等效平衡的基本原理和計(jì)算方法

1、運(yùn)用對比的方法掌握等效平衡的基本原理和計(jì)算方法一、定義同一可逆反應(yīng)，一定條件下，當(dāng)改變起始時(shí)反應(yīng)物或生成物物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度，達(dá)到平衡時(shí)，混合物中各組分的百分組成相等，這樣的平衡稱等效平衡。 注意：等效平衡要求平衡時(shí)各物質(zhì)的百分含量相等，它們的物質(zhì)的量濃度不一定相等。二、規(guī)律和技巧1恒溫恒容時(shí)（1）在恒溫恒容時(shí)，若是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，當(dāng)起始反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量通過化學(xué)計(jì)量數(shù)換算成同一半邊的物質(zhì)的物質(zhì)的量的比例與原平衡各物質(zhì)的量的比例相同時(shí)，則建立等效平衡。如反應(yīng) H2+I2（氣） 2HI 在（E）、（F）時(shí)建立等效平衡 （E）起始時(shí)加入：1molH2+2molI2 n(H2

2、)：n(I2)=1:2 （F）起始時(shí)加入2mol I2和 4molHI 按方程式，把HI轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化成H2和I2各2mol，再加上加入的2molI2，相等于加入2molH2+4molI2, n(H2)n(I2)=12.故在（E）、（F）時(shí)建立等效平衡此時(shí)，在兩個(gè)平衡中，各物質(zhì)的百分含量（各物質(zhì)的質(zhì)量百分含量m%、各物質(zhì)的物質(zhì)的量的百分含量n%、各氣體的體積百分含量v%）、各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度c、各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率等均完全相同。但各物質(zhì)的物質(zhì)的量n、物質(zhì)的質(zhì)量m、各氣體的體積V不一定相同。如（E）、（F）時(shí)，（F）時(shí)相當(dāng)于加入的物質(zhì)為2molH2+4molI2，是（E）時(shí)加入物質(zhì)的2倍，故（F）平衡的

3、各物質(zhì)的n、m、V都是（E）平衡對應(yīng)物質(zhì)的2倍。（2）恒溫恒容時(shí)，對一般的可逆反應(yīng)，當(dāng)起始反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量通過化學(xué)計(jì)量數(shù)換算成同一半邊的物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡相同時(shí)，則建立等效平衡。 如反應(yīng) 2SO2+O2 2SO3 在（A）、（B）條件時(shí)建立等效平衡 （A） 起始時(shí)加入：2molSO2 + 1molO2   （B） 起始時(shí)加入：2molSO3 此時(shí)的兩個(gè)平衡完全相同，因此也叫等同平衡。在這兩個(gè)平衡中，各物質(zhì)的百分含量（各物質(zhì)的質(zhì)量百分含量m%、各物質(zhì)的物質(zhì)的量的百分含量n%、各氣體的體積百分含量v%、）、物質(zhì)的量n、物質(zhì)的質(zhì)量m、各氣體的體積V、各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度c、各物

4、質(zhì)的轉(zhuǎn)化率等均完全相同。2在恒溫恒壓下當(dāng)起始反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量通過化學(xué)計(jì)量數(shù)換算成同一半邊的物質(zhì)的物質(zhì)的量的比例與原平衡各物質(zhì)的量的比例相同時(shí)，則建立等效平衡。如反應(yīng) 2SO2+O2 2SO3 在（C）、（D）時(shí)建立等效平衡 （C）起始時(shí)加入：1molSO2 + 1molO2 （D）起始時(shí)加入：2molSO2 + 2molO2 【例1】將3 mol A和1 mol B混合于一體積可變的密閉容器P中，以此時(shí)的溫度、壓強(qiáng)和體積作為起始條件，發(fā)生了如下反應(yīng)： 3A(g)+B(g) 2 C(g)+D(g)達(dá)到平衡時(shí)C的濃度為wmol·L-1。 回答小題： (1)保持溫度和壓強(qiáng)不變，按下

