高中化學人教版化學反應原理第二章化學反應速率和化學平衡第三節(jié)化學平衡 等效平衡原理

高二化學（培優(yōu)）《等效平衡》專題一、等效平衡的概念1．定義：對于同一可逆反應，當外界條件一定時，無論該反應是從正反應開始，還是從逆反應開始，或是從中間狀態(tài)（既有反應物又有生成物的狀態(tài)）開始，只要到達平衡時反應混合物中各組分的分數（質量分數、物質的量分數或體積分數）對應相等就可達到相同的平衡狀態(tài)，這就稱為等效平衡。在一定條件(定溫、定壓或定溫、定容)下，對于同一可逆應，盡管起始時加入物質的物質的量不同，而達到平衡時，同種物質的物質的量或物質的量分數(或體積分數)相同，這樣的平衡稱為等效平衡。如，常溫常壓下，可逆反應：N2+3H22NH3①1mol3mol0mol②0mol0mol2mol③①從正反應開始，②從逆反應開始，③從正逆反應同時開始，由于①、②、③三種情況如果按方程式的計量關系折算成同一方向的反應物，對應各組分的物質的量均相等(如將②、③折算為①)，因此三者為等效平衡2．標志：由以上定義我們可以看出，判斷同一可逆反應達到的平衡狀態(tài)是否達為等效平衡的標志是：達到平衡后，反應混合物中各組分的分數（質量分數、物質的量分數或體積分數）是否對應相等。3．意義：等效平衡的概念的提出反映了化學平衡狀態(tài)的建立與途徑無關。二、等效平衡規(guī)律根據反應條件(定溫、定壓或定溫、定容)以及可逆反應的特點(反應前后氣體分子數是否相等)，可將等效平衡問題分成三類：1、在恒溫、恒容條件下，對于反應前后氣體分子數改變的可逆反應只改變起始時加入物質的物質的量，只要經極限轉換后，與原起始物質的物質的量（或濃度）相等，則兩平衡等效。[例1]在一定溫度下，把2molSO2和1molO2通入一個一定容積的密閉容器里，發(fā)生如下反應：2SO2＋O2

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，才能保證達到平衡時反應混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡時的完全相同。請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?/p>

（1）若a=0，b=0，則c=___________。

（2）若a=，則b=_________，c=

_________。

（3）a、b、c取值必須滿足的一般條件是（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、恒容條件下，對于反應前后氣體分子數不變的可逆反應，只要經極限轉換后，對應物質的物質的量之比與原平衡相同，則兩平衡等效。例2.在等溫、等容條件下，有下列氣體反應2A（g）+2B（g）C（g）+3D（g）現分別從兩條途徑建立平衡：、B的起始濃度均為2mol/L、D的起始濃度分別為2mol/L和6mol/L,下列敘述正確的是（）、II兩途徑最終達到平衡時，體系內混合氣體的百分組成相同、II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I途徑的v(A)等于II途徑的v(A)D.達到平衡后，I途徑混合氣體密度為II途徑混合氣體密度的二分之一3、在恒溫、恒壓下，改變起始時加入物質的物質的量，只要經極限轉換后，對應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。例3．Ｉ．恒溫、恒壓下，在一個可變容積的容器中發(fā)生如下反應：Ａ（氣）＋Ｂ（氣）Ｃ（氣）（１）若開始時放入1molA和1molB，到達平衡后，生成amolC，這時Ａ的物質的量為__________mol。（２）若開始時放入3molA和3molB，到達平衡后，生成Ｃ的物質的量為________mol；（３）若開始時放入xmolA、2molB和1molC，到達平衡后，A和C的物質的量分別是ymol和3amol，則x=___mol，y=___mol。平衡時，B的物質的量___（甲）大于2mol （乙）等于2mol（丙）小于2mol （丁）可能大于、等于或小于2mol作出此判斷的理由是__________________________________________。（４）若在（３）的平衡混合物中再加入3molC，待再次到達平衡后，C的物質的量分數是____________。II．若維持溫度不變，在一個與（Ｉ）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1molA和1molB到達平衡后生成bmolC。將b與（１）小題中的a進行比較_________（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__________________________________________。答案：1、(1)c=2;(2)b=,c=;(3)a+c=2,2b+c=2；2、AD3、解析：（1）（1—a）mol；（2）C的物質的量為3a；（3）3a=1,n（B）=2mol；3a<1,n（B）>2mol，所以選?。唬?）C的物質的量分數是a/（2—a）；（5）當改變條件，使成為恒溫恒容時，由于該反應是一分子數目減少的反應，隨著反應的進行，容器內的壓強在減少，（5）相對于（1）而言，可以等效看成（1）達到平衡后，再將容器體積擴大練習：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2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），當反應達到平衡時，反應混合物中SO3的體積分數為91%，現維持容器內溫度不變，令a、b、c分別代表初始加入的SO2、O2、SO3的物質的量，若達到平衡時，SO3的體積分數仍為91%，則a、b、c的值可以是下列各組中的（）A、2、1、2B、0、0、1C、1、、1D、1、、22、在一定溫度下，向密閉容器中充入和，反應達到平衡時測得NH3的物質的量為。若在該容器中開始時充入molN2和，則平衡時NH3的物質的量為（）A、若為定容容器，n(NH3)=B、若為定容容器，n(NH3)>C、若為定壓容器，n(NH3)=D、若為定壓容器，n(NH3)<3、在等溫、等容條件下，有下列氣體反應2A（g）+2B（g）C（g）+3D（g）現分別從兩條途徑建立平衡：、B的起始濃度均為2mol/L、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兩途徑最終達到平衡時，體系內混合氣體的百分組成相同B、I、II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I途徑的v(A)等于II途徑的v(A)D、達到平衡后，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，分別都充有等物質的量的SO2和O2，在相同溫度下發(fā)生反應：2SO2+O22SO3，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（） 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2A(g)+B(g)2C(g)達到平衡時，A、B和C的物質的量分別是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的量做如下調整，可使平衡右移的是（）A、均減半B、均加倍C、均增加1molD、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)達到平衡，測得C的物質的量分數為c%；若開始充入容器中的是，和，達平衡時C的物質的量分數仍為c%，則x的值可能為（）A、2B、3C、4D、57、在一個固定體積的密閉容器中，保持一定溫度，進行以下反應：H2（g）＋Br2（g）2HBr（g），已知加入1molH2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