等效平衡解題策略

1、等效平衡解題策略黑龍江省慶安一中 孫秀民在相同條件下（定溫、定容或定溫、定壓），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，只要按化學計量數(shù)之比投入反應物或生成物，在達到化學平衡狀態(tài)時，所建立起來的化學平衡狀態(tài)都是相同的，這樣的化學平衡互稱為等效平衡。 一、等效平衡的標志我們所說的“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)”在達到平衡狀態(tài)時，任何組分的物質的量分數(shù)（或體積分數(shù)）對應相等，并且反應的速率等也相同；而“等效平衡”只要求平衡混合物中各組分的物質的量分數(shù)（或體積分數(shù)）對應相同，反應的速率、壓強等可以不同。 二、等效平衡的分類在等效平衡

2、中比較常見并且重要的類型主要有以下幾種： 1. 定溫、定容條件下的等效平衡：化學反應前后氣體分子數(shù)改變的等效平衡。 化學反應前后氣體分子數(shù)不變的等效平衡。2. 定溫、定壓條件下的等效平衡。 三、等效平衡的解題思路我們常采用“等價轉換”的方法，分析和解決等效平衡問題。1. 在定溫、定容條件下，對于化學反應前后氣體分子數(shù)改變的可逆反應，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(shù)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。2. 在定溫、定容條件下，對于反應前后氣體分子數(shù)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。

3、3. 在定溫、定壓條件下，改變起始時加入物質的物質的量，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的物質的量之比與原平衡相同，達到平衡狀態(tài)后與原平衡等效。 題型1：一般可逆反應在恒溫、恒容條件下建立等效平衡例1、在一個體積固定的密閉容器中加入2 mol A和1 mol B，發(fā)生反應：2A(g)B(g)3C(g)D(g)，達到平衡時C的濃度為a mol·L1。若維持容器體積和溫度不變，按下列四種配比作為起始物質，達到平衡后，C的濃度仍為a mol·L1的是（     ）A4 molA2 mol BB2 mol A1 mo

4、l B3 mol C1 mol DC3 mol C1 mol D1 mol BD3 mol C1 mol D分析：等效平衡的含義：在一定條件（恒溫恒容或恒溫恒壓）下，只是起始加入情況不同的同一可逆反應達到平衡后，任何相同組分的百分含量（體積分數(shù)、物質的量分數(shù)等）均相同，這樣的化學平衡互稱等效平衡。對于一般可逆反應，在恒溫恒容條件下，只改變起始加入的情況，只要通過可逆反應的化學計量數(shù)比換算成平衡式左右兩邊同一邊物質的物質的量與原平衡相同，則二平衡等效。假設2 mol A和1 mol B能夠完全反應，則應生成3molC1molD，所以如果維持容器體積和溫度不變，開始時向容器中加入3molC1mol

5、D，達到平衡時，與原平衡是等效平衡，則C的濃度仍為a mol·L1。答案：D。 題型2：反應前后氣體體積不變的可逆反應在恒溫、恒容條件下建立等效平衡例2、可逆反應A(g)B(g)2C(g)在固定容積的容器中進行，如果向容器中充入1mol A和1mol B，在某溫度下達到平衡時，C的體積分數(shù)為m%；若向容器中充入1mol C，在同樣的溫度下達到平衡時，C的體積分數(shù)為n%，則m和n的關系正確的是（     ）Am>n          

6、;    Bm<n              Cm=n              D無法比較答案：C。 題型3：可逆反應在恒溫、恒壓條件下建立等效平衡 例3、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，進行以下反應：N23H22NH3。已知加入1 mol N2和4 mol H2時

7、，達到平衡后生成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數(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)物質的量 n/mol 平衡時NH3的物質的量 n/molN2H2NH3140a1.560   10.5amg(g4m)   分析：對于一般的可逆反應，在恒溫恒壓條件下，只要按化學計量數(shù)換算成平衡式左右兩邊同一邊物質的物質的量之比與原平衡相同，則達平衡后，與原平衡等效。     因為從題干可知n

8、(N2)n(H2)n(NH3)平衡14a，所以狀態(tài)下n(N2)n(H2)n(NH3)平衡1.561.5a。起始狀態(tài)時，有1 mol NH3，則相當于起始時有N2和H2分別為0.5 mol和1.5 mol，按n(N2)n(H2)n(NH3)平衡14a，可得狀態(tài)時n(N2)n(H2)n(NH3)平衡0.520.5a，所以原有N2和H2分別為0和0.5mol。設起始時n(NH3)為x mol，則相當于N2和H2總量分別為(m)mol和（g）mol，則（m）（g）14，即可得x2(g4m)設為n(NH3)平衡y mol，可得：   4a（g）y，即：y（g3m）·a。題型

