化學(xué)平衡小結(jié)等效平衡問題

1、化學(xué)平衡小結(jié)化學(xué)平衡小結(jié)等效平衡問題等效平衡問題一、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(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)平衡狀態(tài)時(shí)，任何相同組分的百分含量百分含量（體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)等）均相同，這樣的化學(xué)平衡互稱等效平衡（包括“全等等效和相似等效”） 。概念的理解：（1）只要是等效平衡，平衡時(shí)同一物質(zhì)的百分含量百分含量（體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)等）一定相同（2）外界條件相同：通常可以是恒溫、恒容，恒溫、恒壓。 （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幾次反應(yīng)容器經(jīng)過擴(kuò)大縮

2、小或縮小擴(kuò)大的過程， ）比較時(shí)都運(yùn)用“一邊倒一邊倒”倒回到起始的狀態(tài)倒回到起始的狀態(tài)進(jìn)行比較。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二種： I I 類：全等等效類：全等等效不管是恒溫恒容恒溫恒容還是恒溫恒壓是恒溫恒壓。只要“一邊倒”倒后各反應(yīng)物起始用量起始用量是一致的是一致的就是全等等效“全等等效”平衡除了滿足等效平衡特征轉(zhuǎn)化率相同，平衡時(shí)百分含量（體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）一定相等外還有如下特征“一邊倒一邊倒”后同物質(zhì)的起始物質(zhì)的量相等，平衡物質(zhì)的量后同物質(zhì)的起始物質(zhì)的量相等，平衡物質(zhì)的量也一定相等。也一定相等。拓展與延伸：拓展與延伸：在解題時(shí)如果要求起始“物質(zhì)的量相等

3、”或“平衡物質(zhì)的量相等”字眼的肯定是等效平衡這此我們只要想辦法讓起始用量相等就行例例 1 1將 6molX 和 3molY 的混合氣體置于密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：2X (g)+Y(g) （1）若保持恒溫恒容，且起始時(shí) a=3.2mol，且達(dá)到平衡后各氣體的體積分?jǐn)?shù)與平衡狀態(tài) A相同，則起始時(shí) b、c 的取值分別為 ， 。（2）若保持恒溫恒壓，并要使反應(yīng)開始時(shí)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，且達(dá)到平衡后各氣體的物質(zhì)的量與平衡 A 相同，則起始時(shí) c 的取值范圍是 。答案：（答案：（1 1）b=1.6mol c=2.8mol （2）4.8molc4.8mol,又由于是一個(gè)全等等效的問題，所以其最大值一定是起始

4、是 a、b 等于 0，只投入c,即 c 等于 6mol 值最大. II 類：類：相似等效相似等效分兩種狀態(tài)分別討論1 1恒溫恒壓下恒溫恒壓下對(duì)于氣體體系通過“一邊倒”的辦法轉(zhuǎn)化后，只要反應(yīng)物（或生成物）的物物質(zhì)的量的比例質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。恒溫恒壓下的相似等效平衡的特征是：平衡時(shí)同一物質(zhì)同一物質(zhì)轉(zhuǎn)化率相同，百分含量（體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）相同，濃度相同濃度相同2恒溫恒容下恒溫恒容下對(duì)于反應(yīng)前后氣體總物質(zhì)的量沒有變化氣體總物質(zhì)的量沒有變化的反應(yīng)來說，通過“一邊倒”的辦法轉(zhuǎn)化后，只要反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量的比例物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。恒溫恒容下

5、的相似等效平衡的特征是：平衡時(shí)同一物質(zhì)同一物質(zhì)轉(zhuǎn)化率相同，百分含量（體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）相同，濃度不相同濃度不相同拓展與延伸：拓展與延伸：屬于相似等效的問題，我們只要想辦法讓物質(zhì)的量的比例物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同起始用量相等就行例例 2 2將 6molX 和 3molY 的混合氣體置于容積可變的密閉容器中，在恒溫恒壓發(fā)生如下反應(yīng)：2X (g)+Y(g) ， 。 答案： b=1.6mol c 為任意值分析：通過題意達(dá)到平衡后各氣體的體積分?jǐn)?shù)與平衡狀態(tài) A 相同，且反應(yīng)是在恒溫恒壓下，可以看出二者屬于相似等效，故起始加量只要滿足物質(zhì)的量的比例物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同即可，從上述

6、反應(yīng)我們可以看出生成物只有一種，故 c 為任何值時(shí)都能滿足比例故 C 可不看，只要a:b 能滿足 2：1 即可，故 b=1.6mol【總結(jié)總結(jié)】通過上述分析等效平衡的問題解題的關(guān)鍵是：讀題時(shí)注意勾畫出這些條件，讀題時(shí)注意勾畫出這些條件，分清類別，用相應(yīng)的方法（使起始物質(zhì)量相等或起始物質(zhì)的量比相等）求解。我們常采用“一邊倒”（又稱等價(jià)轉(zhuǎn)換）的方法，分析和解決等效平衡問題例 3：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(yīng)，當(dāng)此反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)反應(yīng)混合物就處于化學(xué)平衡狀態(tài)?，F(xiàn)在該容22OSO23SO2器中維持溫度不變，令 a、b、c 分別代表初始時(shí)

