等效平衡专题

等效平衡专题一、等效平衡原理：[例]一定温度下密闭容器中发生反应：1L容器800℃时可逆反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)途径1：起始0.01mol0.01mol00平衡0.005mol0.005mol0.005mol0.005mol途径2：起始000.01mol0.01mol平衡0.005mol0.005mol0.005mol0.005mol上述两种途径，同一可逆反应，外界条件相同，通过不同的途径(正向和逆向)，平衡时同种物质的物质的量相等(同种物质的含量相等)-----效果相同的平衡对于同一个可逆反应，在相同的条件下（恒温恒容或恒温恒压），不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，或从正反应和逆反应同时开始，都可以建立同一平衡状态。即化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关二、等效平衡定义及规律：1、定义：同一可逆反应当外界条件一定时,反应无论从正反应开始还是从逆反应开始，平衡时平衡混合物中同种物质的含量（体积分数或物质的量分数）相同的状态。2、规律：等效类型（1）（2）（3）条件恒温、恒容恒温、恒容恒温、恒压起始投料折算为方程式同一边物质，其“量”相同折算为方程式同一边物质，其“量”符合同一比例折算为方程式同一边物质，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等效情况完全等效：各物质的百分含量、浓度、物质的量均相同不完全等效：各物质的百分含量相同，但各物质的浓度、物质的量不一定相同不完全等效：各物质的百分含量相同，但各物质的浓度、物质的量不一定相同[分析]规律一：[例1]恒温恒容时，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)途径1起始2mol1mol0途径2起始002mol途径3起始1mol0.5mol1mol途径4起始0.5mol??途径5起始amolbmolcmol[问题]①途径2、3与1等效吗?②途径4中O2(g)和SO3(g)的起始量为多少,平衡时可与途径1平衡时SO3(g)的含量相同?③途径5中a、b符合怎样的关系达到的平衡状态与1相同?[练习1]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)aA(g)+bB(g)cC(g)(a+b=c+d)的物质的量仍为wmol的是（）A2molSO2(g)＋1molO2(g)B4molSO2(g)＋1molO2(g)C2molSO2(g)＋1molO2(g)＋2molSO3(g)D3molSO2(g)＋1.5molO2(g)＋1molSO3(g)规律二：[例2]在恒温恒容条件下，发生如下反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)途径11mol1mol0途径20mol02mol途径32mol2mol0途径40mol0mol4mol上述途径与1是否等效？[分析]途径3可认为是同温同容时两个途径1，每个都与1等效然后加压平衡不移动，所以与1等效（见图）加压[练习2]恒温恒容，发生反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)途径12mol1mol0途径21mol01mol途径34mol2mol0途径43mol1mol2mol上面与途径1等效的有。规律三：[例3]如果恒温恒压条件下，2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)途径1起始2mol1mol0途径2起始4mol2mol0途径1和2是否为等效平衡？[图示说明]若反应为：H2(g)＋I2(g)2HI(g)途径12mol1mol0途径24mol2mol0途径1和途径2是否为等效平衡？[图示说明][说明]化学平衡中的一个重要思想方法是将等效平衡的思想运用于解决一些不等效平衡的问题，方法是：虚拟一个中间过程，如一个容器，一个隔板等，然后进行比较。1+11+11+12＋22＋12＋12＋12＋12＋12＋1三、等效平衡在解化学平衡试题中的应用：1、求不同起始状态的各物质的物质的量：[例]如果维持温度不变，在一容积不变的容器中加入2molSO2，1mo1O2，发生下列反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，若平衡时，SO3的物质的量浓度为amo1/L。如果改变开始时的投料情况，并用a表示SO2的物质的量；b表示O2的物质的量；c表示SO3的物质的量，但是仍然要求平衡时SO3的物质的量浓度为amo1/L，则填写下列空格：（1）若a=0，b=0，则c=；（2）若a=0.5，则b=，c=（3）写出a、b、c应满足的关系式（请用两个方程式表示，其中一个只含a、和c，另一个只含b和c）：、2、等效平衡的判定：[例]在一恒温恒压密闭容器中，A、B气体可建立如下平衡：2A(g)+2B(g)C(g)+3D（g）现分别从两条途径建立平衡：Ⅰ.A、B的起始量均为2mo1；Ⅱ.C、D的起始量分别为2mo1和6mo1。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，途径Ⅰ的和途径Ⅱ体系内混合气体平均相对分子质量相同D、达到平衡时，途径Ⅰ的气体密度为途径Ⅱ的1/23、化学平衡移动方向的判断：[例]某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A（g）+2B（g）2C（g）达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4mo1、2mo1和4mo1。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量作如下调整，可使平衡右移的是（）A.均减半B.均加倍C.均增加1mo1D.