高中化学：等效平衡学案

等效平衡

一、概念

在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从

逆反应开始，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的亘分合■量（体积分数、物质的量分数等）

均相同，这样的化学平衡互称等效平衡（包括“相同的平衡状态”，简称等同平衡）。

二、等效平衡的分类

I类：恒温恒容下非等体反应

不同起始投料方式，如果按方程式的的化学计量关系转化为方程式的同一边，各组分的物质

的量相同，则反应平衡后，任何相同组分的百分含量相同，即互为等效平衡

对于合成氨反应：N2+3H2k2NH3，在相同温度、相同容积的密闭容器中，按A-C三种情

况分别加入下述物质建立等效平衡

N2+3H2y----2NH3

AImol3molOmol

BOmolOmol2mol

C0.5mol1.5molImol

例1：在一定温度下，把2moiSO2和ImolO2通入一定容积的密闭容器中，发生如下反应，

2SO2+O22SO3,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，令小6、c分别代表初始时加入的SC>2、。2、SC）3的物质的量（mol）,如

果“6、。取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡状态时，反应混合

物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡完全相同。请填空：

（1）若a=0,b=Q,则c=0

（2）若a=0.5,则b=,c=o

（3）a、b、c的取值必须满足的一般条件是,-（请

用两个方程式表示，其中一个只含。和c,另一个只含6和c）

II类：恒温恒容下的等体反应

对于可逆反应：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）,在恒温、恒容条件下，分别按下列配比在

相同密闭容器中放入起始物质，则能达到等效平衡的是

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

A2mol2molOmolOmol

BOmolOmol4mol4mol

CImolImol2mol2mol

例2：在一个固定容积的密闭容器中，保持一定的温度进行以下反应:H2（g）+Br2（g）12HBr（g）

已知加入ImolH2和21noiBB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体积分数不变，对下列编号①〜③的状态，填写下表中的空白。

\已知

起始状态时物质的量平衡时HBr

n(mol)的物质的量

n(mol)

编号\H2Br2HBr

120a

①240

②10.5a

③mg(gN2m)

in类：在恒温恒压下，不同起始投料方式，如果按方程式的的化学计量关系转化为方程式

的同一边，各组分的物质的量比例相同，则反应平衡后，任何相同组分的百分含量相同，即互为

等效平衡

例3：如图所示，在一定温度下，把2体积N2和6体积H2通入一个带有活塞的容积可变的容器

中，活塞的一端与大气相通，容器中发生以下反应：N2+3H22NH3(正反应放热)，若

反应达到平衡后，测得混合气体的体积为7体积。据此回答下列问题：

N22体积

%6体积

(1)保持上述反应温度不变，设。、b、c分别代表初始加入的N2、H2和NH3的体积，如果反

应达到平衡后混合气体中各气体的体积分数仍与上述平衡相同，那么：

①若a=l,c=2,则。=。在此情况下，反应起始时将向(填“正”或“逆”)

反应方向进行。

②若需规定起始时反应向逆反应方向进行，则c的取值范围是0

(2)在上述装置中，若需控制平衡后混合气体为6.5体积，则可采取的措施是,

原因是O

例4：(I)恒温、恒压下，在一个容积可变的容器中发生如下反应：

A(g)+B(g)C(g)

(1)若开始时放入ImolA和ImolB,达到平衡后，生成4moic，这时A的物质的量为_____moL

(2)若开始时放入3molA和3molB,达到平衡后，生成C的物质的量为_________moL

(3)若开始时放入xmolA,2molB和ImolC,达到平衡后，A和C的物质的量分别为ymol和

3amol,则，y=。平衡时B的物质的量________(填编号)。

①大于2moi②等于2moi③小于2moi④可能大于、等于或小于2moi

(4)若在(3)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ImolA和ImolB到达平衡后生成6moiC。将b与(1)小题中的a进行比较