9、4：通過建立等效平衡的中間狀態(tài)，比較反應物轉化率的大小以及平衡時某物質體積分數(shù)、濃度的大小例4、體積相同的甲、乙兩個容器中，分別充有等物質的量的SO2和O2，在相同溫度下發(fā)生反應：2SO2O22SO3并達到平衡。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的轉化率為p%，則乙容器中SO2的轉化率為（     ）A等于p%       B大于p%       C小于p%    

10、;   D無法判斷分析：根據(jù)題意，甲、乙兩容器可設為如圖所示裝置。 2SO2O22SO3是一氣體總物質的量減少的反應。甲容器保持體積不變，壓強變?。灰胰萜鞅３謮簭姴蛔?，體積減小，達到平衡狀態(tài)時轉化為狀態(tài)丙。假設乙中的活塞不移動，由于甲、乙兩個容器的體積、溫度相同，達到平衡時甲、乙兩容器中存在的平衡是等效平衡，其中SO2的轉化率也相等。對于乙和丙兩個狀態(tài)，乙中壓強小于丙中壓強，因此丙中SO2轉化率大于乙中SO2轉化率。由此可以判斷出丙中SO2的轉化率也大于甲中SO2的轉化率。所以正確答案為B?！疽?guī)律總結】對于氣體參加的可逆反應，在溫度恒定的條件下，涉及體積與壓強以及

11、平衡移動有關判斷的問題時，可設計一些等效平衡的中間狀態(tài)來進行求解。這樣能降低思維難度，具有變難為易、變抽象為直觀的作用?！靖呖荚诰€】例1：在一定溫度下，把2 mol SO2和1 mol O2通入一定容積的密閉容器中，發(fā)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(tài)?，F(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系，才能保證達到平衡狀態(tài)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?zhí)羁眨海?）若a=0，b=0，則c=_。（2）若a=0.5，則b=_，c=_。（3）a、b、c的取值必

12、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）（即等價轉換），恰好跟反應從2 mol SO2和1 mol O2的混合物開始是等效的，故c=2。（2）由于a=0.5<2，這表示反應從正、逆反應同時開始，通過化學方程式可以看出，要使0.5 mol SO2反應需要同時加入0.25 mol O2才能進行，通過反應的化學計量數(shù)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1 mol O2是等效的。故b=0.

13、25，c=1.5。（3）題中要求2 mol SO2和1 mol O2要與a mol 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，和與a mol SO2、b mol O2和c mol SO3等效，那么也就是與2mol SO2和1mol O2等效。故有。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：已知加入1 mol H2和2 mol 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(shù)不變，對下列編號的狀態(tài)，填寫下表中的空白。解析：在定

14、溫、定容下，建立起化學平衡狀態(tài)，從化學方程式可以看出，這是一個化學反應前后氣體分子數(shù)相等的可逆反應。根據(jù)“等價轉換”法，通過反應的化學計量數(shù)之比換算成同一邊物質的物質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n（起始）：n（起始）：n（HBr平衡）=1：2：a，將n（H2起始）=2 mol，n（Br2起始）=4 mol，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）=1 mol，n（HBr起始）=0 mol。而現(xiàn)在的起始狀態(tài)，已有1 mo

15、l 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Br2的物質的量應為0 mol和0.5 mol。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（）mol和（）mol，根據(jù)，解得。設平衡時HBr的物質的量為y mol，則有，解得。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：（正反應放熱），若反應達到平衡后，測得混

16、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(shù)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(guī)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_，原因是_。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(tài)時大，為達到同一平衡狀態(tài)，的體積必須減

17、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，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。（2）由6.5<7可知，上述平衡應向體積縮小的方向移動，亦即向放熱方向移動，所以采取降溫措施。例4：（一）恒溫、恒壓下，在一個容積可變的容器中發(fā)生如下反應：（1）若開始時放入1 mol A和1 mol B，達到平衡后，生成a mol C，這時A的物質的量為_ mol。（2）若開始時放入3 mol A和3 mol B，達到平衡后，生成C的物質的量為_mol。（3）若開始時放入x mol A、2 mol B和1 mol C，達到平衡后

18、，A和C的物質的量分別為y mol和3a mol，則x=_，y=_。平衡時，B的物質的量_（填編號）。（甲）大于2 mol（乙）等于2 mol（丙）小于2 mol（?。┛赡艽笥?、等于或小于2 mol（4）若在（3）的平衡混合物中再加入3 mol C，待再次達到平衡后，C的物質的量分數(shù)是_。（二）若維持溫度不變，在一個與（一）反應前起始體積相同，且容積固定的容器中發(fā)生上述反應。（5）開始時放入1mol A和1mol B到達平衡后生成b mol C。將b與（1）小題中的a進行比較_（填編號）。（甲）a>b（乙）a<b（丙）a=b（?。┎荒鼙容^a和b的大小作出此判斷的理由是_ 

19、                         _。解析：（一）（1）由反應知，反應達平衡后，若有a mol C生成，則必有a mol A物質消耗，此時剩余A的物質的量為（1a）mol。（2）在恒溫、恒壓下，若投放3 mol A和3 mol B，則所占有的體積為（1）中的3倍。由于A、B的投放比例與（1）相同，故平衡時與（1）等效，而C的物質的量為3a m