均减少1mo14、同一反应不同起始状态达到平衡时某物质的转化率（或体积分数）比较[例]体积相同的甲、乙两个容器中，甲中装有SO2和O2各1g，乙中装有SO2和O2各2g，在相同温度下发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，并达到平衡。在这过程中，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5、等效平衡知识的综合应用[例]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1mo1A和1mo1B，平衡后生成amo1c，这时A的物质的量为mo1。（2）若开始时放入3mo1A和3mo1B，到达平衡后，生成C的物质的量为mo1。（3）若开始时放入xmolA、2molB和1mo1C，到达平衡后，A和C的物质的量分别是ymo1和3amo1，则x=mo1，y=mo1。平衡时，B的物质的量（选填一个编号）。作出此判断的理由是。（甲）大于2mo1（乙）等于2mo1（丙）小于2mo1（丁）可能大于、等于或小于2mo1。（4）若在（3）的平衡混合物中再入3mo1C，等再次到达平衡后，C的物质的量是Ⅱ、若维持温度不变，在一个与（1）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1mo1A和1mo1B到达平衡后生成bmo1C。将b与（1）小题中的a进行比较（选填一个编号）（甲）a＜b（乙）a＞b（丙）a＝b（丁）不能比较a和b的大小；作出此判断的理由是。[练习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（见下表）。在相同条件下，且保持平衡时各组分的质量分数不变，对下列编号⑴⑵⑶的状态，填写表中空白：编号起始状态/mol平衡时HBr物质的量/molH2Br2HBr已知120a⑴240⑵10.5a⑶mn（n≥m）[练习2]在一定温度,容积可变的密闭容器中，加入X、Y、Z,发生反应2X(g)＋Y(g)2Z(g),达平衡时，X、Y、Z的物质的量分别为6mol、3mol、6mol，若保持温度压强不变，对平衡混合物调整如下请填平衡如何移动(1)均减少一半(2)均增加2mol(3)均增加2倍(4)均减少2mol[练习3]在相同的温度和压强下，对反应)(H)(CO22ggg)(OHCO(g)2进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表：上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序为（）A、乙=丁丙=甲B、乙丁甲丙C、丁乙丙=甲D、丁丙乙甲[练习4]现在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下。下列说法正确的是容器实验1实验2实验3反应物投入量（始态）1molCO2、3molH21molCH3OH、1molH2O2molCH3OH、2molH2OCH3OH的平衡浓度/mol·L－1C1C2C3反应的能量变化放出xkJ吸收ykJ吸收zkJ体系压强/PaP1P2P3反应物转化率a1a2a3A、2C1C3B、x+y=49.0C、2P2P3D、（a1+a3）1E、2P1P3F、a1=a2CO2H2COH2O甲amalamal0mal0mal乙2amalamal0mal0mal丙0mal0malamalamal丁amal0malamalamal物质物质的量实验[例1]（1）2（2）0.25（3）a+c=2、b+c/2=1根据题意为等温、等容条件下的等效平衡，满足按方程式计量数关系换算成SO2和O2的物质的量与原来起始加入SO2和O2的物质的量相等。[例2]A、C解析：化学平衡的建立与反应途径无关，Ⅱ可等同于A、B的起始量均为4mo1的情形（将Ⅱ进行极值转换2mo1和6mo1D完全反应转化为4mo1A，4mo1B）。加入2mo1A、2mo1B体积为VL，恒温恒压时，再加入2mo1A、2mo1B体积则变为2VL，可见，A、B的起始量为4mo1时就相当于是两个A、B的起始量均为2mo1在同等条件下的叠加，平衡时，各同种物的浓度相同，转化率相同，平均摩尔质量和密度也相同。故选A、C选项。[例3]C解析：在等温等压条件下，把加入的物质按照反应方程式的化学计量数转化为反应物或生成物，物质的量之比保持一致即为等效平衡，选项A、B中三者比例为2：1：2，与题中比例一致，为等效平衡，平衡不移动。C可设想为两步加入，第一次加入1molA、0.5mo1B、1mo1C，此时平衡不移动，第二次再加入0.5mo1B（此法与一次性各加入1mo1等效），增加了反应物浓度，平衡右移。D中均减少1，也可设想作两步：先将A减少1mol、B减少0.5mo1、C减少1mo1，此时平衡不移动。现将B减少0.5mo1，降低了反应物浓度，平衡左移。答案为C选项。[例4]B此题若应用过程假设和等效平衡原理就简单多了，建立恒温怛压条件下的等效平衡，平衡1和平衡2为等效平衡，各物质的含量、转化率相等。平衡3为平衡2的加压过程，平衡向右移动，各物质的含量、转化率增大，即乙容器中SO2的转化率大于p%，故选B选项。[例5]⑴1-a。⑵3a。⑶2，3-3a，丁。若3a＞1，B的物质的量小于2mol；若3a=1，B的物质的量等于2mol；若3a＜1，B的物质的量大于2mol。⑷a/（2-a）。⑸乙。因为⑸小题中容器容积不变，而⑴小题中容器的容积缩小，所以⑸小题的容器中的压力小于⑴小题容器中的压力，有利于逆向反应，故反应达平衡后a＞b。解析：此题的题设条件，满足等效平衡分类中Ⅲ的情况，（1）可直接计算A的物质的量为（1-a）mo1；（2）由于A、B的物质的量是（1）中A、B物质的量的三倍，生成C的物质的量也应是三倍，即3amo1；由于（3）中反应达到平衡时C的物质的量是3amo1，故相当于初始加入A、B各3mo1，应有（x+1=3）,x为2；平衡时，A的物质的量也是（1）中的三倍。即3（1-a）。B的物质的量决定于平衡时C的物质的量3amo1与初始加入C的物质的量1mo1的关系。（4）所述条件下建立的平衡与（1）等效，故C的物质的量分数与（1）等同，为a/（2-a）。[练习1]⑵0；0.5；0.5a；⑶2(n-2m)；(n-m)a。[练习2]平衡不移动平衡右移平衡不移动平衡左移解析：因为是恒温恒压条件,所以如果再按6:3:6即2:1:2充入X