高中化学人教版化学反应原理第二章化学反应速率和化学平衡第三节化学平衡 等效平衡原理

高二化学（培优）《等效平衡》专题一、等效平衡的概念1．定义：对于同一可逆反应，当外界条件一定时，无论该反应是从正反应开始，还是从逆反应开始，或是从中间状态（既有反应物又有生成物的状态）开始，只要到达平衡时反应混合物中各组分的分数（质量分数、物质的量分数或体积分数）对应相等就可达到相同的平衡状态，这就称为等效平衡。在一定条件(定温、定压或定温、定容)下，对于同一可逆应，尽管起始时加入物质的物质的量不同，而达到平衡时，同种物质的物质的量或物质的量分数(或体积分数)相同，这样的平衡称为等效平衡。如，常温常压下，可逆反应：N2+3H22NH3①1mol3mol0mol②0mol0mol2mol③①从正反应开始，②从逆反应开始，③从正逆反应同时开始，由于①、②、③三种情况如果按方程式的计量关系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②、③折算为①)，因此三者为等效平衡2．标志：由以上定义我们可以看出，判断同一可逆反应达到的平衡状态是否达为等效平衡的标志是：达到平衡后，反应混合物中各组分的分数（质量分数、物质的量分数或体积分数）是否对应相等。3．意义：等效平衡的概念的提出反映了化学平衡状态的建立与途径无关。二、等效平衡规律根据反应条件(定温、定压或定温、定容)以及可逆反应的特点(反应前后气体分子数是否相等)，可将等效平衡问题分成三类：1、在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体分子数改变的可逆反应只改变起始时加入物质的物质的量，只要经极限转换后，与原起始物质的物质的量（或浓度）相等，则两平衡等效。[例1]在一定温度下，把2molSO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器里，发生如下反应：2SO2＋O2

2SO3当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中，维持温度不变，令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量（mol）。如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时的完全相同。请填写下列空白：

（1）若a=0，b=0，则c=___________。

（2）若a=，则b=_________，c=

_________。

（3）a、b、c取值必须满足的一般条件是（用两个方程式表示，其中一个只含a和c，另一个只含b和c）：，。2、在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要经极限转换后，对应物质的物质的量之比与原平衡相同，则两平衡等效。例2.在等温、等容条件下，有下列气体反应2A（g）+2B（g）C（g）+3D（g）现分别从两条途径建立平衡：、B的起始浓度均为2mol/L、D的起始浓度分别为2mol/L和6mol/L,下列叙述正确的是（）、II两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成相同、II两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成不同C.达到平衡时I途径的v(A)等于II途径的v(A)D.达到平衡后，I途径混合气体密度为II途径混合气体密度的二分之一3、在恒温、恒压下，改变起始时加入物质的物质的量，只要经极限转换后，对应物质的物质的量之比与原平衡相同，则达平衡后与原平衡等效。例3．Ｉ．恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：Ａ（气）＋Ｂ（气）Ｃ（气）（１）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。（２）若开始时放入3molA和3molB，到达平衡后，生成Ｃ的物质的量为________mol；（３）若开始时放入xmolA、2molB和1molC，到达平衡后，A和C的物质的量分别是ymol和3amol，则x=___mol，y=___mol。平衡时，B的物质的量___（甲）大于2mol （乙）等于2mol（丙）小于2mol （丁）可能大于、等于或小于2mol作出此判断的理由是__________________________________________。（４）若在（３）的平衡混合物中再加入3molC，待再次到达平衡后，C的物质的量分数是____________。II．若维持温度不变，在一个与（Ｉ）反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应（５）开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成bmolC。将b与（１）小题中的a进行比较_________（甲）a<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__________________________________________。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的物质的量为3a；（3）3a=1,n（B）=2mol；3a<1,n（B）>2mol，所以选丁；（4）C的物质的量分数是a/（2—a）；（5）当改变条件，使成为恒温恒容时，由于该反应是一分子数目减少的反应，随着反应的进行，容器内的压强在减少，（5）相对于（1）而言，可以等效看成（1）达到平衡后，再将容器体积扩大练习：1、在一定温度下，把2molSO2和1molO2通入某固定容积的密闭容器中，在催化剂存在下发生反应2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），当反应达到平衡时，反应混合物中SO3的体积分数为91%，现维持容器内温度不变，令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2、SO3的物质的量，若达到平衡时，SO3的体积分数仍为91%，则a、b、c的值可以是下列各组中的（）A、2、1、2B、0、0、1C、1、、1D、1、、22、在一定温度下，向密闭容器中充入和，反应达到平衡时测得NH3的物质的量为。若在该容器中开始时充入molN2和，则平衡时NH3的物质的量为（）A、若为定容容器，n(NH3)=B、若为定容容器，n(NH3)>C、若为定压容器，n(NH3)=D、若为定压容器，n(NH3)<3、在等温、等容条件下，有下列气体反应2A（g）+2B（g）C（g）+3D（g）现分别从两条途径建立平衡：、B的起始浓度均为2mol/L、D的起始浓度分别为2mol/L和6mol/L,下列叙述正确的是（）A、I、II两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成相同B、I、II两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成不同C、达到平衡时I途径的v(A)等于II途径的v(A)D、达到平衡后，I途径混合气体密度为II途径混合气体密度的二分之一4、体积相同的甲、乙两个容器中，分别都充有等物质的量的SO2和O2，在相同温度下发生反应：2SO2+O22SO3，并达到平衡。在这过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中SO2的转化率为p%，则乙容器中SO2的转化率（） A、等于p% B、大于p% C、小于p% D、无法判断5、某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A(g)+B(g)2C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别是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做如下调整，可使平衡右移的是（）A、均减半B、均加倍C、均增加1molD、均减少1mol6、将2molA和1molB充入一个密闭容器中，在一定条件下发生：2A（g）+B（g）xC(g)达到平衡，测得C的物质的量分数为c%；若开始充入容器中的是，和，达平衡时C的物质的量分数仍为c%，则x的值可能为（）A、2B、3C、4D、57、在一个固定体积的密闭容器中，保持一定温度，进行以下反应：H2（g）＋Br2（g）2HBr（g），已知加入1molH2和2molBr2时，达到平衡后生成amolHBr（见下表“已知项”）。在相同条件下，且保持平衡时各组分的