5、列四種配比充入容器P中，平衡后C的濃度仍為wmol·L-1的是( ) (A)6 mol A+2 mol B(B)3 mol A+1 mol B十2 mol C， (C)2 mol C+1 mol B+1 mol D (D)1 mol C+2mol D (2)保持原起始溫度和體積不變，要使平衡后C的濃度仍為wmol·L-1，應(yīng)按下列哪種配比向容器Q中充入有關(guān)物質(zhì)( ) (A)3 mol A+1 mol B (B)4 mol C十2 mol D (C)1.5 mol A+0.5mol B+1 mol C +0.5 mol D (D)以上均不能滿足條件， (3)保持原起始溫度和體

6、積不變，若仍按3 mol A和1 mol B配比在容器Q中發(fā)生反應(yīng)，則平衡時(shí)C的濃度和w rml·L-1的關(guān)系是( ) (A)w (B) w (C)= w (D)不能確定 (4)將2 mol C和2 mol D按起始溫度和壓強(qiáng)充入容器Q中，保持溫度和體積不變，平 衡時(shí)C的濃度為V mol·L-1，V與w和叫的關(guān)系是( ) (A) Vw (B) Vw (C) V=w (D)無法比較 (5)維持原起始溫度和體積不變，按下列哪種配比充入容器Q可使平衡時(shí)C的濃度為 V mol·L-1 ( ) (A)1 mol C+0.5 m01 D (B)3 mol A+2 mol B

7、(C)3 mol A+1 mol B+1 mol D (D)以上均不能滿足條件 解析略：答案為（A） 因容器P的體積可變，且正反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng)，故相當(dāng)于加壓而現(xiàn)在容器Q體積不變，條件不同了，不屬等效平衡，無法判斷答案為(D)本題所述條件相當(dāng)于減壓，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，C的濃度降低答案為(B)溫度、體積不變時(shí)2mol C和1 mol D反應(yīng)與3 mol A和1 mol B相當(dāng)，屬等效平 衡再加1 mol D時(shí)平衡將向左移動(dòng)，V<w。答案為(B)恒溫恒容下n (A)=3 mol和n(B)=1 mol或n(C)=2 mol和n(D)=1 mol時(shí)均為同一平衡狀態(tài)，屬等效平衡答案為(C)【

8、例2】某溫度下向1L密閉容器中充入1mol N2和3 mol H2，使反應(yīng)N2+3H22NH3達(dá)平衡，平衡混合氣中N2、H2、NH3的濃度分別為M、N、G(molL)如果溫度不變，只改變初始物質(zhì)的加入量，要求M、N、G保持不變，則N2、H2、NH3的加入量用x、y、z表示時(shí)應(yīng)滿足的條件是： 若x=0，y=0，則z= ； 若x=0.75 mol，則y= ，z= ； x、y、z取值必須滿足的一般條件是(用含x、y、z方程表示，其中一個(gè)含x、z，另一個(gè)含y、z) 。 若將上述條件改為恒溫、恒壓，其它均不變，則 a若x=0，y=0，則z= ； b若x=0.75 mol，則y= ，z= ； cx、y、z

9、取值必須滿足的一般條件是 。 解析 因2 mol NH3完全分解時(shí)可得到1 mol N2、3 mol H2，故向同一容器中加入2 mol NH3與加入l mol N2、3 mol H2的混合氣的起始濃度狀態(tài)完全相同。 z=0，y=0時(shí)，N2、H2的物質(zhì)的量為0，z=2 mol z=0.75 mol可認(rèn)為是N2有0.25 mol已反應(yīng)掉，同時(shí)消耗H2為0.75 mol，生成NH3為0.5 mol，故而y=3-0.75=2.25( mol)，z=0.5 mol。 依上述思路知，生成z mol NH3時(shí)必消耗mol N2， mol H2，故而 如上述條件改為恒溫、恒壓，其它均不變時(shí)，只要n(N2)n