20、ol。（3）由于達到平衡時C的物質的量為3a mol，故此平衡狀態(tài)與（2）完全相同。若把C的物質的量完全轉化為A和B，A、B的物質的量應與（2）完全相等。起始（mol）：               x      2       1將C轉化為A、B（mol）：   x+1   2+1  &

21、#160;   0平衡時（mol）：             y    33a    3a據(jù)題意有：，解得；，解得y=33a。通過上述可知，平衡時B的物質的量為（33a）mol，由于該反應起始時投放的物質為A、B、C均有，即從中間狀態(tài)開始達到平衡，故平衡可能向左、向右或不移動，也即3a可能大于、小于或等于1（不移動時，），故（3）中B的物質的量應為（?。?。（4）在（3）的平衡中，再加入3mol C

22、，所達到的平衡狀態(tài)與（1）、（2）、（3）皆為等效狀態(tài)，通過（1）可求出C的物質的量分數(shù)為，也就是在（3）的平衡狀態(tài)時C的物質的量分數(shù)。（二）（5）因此時容器的容積不變，而（1）中容器的容積縮小，（5）小題中容器相當于在（1）的基礎上減壓，則平衡逆向移動，故反應達到平衡后a>b，即應填（甲）?！緦ｎ}訓練】1、在t時，向2L密閉容器中放入1 mol A和1 mol B，發(fā)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（     ）A2 mol A

23、和1 mol B               B2 mol D和A、B、C各1 molC1 mol C和2 mol D               D1 mol C和1 mol D2、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(fā)生如下反應：2SO2 +O2 2 SO3，當此反應進行到

24、一定程度時，反應混合物就處于化學平衡狀態(tài)?，F(xiàn)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(shù)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(shù)仍和上述平衡時的完全相同。請?zhí)顚懴铝锌瞻祝海?）若a=0，b=0，則c= _。（2）若a=0.5，則b= _ 和c= _。（3）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）： _。          3、在一個固定體積的

25、密閉容器中，加入2mol A和1mol B，發(fā)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（    ）A1mol A0.5mol B1.5mol C0.5 DB2mol A1mol B3mol C1mol DC3mol C1mol D1mol BD3mol 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(xiàn)分別從兩條途徑建立平衡：IA、B

26、的起始量均為2 mol；C、D的起始量分別為2 mol和6 mol。下列敘述不正確的是（      ）AI、兩途徑最終達到平衡時，體系內混合氣體的百分組成相同BI、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I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I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2 mol A和1 mol B ，發(fā)生下述反應：2A（g）+2B（g）  3C（g）+D（g）達到平衡時，C的濃度為1.2 mol/L，C的體積分數(shù)為a% 。維持容器的體積和溫度不變

27、，按下列配比作為起始物質，達到平衡后，C的濃度仍是1.2 mol/L的是  （       ）A3 mol C+1 mol D            B1 mol A+0.5 mol B+1.5 mol C+0.5 mol DC1 mol A+0.5 mol B+1.5 mol C           D4 mol A

28、+2 mol B6、在一固定容積的密閉容器中充入2molA和1molB，發(fā)生反應：2A（氣）+B（氣）xC（氣），達到平衡后，C的體積分數(shù)為W%。若維持容器體積和溫度不變，按0.6molA、0.3molB和1.4molC為起始物質，達到平衡后，C的體積分數(shù)仍為W%，則x值為  （     ）A1            B2          

29、60;    C3               D47、在一個1L的密閉容器中，加入2molA和1molB ，發(fā)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(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，達到平衡后，C的濃度仍是1.2 mol/L（或C的體積分數(shù)仍是a%）的是     （&

30、#160;    ）A3 mol C+1mol D                   B1 mol A+0.5 mol B+1.5 mol C+0.5 mol DC1 mol A+0.5 mol B+1.5 mol C         D4 mol A+2 mol B8、在恒溫、恒壓的條件下，向可變容積的密

31、閉容器中充入3LA和2LB，發(fā)生如下反應：3A（氣）+2B（氣）xC（氣）+yD（氣）達到平衡時，C的體積分數(shù)為m%。若維持溫度壓強不變，將0.6LA 、0.4LB4LC0.8LD作為起始物質充入密閉容器中，達到平衡時C的體積分數(shù)仍為m%，則X、Y的值分別為（  ）Ax=3  y=1                    Bx=4   y=1  

32、 Cx=5  y =1                    Dx=10  y=2  9、在一個容積固定的密閉容器中充入1 mol HI，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（    ）.Aa>b

33、             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：PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g）

34、，反應達到平衡時，混合氣體中PCl5，所占體積分數(shù)為M%，。若同一溫度的同一容器中，最初投入2 mol PCl5，反應達平衡時，混合氣體中PCl5，所占體積分數(shù)為N%。則M和N的關系是（    ）.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。