等效平衡例题解析

1、全方位透析等效平衡化学平衡是中学化学中三大理论之一，它是电离平衡、水解平衡的基础， 在中学化学教学中占据举足轻重的地位，尽管新教材总体上对化学平衡降低了难度，但它仍是值得重视的高考热点。其中等效平衡是化学平衡教学中的重点和难点，也是高考的热点，为让学生能更好的掌握和应用等效平衡，下面笔者结合自己的教学体会，对有关等效平衡知识进行了系统的分 析。一、等效平衡的原理在一定条件（定温、定容或定温、定压）下，只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后，任何相同组分的物质的量分数（或体积分数）均相同，这样的化学平衡互称 等效平衡。二、等效平衡的建立化学平衡状态的建立与条件（如浓度、温度、压强等）有关，

2、而与建立平衡时的途径无关，因而同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时的条件（浓度、温度、压 强等）完全相同，则可形成等效平衡。如常温常压下，可逆反应：2S0 2 + O 22 SO 3 2mol1mol0 002mol 1mol0.5mol1mol从正反应开始，从逆反应开始，从正、逆反应同时开始，由于、三种情况如果按方程式的化学计量数比折算成同一方向的反应物，对应各组分的物质的量均相等如将、折算为,因此三者为等效平衡。三、等效平衡的规律1、定温、定容条件下的等效平衡I类：在定温、定容条件下，对于反应前后气体化学计量数 不相等的可逆反应， 只改变起始时加入物质的物质的量，若通过可逆反应的

3、化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量，所得反应物（或生成物）的物质的量与原起始量对应相同，则两平衡等效。n类：在定温、定容条件下，对于反应前后气体化学计量数相等的可逆反应，只改变起始时加入物质的物质的量，若通过可逆反应的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量，所得反应物（或生成物） 的物质的量之比与原起始量之比对应相同，则两平衡等 效。2、定温、定压条件下的等效平衡在定温、定压条件下，对于反应前后气体化学计量数 任意型的可逆反应，只改 变起始时加入物质的物质的量，若通过可逆反应的化学计量数之比换算成同一边物质的物质 的量，所得反应物（或生成物）的物质的量之比与原起始量之比对应相同，则两平

4、衡等效。四、等效平衡的解题思想 一一极值法无论平衡从哪个方向建立，在判断时，都可以根据题给条件，把生成物全部推算成反应物或把反应物全部推算成生成物，再与平衡开始时加入的物质的量相比较。推算公式是：某反应物的物质的量+变成生成物而消耗了该反应物的物质的量=原来该反应物的物质的量理解了上述等效平衡的概念和建立方法，就能顺利应用到实际的解题中。五、等效平衡的应用等效平衡的应用通常有三类，第一类是改变起始加入量，第二类是反应物分批加入，第三类是等效平衡的综合应用，现就此例析如下。1、改变起始加入量时有关等效平衡的计算改变起始加入量判断平衡时体积分数的大小例1 （20XX年江苏化学卷，18题）一定温度下

5、，在恒容密闭容器中发生如下反应:2A（g）+B（g） 3C（g），若反应开始时充入2molA和2molB，达到平衡后 A的体积分数为a%。其他条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后A的体积分数大于 a%的是（ ）A、2molCB、2molA、ImolB 和 ImoIHe （不参加反应）C、ImolB 和 ImolCD、2molA、3molB 和 3 molC解析：本题考查了上述 定温、定容”条件下的等效平衡规律中的第2类等效平衡问题。首先把各选项中的C都折算成A和B,再与题干相比较。选项A中把2molC ”完全转化为4/3molA 和2/3molB ”，可设想分两步进行，第一次先加入

6、4/3molA和4/3molB，与题干中比例一致，与原平衡等效，平衡后A的体积分数为a%，第二次再移走2/3molB，会使平衡逆向移动，A的物质的量增加（但总物质的量减小），故平衡后A的体积分数大于 a% ;选项B中所充入的1molHe "不能改变各组分分压，对平衡无影响，只需分析加入2molA、ImolB "的情况即可，其分析原理与选项 A类似，故平衡后 A的体积分数也大于 a% ;选项C中把1molB 和ImolC ”完全转化为 4/3molA和5/3molB ”，也可假设分批加入，第一次先加入4/3molA和4/3molB，与原平衡等效，平衡后 A的体积分数为a%，第