10、(H2)=13，n(NH3)為任意值，均是同一平衡狀態(tài)，故而 az=0，y=0時(shí)，z為任意值 bz=0.75(mol)時(shí)，y=0.75 ×3=2.25(mol)，z為任意值。SO2 O2 SO3 cxy=13，即y=3x時(shí)z為任意值 【例3】4如右圖所示，將4 mol SO2和2 mol O2置于體積可變的等壓容器中，在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，H0該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)A時(shí)，測知?dú)怏w的物質(zhì)的量為4.2 mol，SO2、O2、SO3的起始物質(zhì)的量分別以現(xiàn)a、b、c表示 (1)向達(dá)到平衡狀態(tài)A的容器中通入少量O2，體系中SO2的體積分?jǐn)?shù) (填“增大”或“

11、減小”或“不變")要使SO2的體積分?jǐn)?shù)再變到與平衡狀態(tài)A相同，可采取的措施是 或 。 (2)若起始時(shí)a=1.2 mol，B=0.6 mol，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)c的取值為 。 (3)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)的量與平衡狀態(tài)A相同，則起始時(shí)c的取值范圍為 。 解析 (1)考查了勒夏特列原理的應(yīng)用。 (2)考查了等效平衡中恒溫恒壓的情況。只需加入的反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比與反應(yīng)方程式中對應(yīng)物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比一致即可，C的取值為任意值。 (3)結(jié)合平衡計(jì)算考查反應(yīng)方向及平衡移動(dòng)的方向2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)起始時(shí)物

12、質(zhì)的量 4mol 2mol 0轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量 2x x 2x平衡時(shí)物質(zhì)的量 4-2x 2-x 2x 據(jù)題意有6-x=4.2，x=1.8 mol，2x=3.6 mol，3.6C4時(shí)，方能滿足使反應(yīng)開始時(shí)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的條件 答案 (1)通入適量的SO2 給體系升溫 (2)任意值 (3)3.6C4等效平衡練習(xí)題【基礎(chǔ)題】1、在一個(gè)固定體積的密閉容器中，加入2molA和1molB，發(fā)生反應(yīng)：2A（g）+B（g） 3C（g）+D（g），達(dá)到平衡時(shí)C的濃度為Wmol/L，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(zhì)，達(dá)到平衡后，C的濃度仍為Wmol/L的是（ ）A、4molA+2molB B、

13、3molC+1molD+1molB C、3molC+1molD D、1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD2、在450、5.05×107Pa時(shí)，如果把1體積N2和3體積H2的混合物通入一個(gè)裝有催化劑的密閉容器中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，得到含NH352%（體積分?jǐn)?shù)）的混合氣體。在同溫同壓下向密閉容器中通入2體積N2和6體積H2，達(dá)到平衡時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)為（ ）A、大于52% B、等于52% C、小于52% D、不能確定3、在固定體積的密閉容器中，一定溫度下，加入2molBr2，1molH2，發(fā)生反應(yīng)：Br2(g) + H2(g) 2HBr(g)，到達(dá)平衡時(shí)，HBr質(zhì)量分?jǐn)?shù)

14、為W%，在相同條件下，按下列情況充入物質(zhì)到達(dá)平衡時(shí)，HBr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍為W%的是（ ）A、2molHBr B、3molHBr C、4molBr2+2molH2 D1molBr2+2molHBr4、在一定溫度下的容積固定的密閉容器里充入1molC和1mol水蒸氣，發(fā)生反應(yīng)：C（s）+H2O（g） CO（g）+H2（g）。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，測得水蒸氣的濃度為Wmol/L，如果起始按下列配比填料，平衡時(shí)水蒸氣的濃度不為Wmol/L的是（ ）A、2molC+1molCO+1molH2 B、1molCO+1molH2 C、2.5molC+2molH2O(g) D、0.5molH2O(g)+0.5molH

