等效平衡原理及規(guī)律

1、等效平衡原理及規(guī)律一、等效平衡原理在一定條件(定溫、定壓或定溫、定容)下，對于同一可逆應(yīng)，只要起始時加入物質(zhì)的物質(zhì)的量不同，而達(dá)到平衡時，同種物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(或體積分?jǐn)?shù))相同，這樣的平衡稱為等效平衡。如，常溫常壓下，可逆反應(yīng)：2SO2 + O2 2SO3 SO2、O2、SO2的物質(zhì)的量分別為2mol 1mol 0mol0mol 0mol 2mol 0.5mol 0.25mol 1.5mol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、三種情況如果按方程式的計量關(guān)系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二、等效平衡規(guī)律根據(jù)反應(yīng)

2、條件(定溫、定壓或定溫、定容)以及可逆反應(yīng)的特點(反應(yīng)前后氣體分子數(shù)是否相等)，可將等效平衡問題分成三類：I.在恒溫、恒容條件下，對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的可逆反應(yīng)只改變起始時加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，如通過可逆反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)比換算成同一半邊的物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡相同，則兩平衡等效。 例1在一固定體積的密閉容器中，加入2 mol A和1 mol B發(fā)生反應(yīng)2A(g)+B(g)3C(g)+D(g)，達(dá)到平衡，c的濃度為w mol/L。若維持容器體積和溫度不變，下列四種配比作為起始物質(zhì)，達(dá)平衡后，c的濃度仍為w mol/L的是A. 4 mol A +2 mol B B. 1 mol A+0.5 m

3、ol B+1.5 mol C+0.5 mol DC. 3 mol C+1 mol D +1 mol B D. 3 mol C+1 mol D解析：根據(jù)題意: 2A(g)+B(g)=3C(g)+D(g) (反應(yīng)1)<=> 2A(g)+B(g)=3C(g)+ D(g)(反應(yīng)2)2mol1mol 00 0 03mol 1mol2A(g)+B(g)=3C(g)+D(g) (反應(yīng)3)<=> 2A(g)+B(g)= 3C(g) + D(g)(反應(yīng)4)1mol0.5mol 000 0 1.5mol0.5mol所以，以3 mol C+1 mol D或以1mol A+0.5 mol B+

4、1.5mol C+0.5 mol D作為起始物質(zhì)均可形成與反應(yīng)（1）等效的平衡。答案：BD解題規(guī)律：此種條件下，只要改變起始加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，若通過可逆反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比換算成同一半邊的物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡相同，則兩平衡等效(此種情況下又稱等同平衡，此法又稱極限法)。II.在恒溫、恒容條件下，對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng)，只要反應(yīng)物(或生成物)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，則兩平衡等效。例2恒溫恒容下，可逆反應(yīng)2HIH2+I2（氣）達(dá)平衡。下列四種投料量均能達(dá)到同一平衡，請?zhí)顚懀浩鹗紶顟B(tài)物質(zhì)的量n/mol平衡時HI的物質(zhì)的量n/molH2I2HI120a24010.5amg(g2m

5、)解析：題干n(H2)起始:n(I2)起始:n(HI)平衡=1:2:a<=>2:4:2a n(HI)平衡=2a根據(jù)反應(yīng)：2HIH2+I2（氣），起始狀態(tài)1mol HI<=>0.5molH2+0.5molI2根據(jù)題干n(H2)起始:n(I2)起始:n(HI)平衡=1:2:a則 n(H2)起始:n(I2)起始:n(HI)平衡=0.5:1:0.5a則H2和I2原有物質(zhì)的量應(yīng)為0和1-0.5=0.5mol設(shè)起始HI為x mol x mol HI<=>0.5x molH2+0.5x molI2n(H2)起始=(m+0.5x) mol n(I2)起始=(g+0.5x)

6、mol又n(H2)起始:n(I2)起始=(m+0.5x): (g+0.5x)=1:2 x=2(g-2m)設(shè)n(HI)平衡為ymol，則n(I2)起始: n(HI)平衡=2:a= (g+0.5x):y y=(g-m)a解題規(guī)律：此條件下，只要換算到同一半邊時，反應(yīng)物(或生成物)的物質(zhì)的量 的比例與原平衡相等，則兩平衡等效。 III.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(xué)計量數(shù)換算成同一半邊的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，則達(dá)平衡后與原平衡等效。反之，等效平衡時，物質(zhì)的量之比與原建立平衡時相同。例3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)：（氣）（氣）（氣）（）若開始時

