1、例析等效平衡例析等效平衡一、概念在一定條件（恒溫恒容或恒溫恒壓）下，同一可逆反應體系，不管是從正反應開始，還是從逆反應開始，在達到化學平衡狀態時，任何相同組分的百分含量百分含量（體積分數、物質的量分數等）均相同，這樣的化學平衡互稱等效平衡（包括“相同的平衡狀態”） 。概念的理解：（1）外界條件相同：通常可以是恒溫、恒容，恒溫、恒壓。 （2） “等效平衡”與“完全相同的平衡狀態”不同：“完全相同的平衡狀態” 是指在達到平衡狀態時，任何組分的物質的量分數（或體積分數）對應相等，并且反應的速率等也相同，但各組分的物質的量、濃度可能不同。而“等效平衡”只要求平衡混合物中各組分的物質的量分數（或體積分數

2、）對應相同，反應的速率、壓強等可以不同（3）平衡狀態只與始態有關，而與途徑無關， （如：無論反應從正反應方向開始，還是從逆反應方向開始投料是一次還是分成幾次反應容器經過擴大縮小或縮小擴大的過程， ）只要起始濃度相當，就達到相同的平衡狀態。二、等效平衡的分類在等效平衡中比較常見并且重要的類型主要有以下三種： I I 類：恒溫恒容下類：恒溫恒容下對于反應前后氣體體積發生變化的反應來說（即V0 的體系）：等價轉化后，對應各物質起始投料的物質的量物質的量與原平衡起始態相同相同。II 類：恒溫恒容下類：恒溫恒容下對于反應前后氣體體積沒有變化的反應來說（即V=0 的體系）：等價轉化后，只要反應物（或生成物

3、）的物質的量的比例物質的量的比例與原平衡起始態相同，兩平衡等效。IIIIII 類：恒溫恒壓下類：恒溫恒壓下對于氣體體系等效轉化后，要反應物（或生成物）的物質的量的比例物質的量的比例與原平衡起始態相同，兩平衡等效。解題的關鍵，讀題時注意勾畫出這些條件，讀題時注意勾畫出這些條件，分清類別，用相應的方法求解。我們常采用“等價轉換”的方法，分析和解決等效平衡問題三、例題解析I I 類：類： 在恒溫恒容下恒溫恒容下，對于化學反應前后氣體體積發生變化的可逆反應，只改變起始加入物質的物質的量，如果通過可逆反應的化學計量數之比換算成化學方程式的同一邊物質的物質的量與原平衡相同，則兩平衡等效。例 1：在一定溫度

4、下，把 2mol SO2和 1mol O2通入一定容積的密閉容器中，發生如下反應，當此反應進行到一定程度時反應混合物就處于化學平衡狀態。現在該容器中維持22OSO23SO2溫度不變，令 a、b、c 分別代表初始時加入的的物質的量（mol） ，如果 a、b、c 取不同的322SOOSO、數值，它們必須滿足一定的相互關系，才能保證達到平衡狀態時，反應混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡完全相同。請填空：（1）若 a=0，b=0，則 c=_。（2）若 a=0.5，則 b=_，c=_。（3）a、b、c 的取值必須滿足的一般條件是_，_。 （請用兩個方程式表示，其中一個只含 a 和 c，另一個只含 b

5、 和 c）解析：通過化學方程式：可以看出，這是一個化學反應前后氣體分子數不等的22OSO23SO2可逆反應，在定溫、定容下建立的同一化學平衡狀態。起始時，無論怎樣改變的物質的量，322SOOSO、使化學反應從正反應開始，還是從逆反應開始，或者從正、逆反應同時開始，但它們所建立起來的化學平衡狀態的效果是完全相同的，即它們之間存在等效平衡關系。我們常采用“等價轉換”的方法，分析和解決等效平衡問題。（1）若 a=0，b=0，這說明反應是從逆反應開始，通過化學方程式可以看出，22OSO23SO2反應從 2mol SO3開始，通過反應的化學計量數之比換算成和的物質的量（即等價轉換） ，恰好跟2SO2O反

6、應從 2mol SO2和 1mol O2的混合物開始是等效的，故 c=2。（2）由于 a=0.52，這表示反應從正、逆反應同時開始，通過化學方程式可以22OSO23SO2看出，要使 0.5 mol SO2反應需要同時加入 0.25mol O2才能進行，通過反應的化學計量數之比換算成 SO3的物質的量（即等價轉換）與 0.5 mol SO3是等效的，這時若再加入 1.5 mol SO3就與起始時加入 2 mol SO3是等效的，通過等價轉換可知也與起始時加入 2 mol SO2和 1mol O2是等效的。故 b=0.25，c=1.5。（3）題中要求 2mol SO2和 1mol O2要與 a m