15、2+0.5molCO+0.5molC5、可逆反應(yīng)A(g)B(g)2C(g)在固定容積的容器中進(jìn)行，如果向容器中充入1molA和1mol B，在某溫度下達(dá)到平衡時(shí)，C的體積分?jǐn)?shù)為m%；若向容器中充入1molC，在同樣的溫度下達(dá)到平衡時(shí)，C的體積分?jǐn)?shù)為n%，則m和n的關(guān)系正確的是（ ）Am>nBm<nCm=nD無法比較6、在一密閉的容器中充入2mol A和1mol B發(fā)生反應(yīng)： 2A(g)B(g)xC(g)，達(dá)到平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)為w；若維持容器的容積和溫度不變，按起始物質(zhì)的量A：0.6mol、B：0.3mol、C：1.4mol充入容器，達(dá)到平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)仍為w，則x的值為（

16、）A只能為2B只能為3C可能為2，也可能為3D無法確定7、體積相同的甲、乙兩個(gè)容器中，分別充有等物質(zhì)的量的SO2和O2，在相同溫度下發(fā)生反應(yīng)：2SO2O22SO3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(qiáng)不變，若甲容器中SO2的轉(zhuǎn)化率為p%，則乙容器中SO2的轉(zhuǎn)化率為（ ）A等于p%B大于p%C小于p%D無法判斷8、在相同溫度下，有相同體積的甲、乙兩容器，甲容器中充入1g N2和1g H2，乙容器中充入2g N2和2g H2。下列敘述中，錯(cuò)誤的是（ ）A化學(xué)反應(yīng)速率：乙甲B平衡后N2的濃度：乙甲CH2的轉(zhuǎn)化率：乙甲D平衡混合氣中H2的體積分?jǐn)?shù)：乙甲9、某恒溫恒壓下，向可變?nèi)莘e的

17、密閉容器中充入3 L A和2 L B，發(fā)生如下反應(yīng)：3A(g)+2B(g) xC(g)+yD(g)達(dá)到平衡時(shí)，C的體積分?jǐn)?shù)為m%，若維持溫度、壓強(qiáng)不變，將0.6 L A、0.4 L B，4 L C、0.8 L D作為起始物質(zhì)充入密閉容器中，達(dá)到平衡時(shí)C的體積分?jǐn)?shù)仍為w%，則x,y的值分別為（ ）A.x=3,y=1 B.x=4,y=1 C.x=5,y=1 D.x=2,y=310、在一定溫度下,把2molSO2和1molO2通過一個(gè)一定容積的密閉容器里,發(fā)生如下反應(yīng)：2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)。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)。現(xiàn)在該容器中維持溫度不變，令

18、a、b、c分別代表初始時(shí)SO2、O2和SO3的物質(zhì)的量（mol），若a、b、c取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的關(guān)系才能保證達(dá)到平衡，反應(yīng)混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡時(shí)完全相同，填寫下列空白：（1）若a=0，b=0，則c= 。（2）若a=0.5，則b= ，c= 。（3）若a、b、c取值必須滿足的一般條件是（請用兩個(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） ； 【能力題】11、甲、乙兩容器，甲的容積固定，乙的容積可變。在一定溫度下，向甲中通入3mol N2和4mol H2，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，生成NH3的物質(zhì)的量為amol。（1）相同溫度下，向乙中通入2molNH3，且保持容積與甲

19、相同，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，各物質(zhì)的濃度與甲平衡中相同。起始時(shí)乙中還通入了_mol N2和_mol H2。（2）相同溫度下，若向乙中通入6mol N2和8mol H2，且保持壓強(qiáng)與甲相等，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，生成氨的物質(zhì)的量為b mol，則ab_12；若乙與甲的容積始終相等，達(dá)到平衡時(shí)，生成氨的物質(zhì)的量為c mol，則ac_12(填“”、“”或“”)。12、在一個(gè)盛有催化劑容積可變的密閉容器中，保持一定溫度和壓強(qiáng)，進(jìn)行以下反應(yīng)：N23H22NH3。已知加入1mol N2和4mol H2時(shí)，達(dá)到平衡后生成a mol NH3（見下表已知項(xiàng)）。在相同溫度、壓強(qiáng)下，保持平衡時(shí)各組分的體積分?jǐn)?shù)不變。對下列編號

