等效平衡解題技巧及訓練

1、等效平衡解題技巧一、概念等效平衡：在一定條件（恒溫包容或恒溫恒壓）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(tài)時，任何相同組分的百分含量（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(tài)。概念的理解：（1）外界條件相同：通?？梢允呛銣亍?，恒溫、恒壓。（2）等效平衡”與完全相同的平衡狀態(tài) ”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）對應相同，反應的速率

2、、壓強 等可以不同（3）平衡狀態(tài)只與始態(tài)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：恒溫恒壓丁對于氣體體系等效轉化后，若反應物（或生成物）的物質的量的比例與 原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。II類：恒溫恒容時對于反應前后氣體體積發(fā)牛變化的反應來說（即VWO的體系）:等價轉化后，對應各物質起始投料的物質的量與原平衡起始態(tài)相同、兩平衡等效。III類：恒溫恒容時對于反應前后氣體體積沒有變化的反

3、應來說（即 -V=0一的體系）：等價轉化后，只要反應物（或生成物）的物質的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。解題的關鍵，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 等價轉換：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三、例題解析一、 恒溫恒壓時，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(tài)后與原平衡等效。例1 :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

4、發(fā)生以下 反應：(正反應放熱)，若反應達到平衡后，測得混合氣體的體積為7體積。據此回答下列問題：(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。恒溫包容時，分兩種狀況:1.恒溫包容時，對于化學反應前后氣體體積發(fā)生變化 的可逆反應，只改變起始加入物質的物質的量

5、，如果轉換后的同一邊物質的 物質的量與原平衡的相同，則兩平衡等效。例2:在一定溫度下，把2mol SO2和1mol O2通入一定容積的密閉容器中，發(fā)生如下反應2SO2 + O 2= 2SO3 ,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SO2、02、SO3的物質的量(mol),如果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?若 a = 0, b = 0,貝Uc = 。若 a = 0.5 ,貝U b = , c = o(3) a、b

6、、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和c)2.在恒溫包容下，對于反應前后氣體體積不變的可逆反應，只要轉換反應物(或生成 物)的物質的量之比與原平衡的相同，則兩平衡等效。例3: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： H2 (g) + Br2 (g)= 2HBr (g)。已知加入1mol H 2和2moi 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 AC的狀態(tài)，填寫下表 中的空白。已知 編 號起始狀態(tài)物質的量(mol)平衡時HBr的物質的量(mo

7、l)H2Br2HBra120A240B10.5aCmn (n>2nr)針對訓練：1、在tC時，向2L密閉容器中放入ImolA和ImolB,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()A、2molA 和 ImolBB、2molD 和 A、B、C 各 1molC、ImolC 和 2molDD、ImolC 和 ImolD2、在一個固定體積的密閉容器中，加入 2mol A和1mol B,發(fā)生反應：2A(g)+B(g) I- 3c(g)+D(g)達平衡時，c (C)

8、 =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 A +0.5mol B+1.5mol C +0.5 D(B) 2mol A + 1mol B + 3mol C + 1mol D(C) 3mol C + 1mol D + 1mol B(D) 3mol C + 1mol D3、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：I . A、B的起始量均為2mol ; n . C、D的起始量分別為2mol和6mol。下列敘述不 正確的是：（

9、）A、I、n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、I、n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n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n密度的1/24、在一個1L的密閉容器中，加入 2molA和ImolB ,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1.2mol/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 DB、1mol A+0.5mol B+1.5m

10、ol C+0.5mol DC、1mol A+0.5mol B+1.5mol CD、4mol A+2mol B5、在一固定容積的密閉容器中充入2molA和ImolB,發(fā)生反應：2A（氣）+B（氣）=1 xC（氣）,達到平衡后，C的體積分數為 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的體積分數仍為 W% ,則x值為 （）A、1B、2C、3D、46、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的體積分數為a%。維持

11、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 DB、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol DC、1mol A+0.5mol B+1.5mol CD、4mol A+2mol B7、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(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