7、放入1 mol A和1 mol B，到達(dá)平衡后，生成a mol C，這時的物質(zhì)的量為_mol。（）若開始時放入3 mol A和3 mol B，到達(dá)平衡后，生成的物質(zhì)的量為_mol；（）若開始時放入x mol A、2 mol B和1 mol C，到達(dá)平衡后，A和C的物質(zhì)的量分別是y mol和3a mol，則x=_mol，y=_mol。平衡時，B的物質(zhì)的量_（甲）大于2 mol（乙）等于2 mol（丙）小于2 mol（丁）可能大于、等于或小于2 mol作出此判斷的理由是_。（）若在（）的平衡混合物中再加入3 molC，待再次到達(dá)平衡后，C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是_。II若維持溫度不變，在一個與（）反應(yīng)前起

8、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1 mol A和1 mol B到達(dá)平衡后生成b mol C。將b與（）小題中的a進(jìn)行比較_（甲）a<b（乙）a>b（丙）a=b（丁）不能比較a和b的大小作出此判斷的理由是_。解析：（1）利用關(guān)于化學(xué)平衡計算的三步驟解題法可以算出答案（1a）mol；（2）適用上面等效平衡規(guī)律c，由于開始加入的物質(zhì)的量之比相等都為3，兩平衡等效且平衡時各物質(zhì)的量均為原來的3倍，所以生成C的物質(zhì)的量為3a；（3）平衡時C的物質(zhì)的量為3a與第（2）題平衡時C的物質(zhì)的量相等，屬于絕對量相等的等效平衡，相當(dāng)于開始加入了3molX和3molY，可計算出X=

9、2mol，Y=（33a）mol。若平衡時C的物質(zhì)的量為3a大于C的起始物質(zhì)的量1mol，則反應(yīng)正向進(jìn)行，平衡時B的物質(zhì)的量n（B）<2mol；同理可知：3a=1,n（B）=2mol；3a<1,n（B）>2mol，所以選??；（4）由于生成物只有C一種，因此在恒溫、恒壓下無論加入多少C，平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)都不變，所以再次到達(dá)平衡后，C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是a/（2a）；（5）當(dāng)改變條件，使成為恒溫恒容時，由于該反應(yīng)是一分子數(shù)目減少的反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，容器內(nèi)的壓強在減少，（5）相對于（1）而言，可以等效看成（1）達(dá)到平衡后，再將容器體積擴大，則平衡向左移動，C的百分含量降低，

10、故ba解題規(guī)律：此條件下，只要按化學(xué)計量數(shù)換算到同一半邊后，各物質(zhì)的量之比與原平衡相等，則兩平衡等效。訓(xùn)練題：1.在一定溫度下，把2molSO2和1molO2通入某固定容積的密閉容器中，在催化劑存在下發(fā)生反應(yīng)2SO2（g）+O2（g） 2SO3（g），當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時，反應(yīng)混合物中SO3的體積分?jǐn)?shù)為91%，現(xiàn)維持容器內(nèi)溫度不變，令a、b、c分別代表初始加入的SO2、O2、SO3的物質(zhì)的量，若達(dá)到平衡時，SO3的體積分?jǐn)?shù)仍為91%，則a、b、c的值可以是下列各組中的（ ） A.2、1、2 B.0、0、1 C.1、0.5、1 D.1、0.5、22.在一定溫度下，向密閉容器中充入1.0molN2和3

11、.0molH2，反應(yīng)達(dá)到平衡時測得NH3的物質(zhì)的量為0.6mol。若在該容器中開始時充入2.0 molN2和6.0molH2，則平衡時NH3的物質(zhì)的量為 （ ） A.若為定容容器，n(NH3)=1.2mol B.若為定容容器，n(NH3)>1.2molC.若為定壓容器，n(NH3)=1.2mol D.若為定壓容器，n(NH3)<1.2mol3.在等溫、等容條件下，有下列氣體反應(yīng)2A（g）+2B（g） C（g）+3D（g）現(xiàn)分別從兩條途徑建立平衡：I.A、B的起始濃度均為2mol/L II.C、D的起始濃度分別為2mol/L 和6mol/L,下列敘述正確的是 （ ） A.I、II兩途

12、徑最終達(dá)到平衡時，體系內(nèi)混合氣體的百分組成相同B.I、II兩途徑最終達(dá)到平衡時，體系內(nèi)混合氣體的百分組成不同C.達(dá)到平衡時I途徑的v(A)等于II途徑的v(A)D.達(dá)到平衡后，I途徑混合氣體密度為II途徑混合氣體密度的二分之一4.體積相同的甲、乙兩個容器中，分別都充有等物質(zhì)的量的SO2和O2，在相同溫發(fā)生反應(yīng)：2SO2+O2 2SO3，并達(dá)到平衡。在這過程中，甲容器保持體積不變，乙容器保持壓強不變，若甲容器中SO2的轉(zhuǎn)化率為p%，則乙容器中SO2的轉(zhuǎn)化率（ ） A.等于p% B.大于p% C.小于p% D.無法判斷 5.某溫度下，在一容積可變的容器中，反應(yīng)2A(g)+B(g) 2C(g)達(dá)到平

