高中化學(xué)人教版化學(xué)反應(yīng)原理第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡第三節(jié)化學(xué)平衡 等效平衡原理

高二化學(xué)（培優(yōu)）《等效平衡》專題一、等效平衡的概念1．定義：對(duì)于同一可逆反應(yīng)，當(dāng)外界條件一定時(shí)，無(wú)論該反應(yīng)是從正反應(yīng)開(kāi)始，還是從逆反應(yīng)開(kāi)始，或是從中間狀態(tài)（既有反應(yīng)物又有生成物的狀態(tài)）開(kāi)始，只要到達(dá)平衡時(shí)反應(yīng)混合物中各組分的分?jǐn)?shù)（質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)）對(duì)應(yīng)相等就可達(dá)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(duì)于同一可逆應(yīng)，盡管起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量不同，而達(dá)到平衡時(shí)，同種物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(或體積分?jǐn)?shù))相同，這樣的平衡稱為等效平衡。如，常溫常壓下，可逆反應(yīng)：N2+3H22NH3①1mol3mol0mol②0mol0mol2mol③①?gòu)恼磻?yīng)開(kāi)始，②從逆反應(yīng)開(kāi)始，③從正逆反應(yīng)同時(shí)開(kāi)始，由于①、②、③三種情況如果按方程式的計(jì)量關(guān)系折算成同一方向的反應(yīng)物，對(duì)應(yīng)各組分的物質(zhì)的量均相等(如將②、③折算為①)，因此三者為等效平衡2．標(biāo)志：由以上定義我們可以看出，判斷同一可逆反應(yīng)達(dá)到的平衡狀態(tài)是否達(dá)為等效平衡的標(biāo)志是：達(dá)到平衡后，反應(yīng)混合物中各組分的分?jǐn)?shù)（質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)）是否對(duì)應(yīng)相等。3．意義：等效平衡的概念的提出反映了化學(xué)平衡狀態(tài)的建立與途徑無(wú)關(guān)。二、等效平衡規(guī)律根據(jù)反應(yīng)條件(定溫、定壓或定溫、定容)以及可逆反應(yīng)的特點(diǎn)(反應(yīng)前后氣體分子數(shù)是否相等)，可將等效平衡問(wèn)題分成三類：1、在恒溫、恒容條件下，對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的可逆反應(yīng)只改變起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，只要經(jīng)極限轉(zhuǎn)換后，與原起始物質(zhì)的物質(zhì)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(gè)一定容積的密閉容器里，發(fā)生如下反應(yīng)：2SO2＋O2

2SO3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(zhì)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(guān)系，才能保證達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡時(shí)的完全相同。請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下列空白：

（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(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）：，。2、在恒溫、恒容條件下，對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng)，只要經(jīng)極限轉(zhuǎn)換后，對(duì)應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)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(yīng)2A（g）+2B（g）C（g）+3D（g）現(xiàn)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(dá)到平衡時(shí)，體系內(nèi)混合氣體的百分組成相同、II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)I途徑的v(A)等于II途徑的v(A)D.達(dá)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(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，只要經(jīng)極限轉(zhuǎn)換后，對(duì)應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，則達(dá)平衡后與原平衡等效。例3．Ｉ．恒溫、恒壓下，在一個(gè)可變?nèi)莘e的容器中發(fā)生如下反應(yīng)：Ａ（氣）＋Ｂ（氣）Ｃ（氣）（１）若開(kāi)始時(shí)放入1molA和1molB，到達(dá)平衡后，生成amolC，這時(shí)Ａ的物質(zhì)的量為_(kāi)_________mol。（２）若開(kāi)始時(shí)放入3molA和3molB，到達(dá)平衡后，生成Ｃ的物質(zhì)的量為_(kāi)_______mol；（３）若開(kāi)始時(shí)放入xmolA、2molB和1molC，到達(dá)平衡后，A和C的物質(zhì)的量分別是ymol和3amol，則x=___mol，y=___mol。平衡時(shí)，B的物質(zhì)的量___（甲）大于2mol （乙）等于2mol（丙）小于2mol （?。┛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（Ｉ）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(kāi)始時(shí)放入1molA和1molB到達(dá)平衡后生成bmolC。將b與（１）小題中的a進(jìn)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(zhì)的量為3a；（3）3a=1,n（B）=2mol；3a<1,n（B）>2mol，所以選丁；（4）C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是a/（2—a）；（5）當(dāng)改變條件，使成為恒溫恒容時(shí)，由于該反應(yīng)是一分子數(shù)目減少的反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，容器內(nèi)的壓強(qiáng)在減少，（5）相對(duì)于（1）而言，可以等效看成（1）達(dá)到平衡后，再將容器體積擴(kuò)大練習(xí)：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(yīng)2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)混合物中SO3的體積分?jǐn)?shù)為91%，現(xiàn)維持容器內(nèi)溫度不變，令a、b、c分別代表初始加入的SO2、O2、SO3的物質(zhì)的量，若達(dá)到平衡時(shí)，SO3的體積分?jǐn)?shù)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(yīng)達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得NH3的物質(zhì)的量為。若在該容器中開(kāi)始時(shí)充入molN2和，則平衡時(shí)NH3的物質(zhì)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(yīng)2A（g）+2B（g）C（g）+3D（g）現(xiàn)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(dá)到平衡時(shí)，體系內(nèi)混合氣體的百分組成相同B、I、II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)I途徑的v(A)等于II途徑的v(A)D、達(dá)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(gè)容器中，分別都充有等物質(zhì)的量的SO2和O2，在相同溫度下發(fā)生反應(yīng)：2SO2+O22SO3，并達(dá)到平衡。在這過(guò)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（） A、等于p% B、大于p% C、小于p% D、無(wú)法判斷5、某溫度下，在一容積可變的容器中，反應(yīng)2A(g)+B(g)2C(g)達(dá)到平衡時(shí)，A、B和C的物質(zhì)的量分別是4mol、2mol和4mol。保持溫度和壓強(qiáng)不變，對(duì)平衡混合物中三者的物質(zhì)的量做如下調(diào)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(gè)密閉容器中，在一定條件下發(fā)生：2A（g）+B（g）xC(g)達(dá)到平衡，測(cè)得C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為c%；若開(kāi)始充入容器中的是，和，達(dá)平衡時(shí)C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)仍為c%，則x的值可能為（）A、2B、3C、4D、57、在一個(gè)固定體積的密閉容器中，保持一定溫度，進(jìn)行以下反應(yīng)：H2（g）＋Br2（g）2HBr（g），已知加入1molH2和2molBr2時(shí)，達(dá)到平衡后生成amolHBr（見(jiàn)下表“已知項(xiàng)”）。在相同條件下，且保持平衡時(shí)各組分的