等效平衡專題講解

1、等效平衡專題講解Revised by Petrel at 2021高 考 化 學 等 效 平 衡 解 題 技 巧一、概念在一定條件（恒溫恒容或恒溫恒壓）下，同一可逆反應(yīng)體系，不管是從正 反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，在達到化學平衡狀態(tài)時，任何相同組分的 含量（體積分數(shù)、物質(zhì)的量分數(shù)等）均相同,這樣的化學平衡互稱等效半 衡（包括“相同的平衡狀態(tài)”）。概念的理解：（1）外界條件相同：通?？梢允呛銣?、恒容，恒溫、恒壓。（2）“等效平衡”與“完全相同的平衡狀態(tài)”不同：“完全相同的平衡狀 態(tài)”是指在達到平衡狀態(tài)時，任何組分的物質(zhì)的量分數(shù)（或體積分數(shù)）對 應(yīng)相等，并且反應(yīng)的速率等也相同，但各組分的物質(zhì)的量、

2、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(zhì)的量分數(shù)（或體積 分數(shù)）對應(yīng)相同，反應(yīng)的速率、壓強等可以不同。（3）平衡狀態(tài)只與始態(tài)有關(guān)，而與途徑無關(guān)，（如：無論反應(yīng)從正反應(yīng) 方向開始，還是從逆反應(yīng)方向開始投料是一次還是分成兒次反應(yīng)容器 經(jīng)過擴大一縮小或縮小一擴大的過程，）只要起始濃度相當，就達到相同 的平衡狀態(tài)。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類:恒溫恒容下對于反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的反應(yīng)來說（即VHO的體系）：等價轉(zhuǎn)化后，對應(yīng)各物質(zhì)起始投料的物質(zhì)的量與原平衡起始態(tài)相同。II類:恒溫恒容下對于反應(yīng)前后氣體體積沒有變化的反應(yīng)來說（即心0 的體

3、系）：等價轉(zhuǎn)化后，只要反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。III類：恒溫恒壓下對于氣體體系等效轉(zhuǎn)化后，只要反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。解題的關(guān)鍵，讀題時注意勾畫出這些條件，分清類別，用相應(yīng)的方法求解。我們常采用“等價轉(zhuǎn)換"的方法，分析和解決等效平衡問題二、例題解析I類：在恒溫恒容下，對于化學反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的可逆反應(yīng)，只 改變起始加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，如果通過可逆反應(yīng)的化學計量數(shù)之比換算成化學方程式的同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡相同，則兩平衡等效。例1：在一定溫度下，把2molSO2和lmolO2通入一定容積的

4、密閉容器中，發(fā)生如下反 應(yīng)2SO2 + O2-2SO3i當此反應(yīng)進行到一定程度時反應(yīng)混合物就處于化學平衡狀態(tài)。 現(xiàn)在該容器中維持溫度不變，令a、b、c分別代表初始時加入的的物質(zhì)的 量(mol)，如果a、b、c取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的相互關(guān)系，才能保證達到平 衡狀態(tài)時，反應(yīng)混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡完全相同。請?zhí)羁眨?1) 若 a=0, b=0,則 c=。(2) 若 a=0.5, 則 b=c=o(3) a、b、c的取值必須滿足的一般條件是, o (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)II類：在恒溫恒容下，對于反應(yīng)前后氣體體積不變的可逆反應(yīng)，只要反應(yīng)物(或

5、生成 物)的物質(zhì)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(yīng)：已知加入ImolH?和2molBr2時，達到平衡后生成amolHBr (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(shù)不變，對下列編號。的狀態(tài)，填寫下表中的 空白。III類：在恒溫恒壓下，改變起始時加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，只要按化學計量數(shù)之比換算成化 學方程式的同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，達到平衡狀態(tài)后與原平衡等效。例3：如圖所示，在一定溫度下，把2體積N?和6體積比通入一個帶有活塞的容積可 變的容器中，活塞的一端與大氣相通，容器中發(fā)生以下反應(yīng)：N?十3H2=

6、2NHs (正反 應(yīng)放熱)，若反應(yīng)達到平衡后，測得混合氣體的體積為7體積。據(jù)此回答下列問題：(1) 保持上述反應(yīng)溫度不變，設(shè)a、b、c分別代表初始加入的N?、出和NHs的體 積，如果反應(yīng)達到平衡后混合氣體中各氣體的體積分數(shù)仍與上述平衡相同，那么： 若a=l, c=2,則"。在此情況下，反應(yīng)起始時將向 傾“正”或“逆J反應(yīng)方向進行。 若需規(guī)定起始時反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行，則C的取值范圍是O(2) 在上述裝置中，若需控制平衡后混合氣體為6.5體積，則可采取的措施是原因是O例4：()恒溫、恒壓下，在一個容積可變的容器中發(fā)生如下反應(yīng)：(1) 若開始時放入ImolA和ImolB,達到平衡后，生成

