高中化學(xué)之等效平衡完整版

1、高中化學(xué)之等效平衡相同條件下，同一可逆反應(yīng)體系中，不管從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，達(dá)到平衡時，任何物質(zhì)的百分含量(濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)等)都保持不變的化學(xué)平衡互稱等效平衡。相似等ST平衝任何物質(zhì)的百分含宣相同，但是星不相同a a « i分羌1“全等效平衡任訶物質(zhì)不僅百分含量相同*而且量也相同VV V V 說明：1、判斷方法：使用極限轉(zhuǎn)化的方法將各種情況變換成同一反應(yīng)物或生成物，然后觀察有關(guān)物質(zhì)的數(shù)量是 否相當(dāng)。2、恒溫恒容條件下的等效平衡： 對反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的可逆反應(yīng)：換算成方程式同一半邊所含物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡相同，則兩平衡等效； 對反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反

2、應(yīng)：換算成方程式同一半邊所含物質(zhì)的物質(zhì)的量比例關(guān)系與原平衡相同，則兩平衡等效；3、恒溫恒壓條件下的等效平衡：在溫度、壓強(qiáng)不變的條件下，改變起始加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，只要通過可逆反應(yīng)化學(xué)計量數(shù)之比換算 成方程式左右兩邊同一半邊的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，則容器內(nèi)各組分的百分含量相同，各指定物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度也相同。兩平衡等效。此時的等效平衡與反應(yīng)前后氣體的分子數(shù)變化沒有關(guān)系。練習(xí)I 在一定溫度下，把 2mol SO2和1mol O2通入一定容積的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)，當(dāng)此反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時反應(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a、b、c分別代表初始時加入的 的物質(zhì)的量(m

3、ol),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 平衡狀態(tài)時，反應(yīng)混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡完全相同。請?zhí)羁眨?1) 若 a=0, b=0,貝卩 c=。(2) 若 a=0.5，貝H b=, c=。(3) a、b、c的取值必須滿足的一般條件是 , 。(請用兩個方程式表示，其中一個只含a和c,另一個只含b和c)解析：(1) c=2(2) b=0.25, c=1.5(3) a+c=2 b+c/2=1 (或 2b+c=2 )。n .在一個固定體積的密閉容器中加入2molA、ImolB發(fā)生反應(yīng)：2A (g)+ B (g)、 *3C (g)+ D (g)，達(dá)到平衡時

4、生成 C的物質(zhì)的量濃度為 Wmo卜L-1。若維持容器的 體積和溫度不變，按下列配比作為起始物質(zhì)，達(dá)到平衡后，C的物質(zhì)的量濃度仍為 W mol -L -1的是 4molA+ 2molB 2molA+ 1molB+ 3molC+ 1molD 3molC+ 1molD 1molA+ 0.5molB + 1.5molC + 0.5molD 3molA+ 1molBA、B、 C、D、解析：恒溫恒容條件下的等效平衡：對于反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)發(fā)生變化的可逆反應(yīng)，等效平衡的條 件是：換算成方程式同一半邊，所含物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡相同。則按照以上原則，把中的 C、D換算成另一半邊的 A B并與原有的A、B相加

5、后與起始值相比，若相同，則兩平衡等效，即屬于等效 平衡。答案：C川.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，達(dá)到平衡時，HBr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為w%在相同條件下，按下列情況充入物質(zhì)，達(dá)到平衡時，HBr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍為w%勺是A 2molHBr B 、3molHBr C、4molB2 + 2molHb D、1molB2 + 2molHBr解析：恒溫恒容條件下的等效平衡：對于反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)沒有變化的可逆反應(yīng)，等效平衡的條 件是：換算成方程式同一半邊，所含物質(zhì)的物質(zhì)的量比例關(guān)系與原平衡相同。則按照上述原則，原平衡時：

6、Br2和H2的比例關(guān)系為2： 1,則換算成同一半邊時比例關(guān)系應(yīng)仍為2： 1,則兩平衡等效，則符合題意的有：CD答案：CDIV .在一固定容積的密閉容器中充入2molA和ImolB，發(fā)生反應(yīng)：2A(氣)+ B(氣)、xC(氣)，達(dá)到平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)為 W%若維持容器體積和溫度不變，按0.6molA、0.3molB和1.4molC為起始物質(zhì)，達(dá)到平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)仍為 W%則x值為A 1B、2C、3D 、4解析：恒溫恒容條件下的等效平衡有兩種情況：對于反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)沒有變化的可逆反應(yīng)，只 要換算成方程式同一半邊，所含物質(zhì)的物質(zhì)的量比例關(guān)系與原平衡相同即可，由于所給物質(zhì)的比例關(guān)系與 原平

