等效平衡学案

寿县一中高二化学组李锐Page1选修4第二章12/20/2019等效平衡（与过程假设）学案一、概念在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量．．．．（体积分数、物质的量分数等）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。概念的理解：（1）外界条件相同：通常可以是①恒温、恒容，②恒温、恒压。（2）“等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同：“等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数（或体积分数）对应相同，反应的速率、压强等可以不同。（3）平衡状态只与始态有关，而与途径无关，只要物料相当，就达到相同的平衡状态。二、等效平衡的分类在等效平衡中比较常见并且重要的类型主要有以下三种：I类：恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说（即△V≠0的体系）：等价转化后，对应各物质起始投料的物质．．的量．．与原平衡起始态相同．．。II类：恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应来说（即△V=0的体系）：等价转化后，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例．．．．．．．与原平衡起始态相同，两平衡等效。III类：恒温恒压下对于气体体系等效转化后，要反应物（或生成物）的物质的量的比例．．．．．．．与原平衡起始态相同，两平衡等效。解题的关键，读题时注意勾画出这些条件，分清类别，用相应的方法求解。我们常采用“等价转换”的方法，分析和解决等效平衡问题三、例题解析I类：在恒温恒容下，对于化学反应前后气体体积发生变化的可逆反应，只改变起始加入物质的物质的量，如果通过可逆反应的化学计量数之比换算成化学方程式的同一边物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。例1：在一定温度下，把2molSO2和1molO2通入一定容积的密闭容器中，发生如下反应，22OSO23SO2，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分别代表初始时加入的322SOOSO、、的物质的量（mol），如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡状态时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡完全相同。请填空：（1）若a=0，b=0，则c=___________。（2）若a=0.5，则b=___________，c=___________。（3）a、b、c的取值必须满足的一般条件是___________，___________。（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）解析：（1）c=2（2）b=0.25，c=1.5（3）a+c=2b+c/2=1（或2b+c=2）。II类：在恒温恒容下，对于反应前后气体体积不变的可逆反应，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。例2：在一个固定容积的密闭容器中，保持一定的温度进行以下反应：)g(Br)g(H2)g(HBr2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体积分数不变，对下列编号①～③的状态，填写下表中的空白。解析：①2a②0mol、0.5mol③)m2g(2x、)mg(ay。III类：在恒温恒压下，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数之比换算成化学方程式的同一边物质的物质的量之比与原平衡相同，达到平衡后与原平衡等效。例3：如图所示，在一定温度下，把2体积N2和6体积H2通入一个带有活塞的容积可变的容器中，活塞的一端与大气相通，容器中发生以下反应：22H3N3NH2（正反应放热），若反应达到平衡后，测得混合气体的体积为7体积。据此回答下列问题：起始状态时物质的量n（mol）H2Br2HBr平衡时HBr的物质的量n（mol）已知编号120a①240②10.5a③mg(g≥2m)N22体积H26体积寿县一中高二化学组李锐Page2选修4第二章12/20/2019保持上述反应温度不变，设a、b、c分别代表初始加入的N2、H2和NH3的体积，如果反应达到平衡后混合气体中各气体的体积分数仍与上述平衡相同，那么：若a=1，c=2，则b=_______。在此情况下，反应起始时将向____（填“正”或“逆”）反应方向进行。解析：b=3、平衡逆向移动例4：恒温、恒压下，在一个容积可变的容器中发生如下反应：)g(B)g(A)g(C（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，达到平衡后，生成C的物质的量为_________mol。（3）若开始时放入xmolA、2molB和1molC，达到平衡后，A和C的物质的量分别为ymol和3amol，则x=________，y=________。平衡时，B的物质的量_____（填编号）。（甲）大于2mol（乙）等于2mol（丙）小于2mol（丁）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，待再次达到平衡后，C的物质的量分数是___________。解析:1-amol;3amol;23-3a丁；3a/(6-3a)例5：如图所示，温度不变下某容器分隔成A、B两部分，A容器固定不变，B有可移动的活塞，现在A中充入2molSO2和1molO2，在B中充入2molSO3和1molN2，在相同条件下发生可逆反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，根据下列要求填空：(1)固定活塞位置在3处不动，达到平衡后，设A中压强为PA，B中压强为PB，则PA与PB的压强是PAPB(填“＜”、“＞”、“＝”)。