7、amolC,這時A的物質(zhì)的量為mol。(2) 若開始時放入3molA和3molB,達到平衡后，生成C的物質(zhì)的量為 mol。(3) 若開始時放入xmolA. 2molB和ImolC,達到平衡后，A和C的物質(zhì)的量分別為ymol和3amol,則x=y=。平衡時，B的物質(zhì)的量 傾編號)。(甲)大于2mol (乙)等于2mol (丙)小于2mol (T)可能大于、等于或小于2mol(4) 若在(3)的平衡混合物中再加入3moIC,待再次達到平衡后，C的物質(zhì)的量分數(shù)是O(-)若維持溫度不變，在一個與(一)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)。(5) 開始時放入ImolA和ImolB到達平衡

8、后生成bmolC。將b與 小題中的a進行比較 (填編號)。甲)a>b (乙)a<b (丙)a=b (T)不能比較a和b的大小作出此判斷的理由是O例5、有兩個密閉容器A和B, A容器內(nèi)有一個移動的活塞能使容器內(nèi)保持恒 壓，B容器能保持恒容。起始時向這兩個容器中分別充入等量的體積比為2： 1的SO2和02的混合氣體，并使A和B的容積相等。在保持4000C的條件下使之發(fā)生如下反應(yīng)：2SO2+O2 = 2SO3。(1) 達到平衡時所需要的時間A容器比B容器，A容器 |I 中SO2的轉(zhuǎn)化率比B容器。AB(2) 達到(1)所述平衡后，若向兩容器中通入數(shù)量不多的等量氮氣，A容器 化學平衡移動，B

9、容器化學平衡移動。(3) 達到(1)所述平衡后，若向兩容器中通入等量的原反應(yīng)氣體，達到平衡 時，A容器SCh物質(zhì)的量分數(shù)；B容器中SOs的物質(zhì)的量分數(shù)。(填増大、減 小、不變)練習提高1、在一個固定體積的密閉容器中，加入2molA和ImolB,發(fā)生反應(yīng)：2A(g) + B(gr3C(g) + D(g)達平衡時，c(C)二wmol/L。若維持容器內(nèi)體積和溫度不變， 按下列四種配比作起始物質(zhì)，達平衡后，C濃度仍為wmol/L的是()A. ImolA + 0.5molB + 1.5molC + C.3molC + ImolD + lmolBD.3molC + ImolD2、在一固定體積的密閉容器中加

10、入2molA和ImolB發(fā)生反應(yīng)2A(g)+B(g)=4C(g)+D(s),達到平衡時C的濃度為wmol-L1.若維持容器的 體積和溫度不變，按下列五種配比方案作為反應(yīng)物，達平衡后，使C的濃度仍 為wmol-L'1的配比是()A . 4molA+2molBB . 4molC+1 molD+2molA+1 molBC . 4molC+1 molD+1 molBD . 4molC+l .5molDE.4molC+0.8molD3、在一定溫度下保持壓強相等的密閉容器中，充入ImolA、2molB發(fā)生A(g)+B(g) = 2C(g)+D(g),達到平衡時A的含量為w,下列物質(zhì)組合充入該容 器

11、中，A的含量仍為w的是()A.2molC+1 inolDB. 1 molB+2molC+1 molDC.l moIA+1 molBD. 1 mol A+4molB+4molC+2molD4、將2.0molSO2氣體和2.0molSO3氣體混合于固定體積的密閉容器中，在一定 條件下發(fā)生反應(yīng):2SO2(g) +02(g)=2SO3(g),達到平衡時SO3為nmolo在相 同溫度下，分別按下列配比在相同密閉容器中放入起始物質(zhì)，平衡時SO3等于 nmol的是()A. 1.6molSO2 + 0.3molO2 + + 1 .OmolO?+ 1 .OmolO? + + 0.5molO2 + l.OmolS