__________(填编号)。

①a>b②a<b③a=b④不能比较a和6的大小

作出此判断的理由是o

针对训练(不定项)

1.在/℃时，向2L密闭容器中放入1molA和ImolB,发生下列反应:A(g)+B(g)C(g)+2D(g),

平衡时C的含量为m%,保持其他条件不变，若按下列配比将物质放入容器中达到平衡时，C的

含量仍为m%的是

A.2moiA和ImolBB.2molD和A、B、C各Imol

C.ImolC和2molDD.ImolC和ImolD

2.在一固定容积的密闭容器中充入2molA和ImolB,发生反应：2A(g)+B(g)xC(g),达到

平衡后，C的体积分数为W%。若维持容器体积和温度不变，按0.6molA、0.3molB和1.4molC

为起始物质，达到平衡后，C的体积分数仍为W%,则x值为

A.1B.2C.3D.4

3.在一个1L的密闭容器中，加入2molA和ImolB,发生下述反应：

2A(g)+B(g)=^3C(g)+D(g)达到平衡时，C的浓度为1.2mol/L,C的体积分数为a%。

维持容器的压强和温度不变，按下列配比作为起始物质，达到平衡后，C的浓度仍是1.2mol/L(或

C的体积分数仍是a%)的是

A.3molC+lmolDB.ImolA+0.5molB+1.5molC+0.5molD

C.ImolA+0.5molB+1.5molCD.4molA+2molB

4.在恒温、恒压的条件下，向可变容积的密闭容器中充入3LA和2LB,发生如下反应：

3A(g)+2B(g)k^xC(g)+yD(g)达到平衡时，C的体积分数为m%。若维持温度压强不变，

将0.6LA、0.4LB、4LC、0.8LD作为起始物质充入密闭容器中，达到平衡时C的体积分数仍

为m%,则X、丫的值分别为

A.x=3y=lB.x=4y=lC.x=5y=1D.x=10y=2

5.在一个容积固定的密闭容器中充入ImolHL建立如下平衡：H2(g)+I2(g)=^2HI(g),

测得HI的转化率为a%。其他条件不变，在上述平衡体系中再充入ImolHL待平衡建立时HI

的转化率为6％,则。、b的关系为

A.a>bB.a<bC.a=bD.无法确定

6.一个真空密闭恒容容器中盛有lmolPCl5,加热到200℃发生如下反PCk(g)-PCb(g)+Cb(g),

反应达到平衡时，混合气体中PCI5所占体积分数为M%。若同一温度的同一容器中，最初投入2

molPC15,反应达平衡时，混合气体中PCb所占体积分数为N%。则M和N的关系是

A.M>NB.M=NC.M<ND.无法确定

7.已知甲为恒温恒压容器，乙为恒温恒容容器。两容器中均充入2moiSO2、ImolCh,初始时两容

器的温度体积相同。一段时间后反应达到平衡，为使两容器中的SCh在平衡混合物的物质的量分

数相同，下列措施中可行的是

A.向甲容器中充入一定量的氯气B.向乙容器中充入一定量的SCh气体

C.升高乙容器的温度D.增大甲容器的压强

8.有两个密闭容器A和B,A容器内有一个移动的活塞能使容器内保持恒压，B容器能保持恒容。

起始时向这两个容器中分别充入等量的体积比为2：1的SO2和02的混合气

体，并使A和B的容积相等。在保持400忆的条件下使之发生如下反应：AL——

2SO2+O22SC)3。

(1)达到平衡时所需要的时间A容器比B容器,A容器中SCh的转

化率比B容器oAB

(2)达到(1)所述平衡后，若向两容器中通入数量不多的等量氤气，A容器化学平衡移

动，B容器化学平衡移动。

(3)达到(1)所述平衡后，若向两容器中通入等量的原反应气体，达到平衡时，A容器SCh物

质的量分数;B容器中SCh的物质的量分数o(填增大、减