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1高考总复习等效平衡编稿：房鑫审稿：曹玉婷【考纲要求】1．理解等效平衡的含义、类型、规律；2．理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率和化学平衡的影响，并能用相关理论解决实际问题。【考点梳理】考点一、等效平衡的含义：在相同条件下，对同一可逆反应，不论从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，或从正、逆两个方向同时开始；投料是一次还是分成几次，只要起始浓度相当（即按方程式中的计量系数转换成同一半边满足对应相等或对应成比例），均可能达到同一平衡状态，即平衡时相应组分的含量(体积分数、物质的量分数、质量分数)相同，这样的化学平衡称为等效平衡。即在满足质量（原子）守恒定律的前提下，一定条件下的同一个平衡状态可以对应无数个起始状态。如果将两种不同方式的起始投料按方程式中的计量系数转换成同一半边满足对应相等，这样最终达到的等效平衡不仅各组分的物质的量分数对应相等，而且其物质的量也对应相等，则两平衡互为等同平衡。等同平衡可视为等效平衡的一种特殊情况。遇到等效平衡问题时，特别注意以下几点：一看外界条件①恒温、恒容，②恒温、恒压；二看反应前后气体体积变化与否；三看“等效平衡”中的“等效”要求：一般指“物质的量分数相等”，但有些题目中要求达到的等效平衡是“等物质的量”或“等浓度”等，应格外注意题目的要求。解题时要分清类别，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。考点二、等效平衡的类型和规律：外界条件等温等容等温等容等温等压反应类型任意可逆反应Δn(g)=0的反应任意可逆反应等价转换转化为同一方物质n相等转化为同一方物质n成比例转化为同一方物质n成比例等效情况ω%相等C相等n相等ω%相等C成比例n成比例ω%相等C相等n成比例注：n表示各物质的物质的量、ω%表示质量分数、C表示物质的量浓度、Δn(g)=0表示反应前后气体的总物质的量不变要点诠释：等效平衡的解题方法与技巧是：明确等效平衡的种类：一是恒温恒容下的等效平衡，它再细分成二种情况，①是反应前后气体的体积不相等的的反应，只要按照化学计量数换算到2一边即“一边倒”，与原平衡的初始量相同，则建立的平衡与原平衡视为等效；②是反应前后气体的体积相等，只要按照化学计量数换算到一边即“一边倒”，与原平衡物质的初始量的比值相同，则建立的平衡与原平衡视为等效。二是恒容恒压（容器的体积可变）条件下，只要按照化学计量数换算到一边即“一边倒”，与原平衡的初始量的比值相同，则建立的平衡与原平衡视为等效。考点三、实例分析：等效平衡的分类和规律1、对反应前后气体体积不等的反应：2N（g）+32H（g）23NH（g）转换条件浓度含量物质的量质量分数对应相等定T定V相等相等相等相等定T定P相等相等相等相等对应成比例定T定V不相等不相等不相等不相等定T定P相等相等成比例相等2、对反应前后气体体积相等的反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)转换条件浓度含量物质的量质量分数对应相等定T定V相等相等相等相等定T定P相等相等相等相等对应成比例定T定V不相等相等成比例相等定T定P相等相等成比例相等【典型例题】类型一：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，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，，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【答案】（1）故c=2。（2）b=0.25，c=1.5。【解析】该反应是一个化学反应前后气体分子数减小的可逆反应，在定温、定容下建立的同一化学平衡状态。我们常采用“等价转换”的方法，分析和解决等效平衡问题。（1）若a=0，b=0，这说明反应是从逆反应开始，通过化学方程式可以看出，反应从2molSO3开始，通过反应的化学计量数之比换算成和的物质的量（即等价转换），恰好跟反应从2molSO2和1molO2的混合物开始是等效的，故c=2。（2）由于a=0.52，这表示反应从正、逆反应同时开始，通过化学方程式可以看出，要使0.5molSO2反应需要同时加入0.25molO2才能进行，通过反应的化学计量数之比换算成SO3的物质的量（即等价转换）与0.5molSO3是等效的，这时若再加入1.5molSO3就与起始时加入2molSO3是等效的，通过等价转换可知也与起始时加入2molSO2和1molO2是等效的。故b=0.25，c=1.5。【总结升华】这是一个“等效平衡”题。首先判断等效平衡的类型为等温等容下的等效平衡，平衡等效的条件是“反应物的投料相当”。投料相当如何体现在具体的物质当中呢？我们可以采用“一边倒”的极限法。凡能与起始时反应物2molSO2和1molO2相同的，都可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。举一反三：【变式1】在1L密闭容器中通入2molNH3，在一定温度下发生下列反应：2NH3N2+3H2，达到平衡时容器内N2的百分含量为a%，若维持容器的体积和温度不变，分别通入下列几组物质，达平衡时,容器内N2的百分含量也为a%的是A．3molH2和1molN2B．2molNH3和1molN2C．2molN2和3molH2D．0.1molNH3，0.95molN2和2.85molH2【答案】A、D。【解析】根据方程式2NH3N2+3H2，采用“一边倒”的极限法分析：A.