12、Ch5、在一定容密閉容器中，加入wmolA, nmolB發(fā)生下列反應(yīng):mA(氣)+nB(氣)=pC(氣)，平衡時C的濃度為wmol-L *,若維持容器體積和溫度不變，起始加入amolA,bmolB, cmolC,要使平衡后C的濃度仍為 vvmol-L-1,則:a、b、c必須滿足的關(guān)系是()A . a:b:c=m:n:pB . a:b=m:n ； ap/m+c=pC . mc/p+a=m ； nc/p+b=nD . a=m/3 ； b=n/3;c=p/36、某溫度下，在一容積可變的容器中，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4

13、mol。保持溫度和壓強 不變，對平衡混合物中三者的物質(zhì)的量做如下調(diào)整，可使平衡右移的是A .均減半 B .均加倍C .均增加ImolD .均減少lmol7、在一個真空固定體積的密閉容器內(nèi)，充入lOmolNz和30mo舊2,發(fā)生合成氨 反應(yīng)：N2 + 3H?=2NH兒在一定溫度下達到平衡，比的轉(zhuǎn)化率為25%O若在同一容器中充入NH3,欲達到平衡時的各成份的百分含量與上述平衡時相同，則起始時充入的NHs的物質(zhì)的量和達到平衡時NHs的轉(zhuǎn)化率是()A . 15mol25%B . 20mol50%C . 20mol75%D . 40mol80% 8、一定溫度下可逆反應(yīng):A(s) + 2B(g)2C(g)

14、 + D(g) ； H<0o 現(xiàn)將 lmolA 和2molB加入甲容器中，將4molC和2molD加入乙容器中，此時控制活塞P,使乙的容積為甲的2倍，“時兩容器內(nèi)均達到平衡狀態(tài)(如圖1所示，隔板K速率0甲容器I 1=7人圧)汁,i |門=認匚速率矽0不能移動)。下列說法正確的是()卩(正)"(迪讓乙容器"«門“ "tilXTU逆)(A)保持溫度和活塞位置不變，在甲中再加入lmolA和2molB,達到新的平衡后，甲中C的濃度是乙中C的濃度的2倍(B) 保持活塞位置不變，升高溫度，達到新的平衡后，甲、乙中B的體積分數(shù)均減少(C) 保持溫度不變，移動活塞

15、匕使乙的容積和甲相等，達到新的平衡后，乙中C的體積分數(shù)是甲中C的體積分數(shù)的2倍(D) 保持溫度和乙中的壓強不變，/2時分別向甲、乙中加入等質(zhì)量的氨氣后，甲、乙中反應(yīng)速率變化情況分別如圖2和圖3所示前的反應(yīng)速率變化已省 略)鏈接高考、1 - (2005年江蘇)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J%的是A . 2molCB . 2molA、ImolB 和 lmolHe (不參加反應(yīng))C . ImolB 和

16、ImolCD . 2molAx 3molB 和 3molC2. (2004年北京卷)在一定溫度下，一定體積的密閉容器中有如下平衡：已知出和12的起始濃度均為0.10/ r1時，達平衡時HI的濃度為0.16訕若比和I2的起始濃度均變?yōu)?.20加。/1 則平衡時訊的濃度(7WZ>/L-1 )是3 - (08全國I【卷)在相同溫度和壓強下，對反應(yīng)CO2(g) + H2(g) = CO(g) +H2O(g)進行甲、乙、丙、丁四組實驗，實驗起始時放入容器內(nèi)各組分的物質(zhì)的量見下表物質(zhì)物jCO2h2COH2O甲amolamolOmolOmol乙2amolamolOmolOmol丙OmolOmolamo

17、lAmolTamolOmolamolAmol上述四種情況達到平衡后，n(CO)的大小順序是()A.乙二丁丙二甲B.乙丁甲丙C. T 乙丙二甲D.T丙乙甲4 . (2004年全國)某溫度下在密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：2M(g)E2E (g) 若開始時只充入2molE (g),達平衡時，混合氣體的壓強比起始時增大了 20% ；若開始時只充入2molM和ImolN的混合氣體達平衡時M的轉(zhuǎn)化率為()A . 20%B . 40%C . 60%D . 80%參考答案一、例題講解1、解析：通過化學方程式：2SO2 + O22SO3可以看出，這是一個化學 反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不等的可逆反應(yīng)，在定溫、定容下建立的同