7、衡相同，則符合題意的是x= 3 ;反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)發(fā)生變化的可逆反應(yīng)，等效平衡的條件是：換算成方程式同一半邊，所含物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡相同，則將1.4molC換算成A、B后所得A B的物質(zhì)的量與原平衡一致即可，則此時x= 2。綜上所述，本題答案為BC答案：BCV .某恒溫恒壓下，向可變?nèi)莘e的密閉容器中充入3L A和2L B，發(fā)生如下反應(yīng)：3A ( g) + 2B(g)、 、xC(g)+ yD ( g) 達(dá)到平衡時，C的體積分?jǐn)?shù)為若維持溫度、壓強(qiáng)不變，將 0.6LA、0.4L B , 4LC、0.8L D作為起始物質(zhì)充入密閉容器中，達(dá)到平衡時C的體積分?jǐn)?shù)仍為m%則x,y的值分別為Ax =

8、3,y= 1B、x= 4,y = 1C 、x = 5,y= 1D、x = 2,y=3解析：本題是恒溫、恒壓條件下的等效平衡判斷。根據(jù)阿伏加德羅定律及推論可知：同溫同壓下任何氣體的體積比等于物質(zhì)的量之比，則把4L C、0.8L D換算成A、B時可得：A為12/x或2.4/y , B為8/x或 1.6/y，貝U A 的總量為：0.6 + 12/x 或 0.6 + 2.4/y , B 的總量為：0.4 + 8/x 或：0.4 + 1.6/y，再根據(jù) A： B= 3: 2 可得，x = 5, y = 1答案：CW .某溫度下，在1L的密閉容器中加入 1mol N2、3mol H2,使反應(yīng)N2+3H2

9、2Nf達(dá)到平衡，測得平衡混合氣中N2、H2、NH3分別為0.6 mol、1.8 mol、0.8 mol，如果溫度不變，只改變初始加入的物質(zhì)的量而要求達(dá)到平衡時Nb、Hb、NH的物質(zhì)的量仍分別為0.6 mol、1.8mol、0.8 mol，貝UN2、H、NH的加入量用X、Y、Z表示時應(yīng)滿足的條件：(1 )若 x=0, y=0,貝y z=o(2) 若 X=0.75，貝y Y=o(3) 若 X=0.45，貝y Y=(4) X、Y Z應(yīng)滿足的一般條件是(用含X、Y、Z的關(guān)系式表示) o解析 很顯然，本題是求解 T、V恒定時，達(dá)到同一平衡時，初始態(tài)的物料條件。假若此反應(yīng)為不可逆反應(yīng)，那么1mol N2和

10、3 molH 2能完全生成2 mol NH 3,即從圖中A能達(dá)到C但由于該反應(yīng)可逆，故實際上只反應(yīng)到B點，這就好比一條線路，從 A地經(jīng)過B地能達(dá)到C地，那么從A地正向出發(fā)能達(dá)到B地，自然從C地逆向出發(fā)也能達(dá)到 B地。Wjl molHgd B molnmolH：1.3 mol眄2 molOjD 8 mol故（1）中若 X=0, Y=0，則 Z=2 mol。從（1）的結(jié)果我們可以得以下的關(guān)系：N2+3H=2NH取合130£平0.61.80.8CA爲(wèi)002從始1到平衡需要一個時間過程，在這個過程中任意一個時刻各物質(zhì)都有一個相應(yīng)的量，那么以這個過程中任意一個時刻作初始狀態(tài)，當(dāng)然也能達(dá)到平衡狀

11、態(tài)的結(jié)果，這就好比上圖中從A地能達(dá)到B地，那么以A、B兩地間任意一點作出發(fā)點保持方向不變自然能達(dá)到B地。當(dāng)X= 0.75時，很明顯是始1至平衡過程中的一點，根據(jù)化學(xué)方程式可知：N2: 1 t0.75 , H2 :2.25 , NH3 :0.5故當(dāng) X=0.75，貝U Y=2.25、Z= 0.5當(dāng)X= 0.45時，很明顯是始 2至平衡過程中的一點，同理知：Y=1.35、Z= 1.1 o當(dāng)我們拋開平衡狀態(tài)時，也可將X= 0.45、Y=1.35、Z=1.1看作從始1 一直正向反應(yīng)過程中達(dá)到的一個點，所以當(dāng)我們不知道平衡時具體的數(shù)值，我們?nèi)阅軗?jù)此求出Y和Z的值。同理可得：r （l-x） X2 = Z