20、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(shí)NH3的物質(zhì)的量n/molN2H2NH3140a1.56010.5amg(g4m)13（2003廣東）I恒溫、恒壓下，在一個(gè)可變?nèi)莘e的容器中發(fā)生如下發(fā)應(yīng)：A（氣）B（氣）C（氣）（1）若開始時(shí)放入1molA和1molB，到達(dá)平衡后，生成a molC，這時(shí)A的物質(zhì)的量為 mol。（2）若開始時(shí)放入3molA和3molB，到達(dá)平衡后，生成C的物質(zhì)的量為 mol。（3）若開始時(shí)放入x molA，2molB和1molC，到達(dá)平衡后，A和C的物質(zhì)的量分別是ymol和3a mol，則x mol，y mol。平衡時(shí)，B的物質(zhì)的量 （選填一個(gè)編

21、號）（甲）大于2 mol （乙）等于2 mol（丙）小于2 mol （?。┛赡艽笥凇⒌扔诨蛐∮?mol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(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(gè)與（1）反應(yīng)前起始體積相同、且容積固定的容器中發(fā)生上述反應(yīng)。（5）開始時(shí)放入1molA和1molB到達(dá)平衡后生成b molC。將b與（1）小題中的a進(jìn)行比較 （選填一個(gè)編號）。（甲）ab （乙）ab （丙）ab （丁）不能比較a和b的大小作出此判斷的理由是 ?！疽族e(cuò)題】14、在固定體積的容器中加入1molN2O4 發(fā)生如下反應(yīng) N2O4 2NO2當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)保

22、持溫度不變再充入1 molN2O4氣體，則平衡向 移動(dòng)？N2O4轉(zhuǎn)化率如何變化？15、一定溫度下，向一固定體積為V的容器中加入4molNO2.發(fā)生如下反應(yīng)：2NO2N2O4當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，保持溫度不變再充入1 molNO2氣體，則平衡向 移動(dòng)？NO2的轉(zhuǎn)化率如何變化？16、在一固定體積為V的容器中，加入1molA和1molB發(fā)生如下反應(yīng)：A(g)+B(g) 2C(g)達(dá)到平衡后：（1）如果再加入1molA則平衡向 移動(dòng)？平衡時(shí)B的轉(zhuǎn)化率如何變化？A的的轉(zhuǎn)化率如何變化？（2）在反應(yīng)（1）的基礎(chǔ)上再加入1molB則平衡向 移動(dòng)？平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率如何變化？B的的轉(zhuǎn)化率如何變化？(與反應(yīng)（1）相比較)（

23、3）（2）的平衡狀態(tài)與原平衡狀態(tài)相比，A、B的轉(zhuǎn)化率如何變化？17、在T K、pkPa時(shí)，向體積為V L的密閉容器內(nèi)充入1 mol A和1 mol B保持恒溫恒壓，反應(yīng)A(g)+B(g)蘆蘭C(g)達(dá)到平衡時(shí)C的體積分?jǐn)?shù)為40使溫度和壓強(qiáng)在上述條 件下恒定不變，若向密閉容器中充入2 mol A和2 tool B，則反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)容器的體積為 ，C的體積分?jǐn)?shù)為 。參考答案1C 2B 3CD 4C 5C 6C 7B 8D 9C10、答案：（1）2 （2）0.25 1.5 (3)a+c=2 2b+c=211、（1）當(dāng)乙的容積與甲保持相同時(shí)，要達(dá)到等效平衡，則應(yīng)滿足乙中的投料量與甲中相等，將2mol NH3全部歸到平衡的左邊相當(dāng)于1mol N2與3mol H2，因此還差2mol N2和1mol H2。（2）當(dāng)乙的壓強(qiáng)與甲保持相同時(shí)，只要乙的投料方式中N2和H2的物質(zhì)的量之比與甲中相等即可達(dá)到等效平衡。因此向乙中通入6mol N2和8mol H2，達(dá)到平衡時(shí)，生成氨的物質(zhì)的