7、二次再加入1/3molB，会使平 衡正向移动，A的物质的量减小（但总物质的量增加），故平衡后A的体积分数小于 a% ；选项D中把2molA、3molB和3 molC ”完全转化为 4molA和4molB ”，与原平衡等效，平 衡后A的体积分数为a%。故符合题意的为 AB。改变起始加入量时计算平衡时物质的量浓度大小例2（20XX年北京理综卷，14题）在一定温定容的密闭容器中有如下平衡：H2（g）+l2（g） I二2HI（g），已知 出和I2的起始浓度均是0.10mol/L，达到平衡时 HI的浓度为0.16 mol/L，若H2和I2的起始浓度均变为0.20mol/L时，则平衡时的出浓度（mol/L

8、）是（）A、0.16mol/L B、0.08mol/L C、0.04mol/L D、0.02mol/L解析此题仍运用等效平衡规律处理，仍假设第一种情况的反应体系的体积为VL,第二种情况的反应体系的体积为2VL，则在等温条件下，两者建立等效平衡。其中H2的平衡浓度相同，为0.02mol/L （由第一种情况平衡时，HI浓度为0.16mol/L，可推知出转化浓度为 0.08mol/L，则剩余浓度为0.02mol/L得)。这样，由第二种情况的反应体积为 2VL压缩到VL 时，平衡不移动，但 出、12和HI的浓度均增大2倍，所以 出的平衡浓度则为0.04mol/L。应 选C。利用等效平衡讨论可逆反应化学

9、计量数例3、在一固定体积的密闭容器中，充入2molA和ImolB，发生反应2A(g)+B(g)xC(g)，达平衡后，C的体积分数为 W%，若维持容器容积和温度不变，按0.6molA、0.3molB和1.4molC为起始配比投入，达平衡后，C的体积分数也为 W%，则x的值为 ()A、1B、2C、3D、4解析看题意多数学生认为这是恒温恒容”条件下的等效平衡问题，常用极端假设法，即完全推算到A、B这两种反应物一端，即有 0.6+1.4 X2/x=2，或0.3+1.4 Xl/x=1，得x=2，应选B。 然而还应考虑到等效平衡的另一种情况，即定温、定容条件下对于反应前后气体化学计量数不变的可逆反应，只要

10、反应物(或生成物)的物质的量之比与原起始量之比对应相同，则两平衡等效，即为当 x=3时的情况，因此本题正确答案应为B、C。2、反应物分批加入时有关等效平衡的计算反应物分批加入时判断平衡移动方向例4 (20XX年全国新课程卷，12题)某温度下，在一容器可变的容器中，反应2A(g)+B(g) 2C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量 分别为4mol、2mol和4mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量作如下调整，可使平衡右移的是()A、均减半B、均加倍C、均增加1molD、均减小1mol解析本题考查了上述规律中 定温、定压”条件下的等效平衡问题。选项 A、B中三者比例为2: 1

11、: 2，与题中比例一致，为等效平衡，平衡不移动。C可设想为两步加入，第一次加入1molA、0.5molB、1molC，此时平衡不移动，第二次再加入0.5molB (此法与一次性各加入1mol等效)，提高反应物B的浓度，平衡向右移动。D中均减小1mol，也可设想为两步进行，先将A减小1mol , B减小0.5mol , C减小1mol ,此时平衡不移动， 再将B减小0.5mol , 降低反应物B的浓度，平衡向左移动，故本题应选C。反应物分批加入时判断平衡时体积分数的大小例5（ 20XX年广东化学卷，5题）在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反应： 2NO2（g） N2O4（g）达到平衡时，再向容