7、ol SO2、b mol O2和 c mol SO3建立等效平衡。由化學方程式可知，c mol SO3等價轉換后與 c mol SO2和等效，即是說，22OSO23SO22Omol2c和與 a mol SO2、b mol O2和 c mol SO3等效，那么也就是與 2mol SO2和2SOmol) ca ( 2Omol)2cb( 1mol O2等效。故有。12cb2ca，II 類：類： 在恒溫恒容下恒溫恒容下，對于反應前后氣體體積不變的可逆反應，只要反應物（或生成物）的物質的量之比與原平衡相同，則兩平衡等效。例 2：在一個固定容積的密閉容器中，保持一定的溫度進行以下反應：)g(Br)g(H2

8、)g(HBr2已知加入 1mol H2和 2mol Br2時，達到平衡后生成 a mol HBr（見下表已知項） ，在相同條件下，且保持平衡時各組分的體積分數不變，對下列編號的狀態，填寫下表中的空白。起始狀態時物質的量 n（mol） H2 Br2 HBr 平衡時 HBr的物質的量n（mol） 已知 編號 1 2 0 a 2 4 0 1 0.5a m g(g2m) 解析：在定溫、定容下，建立起化學平衡狀態，從化學方程式可以看出，)g(Br)g(H22)g(HBr2這是一個化學反應前后氣體分子數相等的可逆反應。根據“等價轉換”法，通過反應的化學計量數之比換算成同一邊物質的物質的量之比與原平衡相同，

9、則達到平衡后與原平衡等效。因為標準項中 n（起始）：n（起始）：n（HBr 平衡）=1：2：a，將 n（H2起始）2H2Br=2mol，n（Br2起始）=4mol，代入上式得 n（HBr 平衡）=2a。參照標準項可知，n（HBr 平衡）=0.5a mol，需要 n（H2起始）=0.5mol，n（Br2起始）=1mol，n（HBr 起始）=0mol。而現在的起始狀態，已有 1mol HBr，通過等價轉換以后，就相當于起始時有 0.5 mol H2和 0.5 mol Br2的混合物，為使 n（H2起始）：n（Br2起始）=1：2，則需要再加入 0.5 mol Br2就可以達到了。故起始時 H2和

10、Br2的物質的量應為 0mol 和 0.5mol。設起始時 HBr 的物質的量為 x mol，轉換成 H2和 Br2后，則 H2和 Br2的總量分別為（）mol2xm 和（）mol，根據，解得。設平衡時 HBr 的物質的量為 y mol，2xg 2:1)2xg( : )2xm()m2g(2x則有，解得。y: )2xm(a:1)mg(ayIIIIII 類：類： 在恒溫恒壓下恒溫恒壓下，改變起始時加入物質的物質的量，只要按化學計量數之比換算成化學方程式的同一邊物質的物質的量之比與原平衡相同，達到平衡狀態后與原平衡等效。例 3：如圖所示，在一定溫度下，把 2 體積 N2和 6 體積 H2通入一個帶有

11、活塞的容積可變的容器中，活塞的一端與大氣相通，容器中發生以下反應：（正反應放熱） ，若反應達到平衡后，22H3N 3NH2測得混合氣體的體積為 7 體積。據此回答下列問題： N2 2 體積 H2 6 體積 （1）保持上述反應溫度不變，設 a、b、c 分別代表初始加入的 N2、H2和 NH3的體積，如果反應達到平衡后混合氣體中各氣體的體積分數仍與上述平衡相同，那么：若 a=1，c=2，則 b=_。在此情況下，反應起始時將向_（填“正”或“逆” ）反應方向進行。若需規定起始時反應向逆反應方向進行，則 c 的取值范圍是_。（2）在上述裝置中，若需控制平衡后混合氣體為 6.5 體積，則可采取的措施是_

12、，原因是_。解析：（1）化學反應：在定溫、定壓下進行，要使平衡狀態與原平衡狀態等22H3N 3NH2效，只要起始時就可以達到。已知起始時各物質的體積分別為 1 體積 N2、b 體積 H2和 2 體積62)H(V)N(V22。根據“等價轉換”法，將 2 體積通過反應的化學計量數之比換算成和的體積，則相當3NH3NH2N2H于起始時有（1+1）體積和（b+3）體積，它們的比值為，解得 b=3。2N2H623b11因反應前混合氣體為 8 體積，反應后混合氣體為 7 體積，體積差為 1 體積，由差量法可解出平衡時為 1 體積；而在起始時，的體積為 c=2 體積，比平衡狀態時大，為達到同一平衡狀態，的3

13、NH3NH3NH體積必須減小，所以平衡逆向移動。若需讓反應逆向進行，由上述所求出的平衡時的體積為 1 可知，的體積必須大于 1，3NH3NH最大值則為 2 體積和 6 體積完全反應時產生的的體積，即為 4 體積，則。2N2H3NH2c1（2）由 6.5b（乙）ab，即應填（甲） 。針對訓練：針對訓練：1、在 t時，向 2L 密閉容器中放入 1molA 和 1molB，發生下列反應：A（g）+B（g） C（g）+2D（g） ，平衡時 C 的含量為 m%，保持其他條件不變，若按下列配比將物質放入容器中達到平衡時，C 的含量仍為 m%的是 （ ） A、2molA 和 1molB B、2molD 和

