等效平衡例題解析

1、 等效平衡一、等效平衡的原理 在一定條件（定溫、定容或定溫、定壓）下，只是起始加入情況不同的同一可逆反應(yīng)達到平衡后，任何相同組分的物質(zhì)的量分數(shù)（或體積分數(shù)）均相同，這樣的化學(xué)平衡互稱等效平衡。 二、等效平衡的建立 化學(xué)平衡狀態(tài)的建立與條件（如濃度、溫度、壓強等）有關(guān)，而與建立平衡時的途徑無關(guān)，因而同一可逆反應(yīng)，從不同的狀態(tài)開始，只要達到平衡時的條件（濃度、溫度、壓強等）完全相同，則可形成等效平衡。如常溫常壓下，可逆反應(yīng)： 2SO2 + O2 2 SO3 2mol 1mol 0 0 0 2mol 1mol 0.5mol 1mol 從正反應(yīng)開始，從逆反應(yīng)開始，從正、逆反應(yīng)同時開始，由于、三種情況如

2、果按方程式的化學(xué)計量數(shù)比折算成同一方向的反應(yīng)物，對應(yīng)各組分的物質(zhì)的量均相等如將、折算為，因此三者為等效平衡。 三、等效平衡的規(guī)律 1、 定溫、定容條件下的等效平衡 類：在定溫、定容條件下，對于反應(yīng)前后氣體化學(xué)計量數(shù)不相等的可逆反應(yīng)，只改變起始時加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，若通過可逆反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比換算成同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量，所得反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量與原起始量對應(yīng)相同，則兩平衡等效。 類：在定溫、定容條件下，對于反應(yīng)前后氣體化學(xué)計量數(shù)相等的可逆反應(yīng)，只改變起始時加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，若通過可逆反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比換算成同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量，所得反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量之比與原起始量之比對應(yīng)

3、相同，則兩平衡等效。 2、 定溫、定壓條件下的等效平衡 在定溫、定壓條件下，對于反應(yīng)前后氣體化學(xué)計量數(shù)任意型的可逆反應(yīng)，只改變起始時加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，若通過可逆反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比換算成同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量，所得反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量之比與原起始量之比對應(yīng)相同，則兩平衡等效。 四、等效平衡的解題思想極值法 無論平衡從哪個方向建立，在判斷時，都可以根據(jù)題給條件，把生成物全部推算成反應(yīng)物或把反應(yīng)物全部推算成生成物，再與平衡開始時加入的物質(zhì)的量相比較。 推算公式是：某反應(yīng)物的物質(zhì)的量變成生成物而消耗了該反應(yīng)物的物質(zhì)的量=原來該反應(yīng)物的物質(zhì)的量 理解了上述等效平衡的概念和建立方法，就能順利應(yīng)用

4、到實際的解題中。 五、等效平衡的應(yīng)用 等效平衡的應(yīng)用通常有三類，第一類是改變起始加入量，第二類是反應(yīng)物分批加入，第三類是等效平衡的綜合應(yīng)用，現(xiàn)就此例析如下。 1、改變起始加入量時有關(guān)等效平衡的計算 改變起始加入量判斷平衡時體積分數(shù)的大小例1（2005年江蘇化學(xué)卷，18題）一定溫度下，在恒容密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：2A(g)+B(g)3C(g)，若反應(yīng)開始時充入2molA和2molB，達到平衡后A的體積分數(shù)為a%。其他條件不變時，若按下列四種配比作為起始物質(zhì)，平衡后A的體積分數(shù)大于a%的是 ( )A、2molC B、2molA、1molB和1molHe（不參加反應(yīng)） C、1molB和1molC

5、D、2molA、3molB和3 molC 解析：本題考查了上述“定溫、定容”條件下的等效平衡規(guī)律中的第2類等效平衡問題。首先把各選項中的C都折算成A和B，再與題干相比較。選項A中把“2molC”完全轉(zhuǎn)化為“4/3molA和2/3molB”，可設(shè)想分兩步進行，第一次先加入4/3molA和4/3molB，與題干中比例一致，與原平衡等效，平衡后A的體積分數(shù)為a%，第二次再移走2/3molB，會使平衡逆向移動，A的物質(zhì)的量增加（但總物質(zhì)的量減?。?，故平衡后A的體積分數(shù)大于a%；選項B中所充入的“1molHe”不能改變各組分分壓，對平衡無影響，只需分析加入“2molA、1molB”的情況即可，其分析原理