将3molH2和1molN2完全转化为NH3，生成NH32mol与起始时反应物2molNH3相同；B.2molNH3和1molN2，比起始时2molNH3多了1molN2；C.将3molH2和2molN2转化为NH3时生成NH32mol，同时余1molN2，比起始时2molNH3多了1molN2；D.将0.95molN2和2.85molH2完全转化为NH3时生成NH31.9mol，再加上加入的0.1molNH3，共为2molNH3，与起始时2molNH3相同。故本题正确答案为A、D。【高清课堂：等效平衡ID：363511例4】【变式2】在一固定容积的密闭容器中，加入mmolA和nmolB，发生下列反应：mA(g)+nB(g)pC(g)，平衡时C的浓度为wmol/L。若维持容器体积和温度不变，起始时放入4amolA、bmolB、cmolC，要使平衡后C的浓度仍为wmol/L，则a、b、c必须满足的关系是【答案】BC【解析】本题要达等效平衡，需满足：根据方程式系数将起始量采用一边倒法归到同一半边后（左边或右边），对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同。类型二：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。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：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】在定温、定容下，建立起化学平衡状态，从化学方程式可以看出，这是一个化学反应前后气体分子数相等的可逆反应。根据“等价转换”法，通过反应的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量之比与原平衡相同，则达到平衡后与原平衡等效。①因为标准项中n（起始）：n（起始）：n（HBr平衡）=1：2：a，将n（H2起始）=2mol，n（Br2起始）=4mol，代入上式得n（HBr平衡）=2a。②参照标准项可知，n（HBr平衡）=0.5amol，需要n（H2起始）=0.5mol，n（Br2起始）=1mol，n（HBr起始）=0mol。而现在的起始状态，已有1molHBr，通过等价转换以后，就相当于起始时有0.5molH2和0.5molBr2的混合物，为使n（H2起始）：n（Br2起始）=1：2，则需要再加入0.5molBr2就可以达到了。故起始时H2和Br2的物质的量应为0mol和0.5mol。5③设起始时HBr的物质的量为xmol，转换成H2和Br2后，则H2和Br2的总量分别为（）mol和（）mol，根据，解得。设平衡时HBr的物质的量为ymol，则有，解得。【答案】举一反三：【变式1】在固定体积的密闭容器中，一定温度下，加入2molBr2和1molH2发生反应：H2(g)+Br2(g)2HBr达到平衡时，HBr的质量分数为W%；要相同条件下，按下列情况充入物质，达到平衡时，HBr的质量分数仍为W%的是：A、2molHBr；B、3molHBr；C、2molBr2+2molH2；D、1molBr2+2molHBr【答案】D【变式2】在一定温度下，一定体积的密闭容器中有如下平衡：H2(g)+I2(g)2HI(g)，已知H2和I2的起始浓度均为0.10mol/L，达平衡时HI的浓度为0.16mol/L，若H2和I2的起始浓度均变为0.20mol/L，则平衡时H2的浓度（mol/L）是（）A．0.16B．0.08C．0.04D．0.02【答案】C类型三：恒温恒压下，对于任意有气体参加的可逆反应，气体体系等效转化后，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。【高清课堂：等效平衡ID：363511例2】例3、恒温、恒压下，在一个容积可变的容器中发生如下反应：（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。6（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）此时剩余A的物质的量为（1－a）mol。（2）C的物质的量为3amol。（3）由于达到平衡时C的物质的量为3amol，故此平衡状态与（2）完全相同。若把C的物质的量完全转化为A和B，A、B的物质的量应与（2）完全相等。起始（mol）：x21将C转化为A、B（mol）：x+12+10平衡时（mol）：y3－3a3a据题意有：，解得；，解得y=3－3a。通过上述可知，平衡时B的物质的量为（3－3a）mol，由于该反应起始时投放的物质为A、B、C均有，即从中间状态开始达到平衡，故平衡可能向左、向右或不移动，也即3a可能大于、小于或等于1（不移动时，），故（3）中B的物质的量应为（丁）。（4）在（3）的平衡中，再加入3molC，所达到的平衡状态与（1）、（2）、（3）皆为等效状态，通过（1）可求出C的物质的量分数为，也就是在（3）的平衡状态时C的物质的量分数。举一反三：【变式1】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%。维持容器的压强和温度不变，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（或C的体积分数仍是a%）的是A．3molC+1molDB．1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molDC．1molA+0.5molB+1.5molCD．4molA+2molB【答案】ABD【解析