14、A、B、C 各 1molC、1molC 和 2molD D、1molC 和 1molD2、在一定溫度下，把 2mol SO2和 1mol O2通入一個一定容積的密閉容器里，發生如下反應：2SO2 +O2 2 SO3,當此反應進行到一定程度時，反應混合物就處于化學平衡狀態。現在該容器中維持溫度不變，令 a、b、c 分別代表初始加入的 SO2、O2和 SO3的物質的量（mol） 。如 a、b、c 取不同的數值，它們必須滿足一定的相互關系，才能保持達到平衡時，反應混合物中三種氣體的體積分數仍和上述平衡時的完全相同。請填寫下列空白：若 a=0,b=0,則 c= _。若 a=0.5,則 b= _ 和 c

15、= _。a、b、c 必須滿足的一般條件是（請用兩個方程式表示，其中一個只含 a 和 c，另一個只含 b 和c）： _。 答案：（1）2mol （2）b=0.25mol，c=1.5mol（3）a+c=2 b+c/2=1（或 2b+c=2）3、在一個固定體積的密閉容器中，加入 2mol A 和 1mol B，發生反應：2A(g)B(g) 3C(g)D(g) 達平衡時，c (C)W mol/L。若維持容器內體積和溫度不變，按下列四種配比作起始物質，達平衡后，C 濃度仍為 W mol/L 的是（ ） （A）1mol A0.5mol B1.5mol C0.5 D （B）2mol A1mol B3mol

16、C1mol D （C）3mol C1mol D1mol B （D）3mol C1mol D4、在一恒溫恒容密閉容器中，A、B 氣體可建立如下平衡： 2A(g)+2B(g) C(g)+3D(g)現分別從兩條途徑建立平衡：. A、B 的起始量均為 2mol；. C、D 的起始量分別為 2mol 和 6mol。下列敘述不正確的是：-（ ）A、兩途徑最終達到平衡時，體系內混合氣體的百分組成相同B、兩途徑最終達到平衡時，體系內混合氣體的百分組成不同C、達到平衡時，途徑的 和途徑體系內混合氣體平均相對分子質量相同D、達到平衡時，途徑的氣體密度為途徑密度的 1/25、在一個 1L 的密閉容器中，加入 2mo

17、lA 和 1molB ，發生下述反應：2A(g)+2B(g) 3C(g)+D(g)達到平衡時，C 的濃度為 1.2mol/L , C 的體積分數為 a% 。維持容器的體積和溫度不變，按下列配比作為起始物質，達到平衡后，C 的濃度仍是 1.2mol/L 的是 （ ）A、3mol C+1mol D B、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol DC、1mol A+0.5mol B+1.5mol C D、4mol A+2mol B6、在一固定容積的密閉容器中充入 2molA 和 1molB，發生反應：2A(氣)+B(氣) xC(氣),達到平衡后，C 的體積分數為 W%。若維持容

18、器體積和溫度不變，按 0.6molA、0.3molB 和 1.4molC 為起始物質，達到平衡后，C 的體積分數仍為 W%，則 x 值為 （ ） A、1 B、2 C、3 D、47、在一個 1L 的密閉容器中，加入 2molA 和 1molB ，發生下述反應：2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g)達到平衡時，C 的濃度為 1.2mol/L , C 的體積分數為 a% 。維持容器的壓強和溫度不變，按下列配比作為起始物質，達到平衡后，C 的濃度仍是 1.2mol/L（或 C 的體積分數仍是 a%）的是 （ ）A、3mol C+1mol D B、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0

19、.5mol DC、1mol A+0.5mol B+1.5mol C D、4mol A+2mol B8、在恒溫、恒壓的條件下，向可變容積的密閉容器中充入 3LA 和 2LB，發生如下反應：3A（氣）+2B（氣） xC（氣）+yD(氣)達到平衡時，C 的體積分數為 m%。若維持溫度壓強不變，將 0.6LA 、0.4LB、4LC、0.8LD 作為起始物質充入密閉容器中,達到平衡時 C 的體積分數仍為 m%,則 X、Y 的值分別為 （ ）A x=3 y=1 B x=4 y=1 C x=5 y =1 D x=10 y=2 9、在一個容積固定的密閉容器中充入 1molHI，建立如下平衡：H2（g）+I2 （g） 2HI（g） ，測得 HI 的轉化率為 a%。其他條件不變，在上述平衡體系中再充入 1molHI，待平衡建立時 HI 的轉化率為 b%，則a、b 的關系為 （ ）A.ab B.ab C.a=b D.無法確定10、一個真空密閉恒容容器中盛有 1molPCl5，加熱到 200發生如下反應：PCl