6、與選項A類似，故平衡后A的體積分數(shù)也大于a%；選項C中把“1molB和1molC” 完全轉(zhuǎn)化為“4/3molA和5/3molB”，也可假設(shè)分批加入，第一次先加入4/3molA和4/3molB，與原平衡等效，平衡后A的體積分數(shù)為a%，第二次再加入1/3molB，會使平衡正向移動，A的物質(zhì)的量減?。ǖ偽镔|(zhì)的量增加），故平衡后A的體積分數(shù)小于a%；選項D中把“2molA、3molB和3 molC” 完全轉(zhuǎn)化為“4molA和4molB”，與原平衡等效，平衡后A的體積分數(shù)為a%。故符合題意的為AB。 改變起始加入量時計算平衡時物質(zhì)的量濃度大小例2(2004年北京理綜卷，14題)在一定溫定容的密閉容器中

7、有如下平衡：H2(g)+I2(g) 2HI(g)，已知H2和I2的起始濃度均是0.10mol/L，達到平衡時HI的濃度為0.16 mol/L，若H2和I2的起始濃度均變?yōu)?.20mol/L時，則平衡時的H2濃度(mol/L)是 （ ）A、0.16mol/L B、0.08mol/L C、0.04mol/L D、0.02mol/L解析此題仍運用等效平衡規(guī)律處理，仍假設(shè)第一種情況的反應(yīng)體系的體積為VL，第二種情況的反應(yīng)體系的體積為2VL，則在等溫條件下，兩者建立等效平衡。其中H2的平衡濃度相同，為0.02mol/L（由第一種情況平衡時，HI濃度為0.16mol/L，可推知H2轉(zhuǎn)化濃度為0.08mol

8、/L，則剩余濃度為0.02mol/L得）。這樣，由第二種情況的反應(yīng)體積為2VL壓縮到VL時，平衡不移動，但H2、I2和HI的濃度均增大2倍，所以H2的平衡濃度則為0.04mol/L。應(yīng)選C。 利用等效平衡討論可逆反應(yīng)化學(xué)計量數(shù)例3、在一固定體積的密閉容器中，充入2molA和1molB，發(fā)生反應(yīng)2A(g)+B(g)xC(g)，達平衡后，C的體積分數(shù)為W%，若維持容器容積和溫度不變，按0.6molA、0.3molB和1.4molC為起始配比投入，達平衡后，C的體積分數(shù)也為W%，則x的值為 （ ）A、1 B、2 C、3 D、4解析看題意多數(shù)學(xué)生認為這是“恒溫恒容”條件下的等效平衡問題，常用極端假設(shè)法

9、，即完全推算到A、B這兩種反應(yīng)物一端，即有0.6+1.4×2/x=2，或0.3+1.4×1/x=1，得x=2，應(yīng)選B。然而還應(yīng)考慮到等效平衡的另一種情況，即定溫、定容條件下對于反應(yīng)前后氣體化學(xué)計量數(shù)不變的可逆反應(yīng)，只要反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量之比與原起始量之比對應(yīng)相同，則兩平衡等效，即為當(dāng)x=3時的情況，因此本題正確答案應(yīng)為B、C。 2、反應(yīng)物分批加入時有關(guān)等效平衡的計算 反應(yīng)物分批加入時判斷平衡移動方向例4（2003年全國新課程卷，12題）某溫度下，在一容器可變的容器中，反應(yīng)2A(g)+B(g)2C(g)達到平衡時，A、B和C的物質(zhì)的量分別為4mol、2mol和4mo

10、l。保持溫度和壓強不變，對平衡混合物中三者的物質(zhì)的量作如下調(diào)整，可使平衡右移的是 （ ）A、均減半 B、均加倍 C、均增加1mol D、均減小1mol解析本題考查了上述規(guī)律中“定溫、定壓”條件下的等效平衡問題。選項A、B中三者比例為2：1：2，與題中比例一致，為等效平衡，平衡不移動。C可設(shè)想為兩步加入，第一次加入1molA、0.5molB、1molC，此時平衡不移動，第二次再加入0.5molB（此法與一次性各加入1mol等效），提高反應(yīng)物B的濃度，平衡向右移動。D中均減小1mol，也可設(shè)想為兩步進行，先將A減小1mol，B減小0.5mol，C減小1mol，此時平衡不移動，再將B減小0.5mol

11、，降低反應(yīng)物B的濃度，平衡向左移動，故本題應(yīng)選C。 反應(yīng)物分批加入時判斷平衡時體積分數(shù)的大小例5（2004年廣東化學(xué)卷，5題）在恒溫時，一固定容積的容器內(nèi)發(fā)生如下反應(yīng)：2NO2(g)N2O4(g)達到平衡時，再向容器中通入一定量的NO2，重新達到平衡后，與第一次平衡時相比，NO2體積分數(shù) （ ）A、不變 B、增大 C、減小 D、無法判斷解析有關(guān)“等效平衡”問題，一般都假設(shè)過程：設(shè)原平衡在建立前初始時，只放入NO2其物質(zhì)的量是amol，此時容器的體積為VL，再加入的NO2是namol，此時容器的體積為(1+n)VL，兩種情況下在等溫等壓條件下建立的平衡狀態(tài)是相同的（即等效平衡），此時NO2的體積