18、一化學平衡狀 態(tài)。起始時，無論怎樣改變6、$0$的物質(zhì)的量，使化學反應(yīng)從正反應(yīng)開 始，還是從逆反應(yīng)開始，或者從正、逆反應(yīng)同時開始，它們所建立起來的化學 平衡狀態(tài)的效果是完全相同的，即它們之間存在等效平衡關(guān)系。我們常采用“等 價轉(zhuǎn)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(yīng)是從逆反應(yīng)開始，通過化學方程式2SO2 + O22SO3可以看出，反應(yīng)從2molSO3開始，通過反應(yīng)的化學計量數(shù)之比換算成 旳2和6的物質(zhì)的量(即等價轉(zhuǎn)換)，恰好跟反應(yīng)從2molSO2和lmolO2的混合物開始是 等效的，故c=2。(2) 由于a=0.52,這表示反應(yīng)從正、逆反應(yīng)同時開始

19、，通過化學方程式2SO2 + O22SO3可以看出，要使0.5molSO2反應(yīng)需要同時加入0.25molO2才能進行， 通過反應(yīng)的化學計量數(shù)之比換算成SCh的物質(zhì)的量(即等價轉(zhuǎn)換)與0.5molSO3是等效 的，這時若再加入l5molSO3就與起始時加入2molSCh是等效的，通過等價轉(zhuǎn)換可知也與 起始時加入2molSO2和Imo©是等效的。故b=0.25, c=1.5o（3）題中要求2moISO2和ImolCh要與amolSCh、bmoIO2和cmolSCh建立等效平衡。C c 由化學方程式喬。2十02二2旳3可知，cmolSOs等價轉(zhuǎn)換后與cmolSO?和亍2等效，即是說，（a

20、+ c）mal S02 和e +與 amoisch、bmolO?和 cmolSCh等效，那么a + c = 2. b + - = 1也就是與2molSO2和lmolO?等效。故有22、解析：在定溫、定容下，H2（g）+ Br2（&）2HBr（g）建立起化學平衡狀態(tài)，從化 學方程式可以看出，這是一個化學反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等的可逆反應(yīng)。根據(jù)“等價轉(zhuǎn)換” 法，通過反應(yīng)的化學計量數(shù)之比換算成同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，則達到 平衡后與原平衡等效。 因為標準項中”（比起始）："訶巾起始）："（HBr平衡）=1 ： 2 ： a,將n （H： 起始）=2mol, n

21、（Ba起始）=4mol,代入上式得” （HBr平衡）=2a。 參照標準項可知，"（HBr平衡）=0.5amol,需要"（股起始）=0.5mol, n （Br?起 始）=lmol, n （HBr起始）=0molo而現(xiàn)在的起始狀態(tài)，已有ImolHBr,通過等價轉(zhuǎn)換以 后，就相當于起始時有0.5molH2和0.5molBr2的混合物，為使"（比起始）："（B“起 始）=1 ： 2,則需要再加入0.5molBr2就可以達到了。故起始時Hu和B。的物質(zhì)的量應(yīng)為 Omol 和 0.5mol。3）設(shè)起始時HBr的物質(zhì)的量為xmol,轉(zhuǎn)換成H?和后，則比和B“的總量m-

22、i- g -I- （mq蘭）:蘭）=1: 2分別為（2）咖1和（2 ） mol.根據(jù) 22 ，解得1: a = （m + Y y 2（g-2m）。設(shè)平衡時HBr的物質(zhì)的量為ymol,則有廿、解得y=a（g-m） c3、解析：化學反應(yīng)：N2+3H2F=2NH 3在定溫、定壓下進行，要使平衡狀 嘰）2=態(tài)與原平衡狀態(tài)等效，只要起始時駛（H2）6就可以達到。已知起始時各物質(zhì)的體積分別為1體積N2、b體積出和2體積卜舊九 根據(jù)“等價轉(zhuǎn)換”法，將2體積卜舊3通過反應(yīng)的化 學計量數(shù)之比換算成心和比的體積，則相當于起始時有（1+1）體積比和（b+3）體積 1+1 _ 2它們的比值為,解得b=3。因反應(yīng)前混合氣體為8體積，反應(yīng)后混合氣體為7體積，體積差為1體積，由差量法 可解出平衡時用3為1體積；而在起始時，卜舊3的體積為c=2體積，比平衡狀態(tài)時大，為 達到同一平衡狀態(tài)，用3的體積必須減小，所以平衡逆向移動。若需讓反應(yīng)逆向進行，由上述所求出的平衡時用3的體積為1可知，NH3的體積 必須大于1,最大值則為2體積血和6體積H?完全反應(yīng)時產(chǎn)生的卜舊3的體積，即為4體 積，則1 W。(2)由6.5<7可知，上述平衡應(yīng)向體積縮小的方向移動，亦即向放熱方向移動，所以 采取隆溫措施。4、解