7、加入的的物質(zhì)的量（mol） ，如322SOOSO、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(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，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(qǐng)?zhí)羁眨海?）若 a=0，b=0，則 c=_。（2）若 a=0.5，則 b=_，c=_。（3）a、b、c 的取值必須滿足的一般條件是_，_。 （請(qǐng)用兩個(gè)方程式表示，其中一個(gè)只含 a 和 c，另一個(gè)只含 b 和 c）解析：通過化學(xué)方程式：可以看出，這是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)前后氣體分子22OSO23SO2數(shù)不等的可逆反應(yīng)，在定溫、定容下建立的同一化學(xué)平衡狀態(tài)。起始時(shí)，無論怎樣改變的物質(zhì)的量，使化學(xué)反應(yīng)從正反應(yīng)開始，還是從逆反

8、應(yīng)開始，或者從正、逆反322SOOSO、應(yīng)同時(shí)開始，但它們所建立起來的化學(xué)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(jià)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(xué)方程式可22OSO23SO2以看出，反應(yīng)從 2mol SO3開始，通過反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算成和的物質(zhì)的量（即2SO2O等價(jià)轉(zhuǎn)換） ，恰好跟反應(yīng)從 2mol SO2和 1mol O2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(shí)開始，通過化學(xué)方程式22OSO2可以看出，要使 0.5 mol SO2反應(yīng)需要同時(shí)加入

9、 0.25mol O2才能進(jìn)行，通過反應(yīng)的化學(xué)計(jì)3SO2量數(shù)之比換算成 SO3的物質(zhì)的量（即等價(jià)轉(zhuǎn)換）與 0.5 mol SO3是等效的，這時(shí)若再加入 1.5 mol SO3就與起始時(shí)加入 2 mol SO3是等效的，通過等價(jià)轉(zhuǎn)換可知也與起始時(shí)加入 2 mol SO2和1mol O2是等效的。故 b=0.25，c=1.5。（3）題中要求 2mol SO2和 1mol O2要與 a mol SO2、b mol O2和 c mol SO3建立等效平衡。由化學(xué)方程式可知，c mol SO3等價(jià)轉(zhuǎn)換后與 c mol SO2和等效，22OSO23SO22Omol2c即是說，和與 a mol SO2、b

10、mol O2和 c mol SO3等效，那么也就2SOmol) ca ( 2Omol)2cb( 是與 2mol SO2和 1mol O2等效。故有。12cb2ca，例 4：在一個(gè)固定容積的密閉容器中，保持一定的溫度進(jìn)行以下反應(yīng)：)g(Br)g(H2)g(HBr2已知加入 1mol H2和 2mol Br2時(shí)，達(dá)到平衡后生成 a mol HBr（見下表已知項(xiàng)） ，在相同條件下，且保持平衡時(shí)各組分的體積分?jǐn)?shù)不變，對(duì)下列編號(hào)的狀態(tài)，填寫下表中的空白。起始狀態(tài)時(shí)物質(zhì)的量 n（mol） H2 Br2 HBr 平衡時(shí) HBr的物質(zhì)的量n（mol） 已知 編號(hào) 1 2 0 a 2 4 0 1 0.5a m

11、g(g2m) 解析：在定溫、定容下，建立起化學(xué)平衡狀態(tài)，從化學(xué)方程)g(Br)g(H22)g(HBr2式可以看出，這是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等的可逆反應(yīng)。根據(jù)“等價(jià)轉(zhuǎn)換”法，通過反應(yīng)的化學(xué)計(jì)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(dá)到平衡后與原平衡等效。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)項(xiàng)中 n（起始）：n（起始）：n（HBr 平衡）=1：2：a，將 n（H2起始）2H2Br=2mol，n（Br2起始）=4mol，代入上式得 n（HBr 平衡）=2a。參照標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)可知，n（HBr 平衡）=0.5a mol，需要 n（H2起始）=0.5mol，n（Br2起始）=1mol，n（HBr 起始）=0mol。而

12、現(xiàn)在的起始狀態(tài)，已有 1mol HBr，通過等價(jià)轉(zhuǎn)換以后，就相當(dāng)于起始時(shí)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(dá)到了。故起始時(shí) H2和 Br2的物質(zhì)的量應(yīng)為 0mol 和 0.5mol。設(shè)起始時(shí) HBr 的物質(zhì)的量為 x mol，轉(zhuǎn)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(shè)平衡時(shí)2xm 2xg 2:1)2xg( : )2xm()m2g(2xHBr 的物質(zhì)的量為 y mol，則有，解得。y: )2xm(a:1)mg(ay例 5：如圖所