(2)若要使A中与B中平衡状态相同，可移动活塞的位置应在处。(3)若活塞右移到5处，达到平衡后，B中SO3为xmol，A中SO3为ymol，则xy的(填“＜”、“＞”、“＝”)，理由是。解析：;3;活塞在3处时A与B平衡状态相同，移到5处相当于减压，平衡左移。针对训练：1、在t℃时，向2L密闭容器中放入1molA和1molB，发生下列反应：A（g）+B（g）C（g）+2D（g），平衡时C的含量为m%，保持其他条件不变，若按下列配比将物质放入容器中达到平衡时，C的含量仍为m%的是（）A、2molA和1molBB、2molD和A、B、C各1molC、1molC和2molDD、1molC和1molD2、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的物质的量分别为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1mol3、在一恒温恒容密闭容器中，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2mol；Ⅱ.C、D的起始量分别为2mol和6mol。下列叙述不正确的是：（）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密度的1/24、（双选）在恒温、恒压的条件下，向可变容积的密闭容器中充入3LA和2LB，发生如下反应：3A（气）+2B（气）xC（气）+yD(气)达到平衡时，C的体积分数为m%。若维持温度压强不变，将0.6LA、0.4LB、4LC、0.8LD作为起始物质充入密闭容器中,达到平衡时C的体积分数仍为m%,则X、Y的值分别为（）A、x=3y=1B、x=4y=1C、x=5y=1D、x=10y=25、（双选）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、4AB321012345寿县一中高二化学组李锐Page3选修4第二章12/20/20196、（双选）在一个1L的密闭容器中，加入2molA和1molB，发生下述反应：2A(g)+B(g)3C(g)+D(g)达到平衡时，C的浓度为1.2mol/L,C的体积分数为a%。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+1.5molC+0.5molDC、1molA+0.5molB+1.5molCD、4molA+2molB7、在一个容积固定的密闭容器中充入1molHI，建立如下平衡：H2（g）+I2（g）2HI（g），测得HI的转化率为a%。其他条件不变，在上述平衡体系中再充入1molHI，待平衡建立时HI的转化率为b%，则a、b的关系为（）A.a＞bB.a＜bC.a=bD.无法确定8、一个真空密闭恒容容器中盛有1molPCl5，加热到200℃发生如下反应：PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)，反应达到平衡时，混合气体中PCl5，所占体积分数为M%，。若同一温度的同一容器中，最初投入2molPCl5，反应达平衡时，混合气体中PCl5，所占体积分数为N%。则M和N的关系是()(A)M＞N(B)M=N(C)M＜N(D)无法确定9、（双选）已知甲为恒温恒压容器，乙为恒温恒容容器。两容器中均充入2molSO2、1molO2，初始时两容器的温度体积相同。一段时间后反应达到平衡，为使两容器中的SO2在平衡混合物的物质的量分数相同，下列措施中可行的是（）A．向甲容器中充入一定量的氦气B．向乙容器中充入一定量的SO3气体C．升高乙容器的温度D．增大甲容器的压强10、有两个密闭容器A和B，A容器内有一个移动的活塞能使容器内保持恒压，B容器能保持恒容。起始时向这两个容器中分别充入等量的体积比为2：1的SO2和O2的混合气体，并使A和B的容积相等。在保持4000C的条件下使之发生如下反应：2SO2+O22SO3。（1）达到平衡时所需要的时间A容器比B容器，A容器中SO2的转化率比B容器。（2）达到（1）所述平衡后，若向两容器中通入数量不多的等量氩气，A容器化学平衡移动，B容器化学平衡移动。（3）达到（1）所述平衡后，若向两容器中通入等量的原反应气体，达到平衡时，A容器SO3物质的量分数；B容器中SO3的物质的量分数。（填增大、减小、不变）11、向一体积不变的密闭容器中加入2molA、0.6molC和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如附图一所示。附图二为t2时刻后改变反应条件，平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种不同的条件。已知t3-t4阶段为使用催化剂；图一中t0-t1阶段c（B）未画出。（1）若t1=15min，则t0-t1阶段以C浓度变化表示的反应速率为v(C)=。（2）t4-t5阶段改变的条件为，B的起始物质的量为。各阶段平衡时对应的平衡常数如下表所示：t1—t2t2—t3t3—t4t4—t5t5—t6K1K2K3K4K5①K1=（保留两位小数）；②K1、K2、K3、K4、K5之间的关系为（用“”、“”或“=”连接）；（3）在相同条件下，若起始时容器中加入amolA、bmolB和cmolC，要达到t1时刻同样的平衡，a、b、c图一图二cmol·l-1tt1t0t20.30.40.60.81.0c(A)c(C)c(B)vt6t2t1t3v(正)v(逆)t4t5寿县一中高二化学组李锐Page4选修4第二章12/20/2019要满足的条件为。化学平衡的标志的判断1.在一定温度下的定容密闭容器中，当下列物理量不再变化时，表明反应：A（s）＋2B（g）C（g）＋D（g）已达平衡的是()A.混合气体的压强B.混合气体的密度C.B的物质的量浓度D.气体总物质的量3.在一定温度下，反应A2（g）＋B2