12、%,則X、Y的值分別為（）A x=3 y=1B x=4y=1C x=5 y =1D x=10 y=28、在一個容積固定的密閉容器中充入ImolHI ,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ImolHI ,待平衡建立時HI的轉化率為b%,則a、b的關系為（）A.a > bB.a < bC.a=b D.無法確定9、一個真空密閉恒容容器中盛有1molPCl5 ,加熱到200 c發(fā)生如下反應：PCl5（g） = PCl3 （g）+Cl 2 （g）,反應達到平衡時，混合氣體中 PCl5,所占體積分數為 M%

13、,。若 同一溫度的同一容器中，最初投入 2 molPC%,反應達平衡時，混合氣體中 PCl5,所占體積分數 為N%。則M和N的關系是（）（A） M >N （B） M=N（C） M V N （D）無法確定10、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。一段時間后反應達到平衡， 為使兩容器中的SO2在平衡混合物的物質的量分 數相同，下列措施中可行的是（）A.向甲容器中充入一定量的氨氣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11、有兩個密閉容器 A和B , A容器內有一個移動的活

14、塞能使容器內保持恒壓，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O2的混合氣體，并使A和B的容積相等。在保持 400 c的條件下使之發(fā)生如下反應：2 SO 2+O2 = 2SO3o（1）達到平衡時所需要的時間 A容器比B容器 （填長或短），A容器中SO2的轉化率 比B容器。（填大或小）（2）達到（1）所述平衡后，若向兩容器中通入數量不多的等量氣，A容器化學平衡 移動，B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氣體，達到平衡時，A容器SO3物質的量分數；B容器中SO3的物質的量分數 。（填增大、減小、不變）12、在一個盛有催

15、化劑的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:N+3H =2NH。已知加入1moN和4molH2時，達到平衡時生成amolNH（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不變，對下列編號AC的狀態(tài)，填寫表中的空白:13、在一個容積固定的反應器中，有一可左右滑動的密封隔板，兩側分別進行如圖所£1氣）* 氣）k 2c（氣”/;云氣）十雙P市水氣）示的可逆反應.各物質的起始加入量如下:A、B和C均為4.0摩、D為6.5摩、F為2.0摩,設E為x摩。當x在一定范圍內變化時，均可以通過調節(jié)反應器的溫度，使兩側反應都達到平衡,并且隔板恰好處于反應器的正中位置。請

16、填寫以下空白:（1）若x = 4.5,則右側反應在起始時向（填"正反應"或"逆反應。方向進行，欲使起始反應維持向該方向進行， 則x的最大取值應小于（2）若x分別為4.5和5.0,則在這兩種情況下，當反應達平衡時，A的物質的量是否相等?（填"相等"、"不相等"或"不能確定”）.其理由是:例一解：（1）化學反應：N2 + 3H2=2NH3在定溫、定壓下進行，要使平衡狀態(tài)與原平衡狀態(tài)等效，必須保證等價轉換后起始物各物質的物質的量之比相等，即只要起始時已知 編 號起始物質的量（mol）平衡時NH的物質的量（mol）H2NH

17、140aA1.560B10.5aCmn (n>4nr)N2+3H2 =2NH3原始體積：260新加入體積：1b2寺效轉換成：1 + 1b + 301 + 1b + 3，即 b = 32 6v(N2)2V(H 2)= 6就可以達到設題干中平衡時NH3的量為x體積N2+ 3H2 = 2NH3AV解得x = 1即題干中平衡時NH3為1 mol ,而中為2 mol ,比平衡狀態(tài)時大，為達到同一平衡狀態(tài)，NH3的體積必須減小，所以平衡逆向移動。若需讓反應逆向進行，由上述所求出的題干中平衡時NH3的體積為1可知，NH3的 體積必須大于1 ,最大值則為4體積（2體積N2和6體積H2完全反應時產生的NH