13、示，在一定溫度下，把 2 體積 N2和 6 體積 H2通入一個(gè)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)：（正反應(yīng)放熱）22H3N 3NH2，若反應(yīng)達(dá)到平衡后，測(cè)得混合氣體的體積為 7 體積。據(jù)此回答下列問題： N2 2 體積 H2 6 體積 （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 N2、H2和 NH3的體積，如果反應(yīng)達(dá)到平衡后混合氣體中各氣體的體積分?jǐn)?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(yīng)起始時(shí)將向_（填“正”或“逆” ）反應(yīng)方向進(jìn)行。若需規(guī)定起始時(shí)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，則 c 的取值范圍是_。（2）在上述裝

14、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_。解析：（1）化學(xué)反應(yīng)：在定溫、定壓下進(jìn)行，要使平衡狀態(tài)與原22H3N 3NH2平衡狀態(tài)等效，只要起始時(shí)就可以達(dá)到。已知起始時(shí)各物質(zhì)的體積分別為 1 體積62)H(V)N(V22N2、b 體積 H2和 2 體積。根據(jù)“等價(jià)轉(zhuǎn)換”法，將 2 體積通過反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之3NH3NH比換算成和的體積，則相當(dāng)于起始時(shí)有（1+1）體積和（b+3）體積，它們的比2N2H2N2H值為，解得 b=3。623b11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(shí)為 1 體積；而在起始時(shí)，的

15、體積為 c=2 體積，比平衡狀態(tài)時(shí)大，為達(dá)到同3NH3NH一平衡狀態(tài)，的體積必須減小，所以平衡逆向移動(dòng)。3NH若需讓反應(yīng)逆向進(jìn)行，由上述所求出的平衡時(shí)的體積為 1 可知，的體積必須3NH3NH大于 1，最大值則為 2 體積和 6 體積完全反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的的體積，即為 4 體積，則2N2H3NH。2c1（2）由 6.5b（乙）ab，即應(yīng)填（甲） 。針對(duì)訓(xùn)練：針對(duì)訓(xùn)練：1、在 t時(shí)，向 2L 密閉容器中放入 1molA 和 1molB，發(fā)生下列反應(yīng)：A（g）+B（g） C（g）+2D（g） ，平衡時(shí) C 的含量為 m%，保持其他條件不變，若按下列配比將物質(zhì)放入容器中達(dá)到平衡時(shí)，C 的含量仍為 m%的是

16、 （C） A、2molA 和 1molB B、2molD 和 A、B、C 各 1molC、1molC 和 2molD D、1molC 和 1molD2、在一個(gè)固定體積的密閉容器中，加入 2mol A 和 1mol B，發(fā)生反應(yīng)：2A(g)B(g) 3C(g)D(g) 達(dá)平衡時(shí)，c (C)W mol/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(dá)平衡后，C 濃度仍為 W mol/L 的是（ AD ）（A）1mol A0.5mol B1.5mol C0.5 D （B）2mol A1mol B3mol C1mol D（C）3mol C1mol D1mol B （D）3mol C1mol

17、 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：. A、B 的起始量均為 2mol；. C、D 的起始量分別為 2mol 和6mol。下列敘述不正確的是：-（B）A、兩途徑最終達(dá)到平衡時(shí)，體系內(nèi)混合氣體的百分組成相同B、兩途徑最終達(dá)到平衡時(shí)，體系內(nèi)混合氣體的百分組成不同C、達(dá)到平衡時(shí)，途徑的 和途徑體系內(nèi)混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量相同D、達(dá)到平衡時(shí)，途徑的氣體密度為途徑密度的 1/24、在一固定容積的密閉容器中充入 2molA 和 1molB，發(fā)生反應(yīng)：2A(氣)+B(氣) xC(氣),達(dá)到平衡后，C 的體積分?jǐn)?shù)

18、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(zhì)，達(dá)到平衡后，C 的體積分?jǐn)?shù)仍為 W%，則 x 值為 （ BC ） A、1 B、2 C、3 D、45、在一個(gè) 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)+D(g)達(dá)到平衡時(shí)，C 的濃度為 1.2mol/L , C 的體積分?jǐn)?shù)為 a% 。維持容器的壓強(qiáng)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 （ ABD ）A、3mol C+1mol D B、1mol A+0.5mo

19、l B+1.5mol C+0.5mol DC、1mol A+0.5mol B+1.5mol C D、4mol A+2mol B6、在一個(gè)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(cè)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(shí) HI 的轉(zhuǎn)化率為 b%，則 a、b 的關(guān)系為 （C ）A.ab B.ab C.a=b D.無法確定7、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(shí)兩容器的溫度體積相同。一段時(shí)間后反應(yīng)達(dá)到平衡，為使兩容器中的 SO2在平衡

