一定相等。（3）建立平衡状态的途径：①可加入反应物，从正反应方向开始②可加入生成物，从逆反应方向开始③也可从加入反应物和生成物，从正、逆反应方向同时开始三类等效平衡的比较：等效类型IIIIII条件恒温、恒容恒温、恒容恒温、恒压起始投料特征换算为方程式同一半边物质后，其“量”相同换算为方程式同一边物质后，其“量”符合同一比例换算为方程式同一边物质后，其“量”符合同一比例对反应的要求任何可逆反应反应前、后气体体积相等任何可逆反应平衡特点百分数W%（体积分数、物质的量分数或质量分数）相同相同相同浓度c相同成比例相同（气体）转化率相同或不同相同或不同相同或不同2物质的量n相同成比例成比例质量m相同成比例成比例分子数N相同成比例成比例热量值不一定相同不一定相同不一定相同等效情况完全等效（相同等效）不完全等效（相似等效）不完全等效（相似等效）注意事项：1、平衡等效，转化率不一定相同①若是从不同方向建立的等效平衡，物质的转化率一定不同。如在某温度下的密闭定容容器中发生反应2M(g)+N(g)=2E(g)，若起始时充入2molE，达到平衡时气体的压强比起始时增大了20%，则E的转化率是40%；若开始时充入2molM和1molN，达到平衡后，M的转化率是60%。②若是从一个方向建立的等效平衡，物质的转化率相同。如恒温恒压．．．．容器中发生反应2E(g)=2M(g)+N(g)，若起始时充入2molE，达到平衡时M的物质的量为0.8mol，则E的转化率是40%；若开始时充入4molE，达到平衡后M的物质的量为1.6mol，则E的转化率仍为40%。2、平衡等效，各组分的物质的量不一定相同①原料一边倒后，对应量与起始量相等的等效平衡，平衡时各组分的物质的量相等。②原料一边倒后，对应量与起始量不相等(它们的比不等于1)的等效平衡，平衡时各组分的物质的量不相等，但各组分的物质的量分数相等。3、平衡等效，热量不一定相同例如：对于2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)来说，在等温等容下，起始时将①2molSO2和1molO2；②2molSO3；③1.6molSO2；0.8molO2和0.4molSO3等分别充入体积相等的密闭容器中，达到平衡时，混合气体中SO2的百分含量均相等，达等效平衡。如上述的平衡2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)中，①是放出热量，②是吸收热量，③无论是吸热还是放热都与①②不同。所以不同的投料方式，即使平衡等效，放出的热量值也不同，因为放出的实际热量与物质的实际变化量多少有关，还与反应的途径有关，而等效平衡只跟始态和终态有关。二、充入气体化学平衡移动方向和转化率或百分数变化的问题3（一）充入气体化学平衡移动方向的问题1、充入惰性气体情况1.1恒温恒容下，达到平衡后再充入惰性气体（或不参与反应的气体）时，反应体系内压强虽然增大，但各反应气体的分压没有变，浓度没有改变，所以正、逆反应速率没有改变，故平衡不移动。1.2恒温恒压下，达到平衡后再充入惰性气体（或不参与反应的气体）时，反应体系内压强瞬间增大，为了维持体系总压是恒压，务必扩大容积，这样会导致参与反应的各气体的分压变小，浓度改小，正、逆反应速率均变小，如果反应是△n(g)=0类型的反应，则正、逆反应速率同倍减小，故平衡不移动；如果反应是△n(g)≠0类型的反应，则用减压时勒夏特列平衡移动原理来判断移动方向。2、充入参与反应的气体（反应物气体和生成物气体）情况（1）相同倍数增加（或减少）时①恒温恒容下，达到平衡后再充入（或减少）所有气体时，反应体系内各种气体按相同倍数增加（或减少）时，改变平衡的条件看做是压强，即可用改变压强条件来判断平衡移动的方向和新、旧平衡时反应物转化率的相对大小。②恒温恒压下，达到平衡后再充入（或减少）所有气体时，反应体系内各种气体按相同倍数增加（或减少）时，平衡不移动，转化率不变，各百分含量不变。（2）不是按相同倍数增加（减少）时①无论是恒温恒容或恒温恒压下，平衡后再充入（或减少）所有气体时，反应体系各种气体不是按相同倍数增加（减少）时，先把这样的投料虚拟成二步充入（或减少），第一步先按相同倍数增加（或减少），此时按上述（1）的方法判断平衡移动方向和转化率大小，第二步是把剩余的量当成增加（或减少）浓度来处理，从而判断平衡移动方向。②无论是恒温恒容或恒温恒压下，平衡后再充入（或减少）某种气体（不是全部气体）时，就按增加（或减少）该物质的浓度来处理，从而判断平衡移动方向。（二）充入气体后化学平衡转化率大小的问题1、恒温恒容充入（或减少）反应气体，用虚拟途径法（即放大缩小法）来判断转化率或百分数大小。1.1、若反应物只有一种时，如：aA(g)bB(g)+cC(g)增加A的量则平衡右移，A的转化率有如下关系：①若a=b+c转化率不变；②若ab+c转化率增大；③若ab+c转化率减小1.2、若反应物不止一种时，如：aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)①增加A的量则平衡右移，A的转化率减小而B的转化率增大。②若按原比例同倍数的增加反应物的A和B的量，平衡右移，转化率与计量数有如下关系：若：a+b=c+d转化率不变；若：a+bc+d转化率增大；若：a+bc+d转化率减小2、恒温恒压充入（或减少）反应气体，用虚拟容器合并法（即虚拟容器隔板法）来判断转化率或百分数大小。4SO2O2SO31.1、若反应物只有一种时，如：aA(g)bB(g)+cC(g)增加A的量则平衡右移，A的转化率有如下关系：无论a=b+c或ab+c或ab+c转化率均不变。1.2、若反应物不止一种时，如：aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)①增加A的量则平衡右移，A的转化率减小而B的转化率增大。②若按原比例同倍数的增加反应物的A和B的量，平衡右移，转化率与计量数有如下关系：若：a+b=c+d或a+bc+d或a+bc+d转化率均不变。【例1】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2】如右图所示，将4molSO2和2molO2置于体积可变的等压容5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)“减小”通入适量的SO2或给体系升温(2)任意值(3)3.6＜C≤4等效平衡专题练习【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6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％