13、衡時，A、B 和C的物質(zhì)的量分別是4mol、2mol和4mol。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1mol D、均減少1mol6.將2molA和1molB充入一個密閉容器中，在一定條件下發(fā)生：2A（g）+B（g）xC(g)達(dá)到平衡，測得C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為c%；若開始充入容器中的是0.6molA，0.3molB和1.4molC， 達(dá)平衡時C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)仍為c%，則x的值可能為（ ）A、2 B、3 C、4 D、57在一個1L的密閉容器中，加入2molA和1molB ，發(fā)生下述反應(yīng)：2A(g)+B(g) 3C(g

14、)+D(g)達(dá)到平衡時，C的濃度為1.2mol/L ， C的體積分?jǐn)?shù)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(zhì)，達(dá)到平衡后，C的濃度仍是1.2mol/L（或C的體積分?jǐn)?shù)仍是a%）的是 （ ）A3mol C+1mol D B1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol DC1mol A+0.5mol B+1.5mol C D4mol A+2mol B8在恒溫、恒壓的條件下，向可變?nèi)莘e的密閉容器中充入3LA和2LB，發(fā)生如下反應(yīng)：3A(g)+2B(g) xC(g)+yD(g)；達(dá)到平衡時，C的體積分?jǐn)?shù)為m%。若維持溫度壓強不變，將0.6LA 、0.4LB4LC0.

15、8LD作為起始物質(zhì)充入密閉容器中，達(dá)到平衡時C的體積分?jǐn)?shù)仍為m%，則X、Y的值分別為（ ）Ax=3 y=1 Bx=4 y=1 Cx=5 y =1 Dx=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(zhuǎn)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(zhuǎn)化率為b%，則a、b的關(guān)系為 （ ）Aa>b Ba<b Ca=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(fā)生如下反應(yīng)：PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)，反應(yīng)達(dá)到平衡時，混合氣體中PCl5，

16、所占體積分?jǐn)?shù)為M%，。若同一溫度的同一容器中，最初投入2 molPCl5，反應(yīng)達(dá)平衡時，混合氣體中PCl5，所占體積分?jǐn)?shù)為N%。則M和N的關(guān)系是 （ ）A M>N BM=N CM < N D無法確定11已知甲為恒溫恒壓容器，乙為恒溫恒容容器。兩容器中均充入2mol SO2、1mol O2，初始時兩容器的溫度體積相同。一段時間后反應(yīng)達(dá)到平衡，為使兩容器中的SO2在平衡混合物的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相同，下列措施中可行的是 （ ）A向甲容器中充入一定量的氦氣 B向乙容器中充入一定量的SO3氣體C升高乙容器的溫度 D增大甲容器的壓強12. 在一個盛有催化劑容積可變的密閉容器中，保持一定溫度和壓強，

17、進(jìn)行以下反應(yīng)：N23H22NH3。已知加入1mol N2和4mol H2時，達(dá)到平衡后生成a mol NH3（見下表已知項）。在相同溫度、壓強下，保持平衡時各組分的體積分?jǐn)?shù)不變。對下列編號的狀態(tài)，填寫表中空白。 已知 編號 起始狀態(tài)物質(zhì)的量 n/mol 平衡時NH3的物質(zhì)的量 n/molN2H2NH3140a1.56010.5amg(g4m)13.（2006湖北聯(lián)考）t時，將3mol A和1mol B氣體通入容積為2L的密閉容器中（容積不變），發(fā)生如下反應(yīng)3A（G）B（x）xC(g)，2min時反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)（溫度不變），此時容器內(nèi)剩余了0.8mol B,并測得C的濃度為0.4mol·L-1。請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?1)從反應(yīng)開始到平衡狀態(tài)，生成C的平均反應(yīng)速率為_。(2) x=_。(3)若向原平衡混合物的容器中再充入a molC,在t時達(dá)到新的平衡，此時B的物質(zhì)的量為n(B) = _mol。(4)保持溫度和容積不變,對原平衡混合物中三者的物質(zhì)的量作如下調(diào)整,可使平衡向右移動的是_(填字母)。A.均減半B.均加倍C.均增加0.4 molD均減少0.4 mol(5)如果上述反應(yīng)在相同溫度和容積的容器中進(jìn)行，起始加入3 mo