20、混合物的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相同，下列措施中可行的是 （AB）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(qiáng)8、 在一個(gè)固定容積的密閉容器中, 保持一定的溫度, 在一定條件下進(jìn)行以下反應(yīng): A(氣) + 2B(氣) 3C(氣), 已知加入 1mol A 和 3mol B, 生成了 amol C:(1) 達(dá)到平衡時(shí) C 在反應(yīng)混合氣體中的百分含量是 _(用含有 a 的關(guān)系式表示)(2)在相同的實(shí)驗(yàn)條件下, 若在同一個(gè)容器中改為加入 2mol A 和 6mol B, 達(dá)到平衡后, C的物質(zhì)的量為 _ mol, 此時(shí) C 在混合氣體中的百分含量 _(

21、填寫增大、減小或不變)(3)在相同實(shí)驗(yàn)條件下, 若在同一容器中加入 2mol A 和 8mol B, 若要求平衡后 C 在混合氣體中的百分含量保持不變, 則還應(yīng)該加入 C _ mol(4)在同一個(gè)容器中加入 nmol A 和 3nmol B, 則平衡時(shí) C 的物質(zhì)的量為 m mol, 若改變實(shí)驗(yàn)條件, 可以使 C 的物質(zhì)的量在 m2m 之間變化, 那么, n 與 m 的關(guān)系是 _(用含有 n 和 m 的關(guān)系式表示.一個(gè)容積固定的反應(yīng)容器中, 有一可以左右滑動(dòng)的密封隔板, 兩側(cè)分別進(jìn)行如下圖所示的可逆反應(yīng): 各物質(zhì)的起始加入量如下: A、B、C 均為 4.0 mol, D 為 6.5 mol,

22、F 為 2 mol, 設(shè) E 為 x mol, 當(dāng) x 在一定范圍內(nèi)變化時(shí), 均可以通過調(diào)節(jié)反應(yīng)器的溫度時(shí)兩側(cè)反應(yīng)都達(dá)到平衡, 且隔板恰好處于反應(yīng)器的正中位置, 請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻?(1) 當(dāng) x = 4.5 時(shí), 則右側(cè)反應(yīng)起始時(shí)向 _ (填 “正反應(yīng)” 或 “逆反應(yīng)”), 要使起始反應(yīng)維持向該方向進(jìn)行, x 的最大值應(yīng)小于 _.(2) 若 x 分別為 4.5 和 5.0, 則在這兩種情況下, 當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí), A 的物質(zhì)的量 _(填寫相等、不相等或不能確定), 請(qǐng)解釋理由 _.(3) x = 3.0 時(shí), 右側(cè)反應(yīng)在起始時(shí)向 _ (填 “正反應(yīng)” 或 “逆反應(yīng)”), 要使起始反應(yīng)維持向該方向

23、進(jìn)行, x 的最小值應(yīng)大于 _.(4) x = 4.5 時(shí), 左右兩側(cè)反應(yīng)體系達(dá)到平衡后, 向左側(cè)反應(yīng)器中充入 a mol A 氣體, 當(dāng)左右兩側(cè)再次達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí), 求 a 的取值范圍.(5) 當(dāng) x 變動(dòng)時(shí), D 的最大轉(zhuǎn)化率為多少.(6) 當(dāng) x 變動(dòng)時(shí), 則起始時(shí) D 和 E 的物質(zhì)的量的比值的取值范圍為多少.(7) 當(dāng) x = 4.5 時(shí), 且左右兩側(cè)反應(yīng)體系均達(dá)到平衡狀態(tài)后, 向右側(cè)反應(yīng)器中充入 a mol 的 Ar氣, 則求 a 的最大取值.答案：(1)正反應(yīng) 7.0 (2)不相等 因?yàn)檫@兩種情況是在兩個(gè)不同溫度下達(dá)到化學(xué)平衡的，平衡狀態(tài)不同，所以物質(zhì)的量也不同。(3) 逆反應(yīng) 2.5 (4)0-2 (7)1.259、 ()在一定溫度下，把 2.0 體積 N2和 6.0 體積 H2通入一個(gè)帶活塞的體積可變的容器中，活塞的一端與大氣相通，如圖所示。容器中發(fā)生的反應(yīng)如下：N23H22NH3(正反應(yīng)放熱) 若反應(yīng)達(dá)到平衡后，測(cè)得混合氣體為 7.0 體積。試回答：(1)保持上述反應(yīng)溫度不變，設(shè) a、b、c(ab=13)分別代表初始加入的N2、H2和 NH3的體積，如果反應(yīng)達(dá)到平衡后，