18、3為4 體積），則1< C< 4 o（2）由6.5 <7可知，上述平衡應該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。（雖說壓縮能使平衡向正反應方向移動，但題中已說明活塞的一端與大氣相 通，壓強是不變的，故壓縮這一方法不符合題意）答案：（1）b = 3 ;平衡逆向移動 1< C< 4（2）降溫；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二解析：通過化學方程式：2SO2 + O2=2SO3可以看出，這是一個反應前后氣體分子數不等的可逆反應，在定溫、定容條件下建立的同一化學平衡狀態(tài)。 起始時，無

19、論怎樣改變SO2、02、SO3的物質的量，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(tài)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，由下列對應關系可知2SO2+02 = 2SO3原始量： 21新加入量：0等效轉換成：c把S03的物質的量c mol通過化學方程式化學計量數之比換算成S02和02的物質的1 2©C2 C10bcb + c0c重(即等價轉換)：c mol和萬 mol根據恒溫包容下，對于化學反應前后氣體體積發(fā)生變化的

20、可逆反應”的等效平衡條件可c以看出，反應從c mol SO 3開始，恰好跟反應從c mol SO 2和5mol O 2的混合物開始是等效c的；則要跟原題中2mol SO 2和1mol 0 2達到等效平衡，必須c mol SO 2和2mol O 2分別等 于2和1,故c=2。+ O2 = 2SO3(2) 2SO22C原始量：2新加入量：0.5等效轉換成：0.5 + c若 0.5+ c =2、b+ "2 = 1,則新加入量：0.5 mol SO 2、b mol O 2、c mol SO 3 與原加入 量：2 mol SO 2、1 mol O 2 是等效的，故可求得 b = 0.25 ,

21、c = 1.5。(3)2SO22C原始量： 2新加入量： a等效轉換成：a+ c12c2C10bcb + 20O2 - 2SO3題中要求2mol SO 2和1mol O 2要與a mol SO 2、b mol O 2和c mol SO 3建立等效平衡。由化學方程式2SO2 + O22SO3 可知，c mol SO 3等價轉換后與c mol SO 2和2 mol O2等效, 即是說，(a+ c )mol SO 2 和(b + c )mol O 2 與 a mol SO 2、b mol O 2 和 c mol SO 3 等效，那 么也就是與2mol SO 2和1mol O 2等效。故有a + c

22、= 2, b + 2 = 1 答案：(1) c=2(2) b = 0.25 , c = 1.5c(3) a + c = 2, b + -2 = 1 或a + c = 2, 2b + c = 2例三解：建立模型，會使此題更簡單:A組:原始態(tài)代 + Br 21 + 2始態(tài)A始態(tài)A1始態(tài)A2H + Br 21 + 2兩狀態(tài)之和,因此始態(tài)A平衡混合物中各組分的物質的量就是始態(tài) A1和始態(tài)A2平衡混合物中各組分的物1 一 ,質的量之和。而始態(tài)A1與原始態(tài)相比，就是把原始態(tài)壓縮至原體積的 -o而由H2 (g) + Br2因此始態(tài)A1中平衡后HBr的量與原始態(tài)平衡后相等，也是a摩。于是始態(tài)A1和始態(tài)A2中

23、平衡后HBr共2a摩，即始態(tài)A中平衡后HBr為2a摩。由此，可得出結論：對于等效平衡狀態(tài)，若改變加入量弁不能使平衡移動，則不同加入量時某物質的物質的量 之比等于不同加入量對應的 平衡混合物中某物質的物質的量之比（2） B組：原始態(tài)中，H2、Br2和HBr分別應為2摩、1摩和0摩由例的結論可知，要使平衡時HBr為0.5a摩,H2、Br2和HBr分別應為1摩、0.5摩和0摩設H2為x摩，Br2為y摩H22HBr原始量（mol）: 新加入量（mol）: 等效轉換成（mol）:x + 0.5 y + 0.50由A組的結論可知：1_ ax + 0.5 = 05a2_ ay + 0.5 =遍x = 0y = 0.5平衡后HBr的量（mol）a0.5a（3） C組：