12、分數(shù)相同。再把容器的體積由(1+n)VL壓縮為VL時（因為題設(shè)條件是等溫等容，所以需把假設(shè)過程的虛設(shè)體積恢復(fù)至原體積），該可逆反應(yīng)的原平衡會發(fā)生正向移動，再建立新的平衡狀態(tài)，此時反應(yīng)物NO2的體積分數(shù)會比原平衡減小。故應(yīng)選C。 3、等效平衡的綜合應(yīng)用例6（2003年江蘇化學(xué)卷，26題）. 恒溫、恒壓下，在一個可變?nèi)莘e的容器中發(fā)生如下反應(yīng)：A(g)+B(g) C(g)若開始時放入1molA和1molB，到達平衡后，生成amolC，這時A的物質(zhì)的量為 mol。若開始時放入3molA和3 molB，到達平衡后，生成C的物質(zhì)的量為 mol。若開始時放入xmolA、2 molB和1molC，到達平衡后，

13、A和C的物質(zhì)的量分別是ymol和3amol，則x = mol，y = mol平衡時，B的物質(zhì)的量 （選填一個編號）。（甲）大于2mol （乙）等于2mol （丙）小于2mol （?。┛赡艽笥?，等于或小于2mol作出判斷的理由是 。若在的平衡混合物中再加入3molC，待再次達到平衡后，C的物質(zhì)的量分數(shù)是 。. 若維持溫度不變，在一個與反應(yīng)前起始體積相同、且容積固定的容器中發(fā)生上述反應(yīng)。開始時放入1molA和1molB到達平衡后生成bmolC。將b與小題中的a進行比較 （選填一個編號）。（甲）ab （乙）ab （丙）a=b （?。┎荒鼙容^a和b的大小作出此判斷的理由是 。解析本題綜合考查了恒容和恒

14、壓兩種情況下的等效平衡。中的后三問都是考查恒溫、恒壓下的等效平衡。、由反應(yīng)A(g)+B(g) C(g)知，反應(yīng)到達平衡后，若有amol的C生成，則必有amol的A消耗，此時剩余A的物質(zhì)的量為（1a）mol。起始量改為3molA和3 molB，相當(dāng)于3個1molA和1molB，或理解為需將容器擴大為原來的3倍，才可保持恒溫、恒壓。根據(jù)第問答案，C的物質(zhì)的量為3amol。因而可確定，在定溫定壓的條件下起始量為3molA、 3molB和0molC與1molA 、1molB和0molC為等效平衡。所以這兩種狀態(tài)達到平衡時C的體積分數(shù)一定相同，因而狀態(tài)下，A、B、C的物質(zhì)的量都是狀態(tài)下的3倍。將狀態(tài)與狀

15、態(tài)看成是等效平衡，把xmolA、2 molB和1molC全部轉(zhuǎn)換成反應(yīng)物，為(x+1)molA、3molB、0molC，故可求出x=2mol，平衡時A、B、C的物質(zhì)的量與狀態(tài)相同，故反應(yīng)后A的物質(zhì)的量y=(33a)mol，B的物質(zhì)的量為(33a)mol，而(33a)與2大小比較，完全取決于a的數(shù)值。若a1/3，則n(B)2mol；若a=1/3，則n(B)=2mol；若a1/3，則n(B) 2mol，故答案為“丁”。根據(jù)化學(xué)方程式，狀態(tài)中，2molA、2molB和1molC等效于3molA、 3molB和0molC，在此平衡混合氣體中再加入3molC，相當(dāng)于6molA、 6molB和0molC，達到平衡時C的物質(zhì)的量分數(shù)是多少，根據(jù)上述規(guī)律，應(yīng)與1molA、1molB和0molC中的C的物質(zhì)的量分數(shù)相同。 A(g) + B(g) C(g)起始量： 1mol 1mol 0mol平衡量： 1amol 1amol amol故C的物質(zhì)的量分數(shù)為a/(2a)。是考查恒溫、恒容下的等效平衡。因此時容器的容積不變，而中容器的容積縮小，小題中容器相當(dāng)于在的基礎(chǔ)上減小壓力，使所給平衡向逆反應(yīng)方向移動，故反應(yīng)達到平衡后ab，故答案為（乙）。答案（1a） 3a 2 33a (丁)理由若3a1，B的物質(zhì)的量小