12、器中通入一定量的 NO 2,重新达到平衡后，与第一次平衡时相 比，NO2体积分数 （）A、不变B、增大C、减小D、无法判断解析有关 等效平衡”问题，一般都假设过程：设原平衡在建立前初始时，只放入NO 2其物质的量是amol，此时容器的体积为 VL，再加入的NO 2是namol，此时容器的体积为（1+ n）VL， 两种情况下在等温等压条件下建立的平衡状态是相同的（即等效平衡），此时NO 2的体积分数相同。再把容器的体积由（1+ n）VL压缩为VL时（因为题设条件是等温等容，所以需把假 设过程的虚设体积恢复至原体积），该可逆反应的原平衡会发生正向移动，再建立新的平衡 状态，此时反应物 NO2的体积

13、分数会比原平衡减小。故应选C。3、等效平衡的综合应用例6 （20XX年江苏化学卷，26题）I .恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：A（g）+B（g） L-"C（g）若开始时放入1molA和1molB，到达平衡后，生成 amolC，这时A的物质的量为 mol。若开始时放入3molA和3 molB，到达平衡后，生成 C的物质的量为 mol。若开始时放入 xmolA、2 molB和1molC，到达平衡后，A和C的物质的量分别是 ymol禾廿 3amol ，贝H x = mol , y =mol平衡时，B的物质的量 （选填一个编号）。（甲）大于2mol（乙）等于2mol（丙）

14、小于2mol（丁）可能大于，等于或小于 2mol作出判断的理由是。若在的平衡混合物中再加入 3molC，待再次达到平衡后，C的物质的量分数n.若维持温度不变，在一个与反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应。开始时放入ImolA和ImolB到达平衡后生成 bmolC。将b与小题中的a进行比较(选填一个编号)。(甲)av b(乙)a> b(丙)a=b(丁)不能比较a和b的大小作出此判断的理由是。解析本题综合考查了恒容和恒压两种情况下的等效平衡。I中的后三问都是考查恒温、恒压下的等效平衡。I、由反应A(g)+B(g) 9(g)知，反应到达平衡后， 若有amol的C生成，则必有amo

15、l 的A消耗，此时剩余 A的物质的量为(1 a) mol。起始量改为3molA和3 molB，相当于3个ImolA和ImolB，或理解为需将容器扩大为原来的3倍，才可保持恒温、恒压。根据第问答案，C的物质的量为3amol。因而可确定，在定温定压的条件下起始量为 3molA、 3molB和OmolC与ImolA、ImolB和OmolC 为等效 平衡。所以这两种状态达到平衡时C的体积分数一定相同，因而状态下，A、B、C的物质的量都是状态下的 3倍。将状态与状态看成是等效平衡，把xmolA、2 molB和ImolC全部转换成反应物，为(x+1)molA、3molB、OmolC，故可求出x=2mol，

16、平衡时 A、B、C的物质的量与状态相 同，故反应后 A的物质的量y=(3 3a)mol , B的物质的量为(3 3a)mol，而(3 3a)与2大 小比较，完全取决于 a的数值。若a > 1/3，贝U n(B) v 2mol ;若a=1/3，贝U n(B)=2mol ;若a v 1/3，贝U n(B) > 2mol，故答案为 丁”。根据化学方程式，状态中， 2molA、2molB和ImolC 等效于3molA、3molB和OmolC , 在此平衡混合气体中再加入 3molC，相当于6molA、6molB和OmolC，达到平衡时 C的物质的量分数是多少，根据上述规律，应与ImolA、ImolB和OmolC中的C的物质的量分数 相同。A(g) + B(g)C(g)起始量：1mol 1molOmol平衡量：1 amol 1 amolamol故C的物质的量分数为 a/(2 a)。n是考查恒温、恒容下的等效平衡。因此时容器的容积不变，而中容器的容积缩小，小题中容器相当于在的基础上减小压力，使所给平衡向逆反应方向移动，故反应达到平衡后a>b，故答案为(乙)。答案(1 a)3a 23 3a(丁)理由若3a > 1 ,B的物质的量小于2m