12、x+- = l1 I 2說明這類同一平衡所具備的物料關(guān)系，我們可以形象地記為過程與結(jié)果的關(guān)系，即將原初始狀態(tài)至原平衡狀態(tài)過程中任意一點作為初始狀態(tài)，達(dá)到的平衡與原平衡互為同一平衡。2 在恒溫恒壓下，對于同一可逆反應(yīng)，若兩初始狀態(tài)具有相當(dāng)?shù)奈锪详P(guān)系，則達(dá)到平衡后，兩平衡互 為等效平衡。此處的相當(dāng)是指按化學(xué)計量數(shù)換算成左右兩邊中同一邊物質(zhì)的量之比相同。例如：N2O (g)+ 2Q (g)、一MQ (g)23034.502.531.5中n (N2On (Cb) =2 :3中n (N2On (C2) =3 :4.5 = 2:3 n (N2O)：(Q) = (2.5+1.5 )：(3+3) =2 : 3

13、則的量相當(dāng)。 那么又如何形象地理解這一類等效平衡呢？這里仍以例題進(jìn)行說明。W .在一個盛有催化劑容積可變的密閉容器中，保持一定的溫度和壓強(qiáng)，進(jìn)行以下反應(yīng)：N2+ 3H2=2NH已知加入1 mol N 2、4 mol H 2時，達(dá)到平衡后生成 a mol NH3 （見表中已知項），在相同溫度和壓強(qiáng)下 保持平衡后各組分體積分?jǐn)?shù)不變，對下列編號的狀態(tài)，填寫表中空白。已知編號始態(tài)的物質(zhì)的量/mol平衡時NH的物質(zhì)的量/molN2H2NH140a10.5a1.560mg(g > 4m)解析由題意知與的平衡狀態(tài)互為等效平衡，中平衡時NH的物質(zhì)的量為的一半，設(shè)達(dá)到平衡的過程如下圖。Nz 1 mol4

14、mol KHj 0 nol始平盼%的量未表示出來)設(shè)想我們可以用隔板將中平衡狀態(tài)均分為A B兩部分，那么A( B)與整體當(dāng)然處于等效平衡且A( B)中NH的量為0.5a mol，所以我們可認(rèn)為 A ( B)部分為的平衡態(tài)，那么達(dá)到B平衡態(tài)的初始狀態(tài)當(dāng)然也AoBqNjO.5 molhjO.S mol H2 g mol I 2 mH ITH3 0 imolj NMg (J mol始為達(dá)到平衡態(tài)的初始狀態(tài)的一半，即可用下圖表示：A ,I1見 I NHsI0. Sa moljt). 5a mol平0(嚴(yán)鼬的量未表示出來) 即達(dá)到的平衡的初始的物質(zhì)的量為：n ( N2) =0.5mol、n ( HO =

15、2mol、n ( NH) =0 mol而經(jīng)過等量互換，當(dāng) n (NH)= 1mol時，n ( N2) =0mol n (1-2) =1.5mol同理知為這個整體的 2/3,故達(dá)到平衡時n (NH)=：'' 同理，設(shè)始態(tài) NH為x,平衡時NH為y,則孟,3m + g+ x c-2 _ a14 y得 x=2 (g 4m) y= (g- 3m) a說明這類等效平衡可形象地理解為整體與局部的關(guān)系。即在恒溫恒壓下，當(dāng)兩初始狀態(tài)符合局部與整體的關(guān)系時，那么相對應(yīng)的平衡態(tài)也就符合局部與整體的關(guān)系。反之亦然。忸.在一定溫度下，把2.0體積N2和6.0體積H2通入一個帶活塞的體積可變的容器中，活

16、塞的一端與大氣相通，如圖20 2所示。容器中發(fā)生的反應(yīng)如下：Na+ 3H2NH(正反應(yīng)放熱)圖202若反應(yīng)達(dá)到平衡后，測得混合氣體為7.0體積。試回答：(1) 保持上述反應(yīng)溫度不變，設(shè)a、b、c(a : b=1 : 3)分別代表初始加入的 2、H和NH的體積，如果反 應(yīng)達(dá)到平衡后，混合氣體中各物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)仍與上述平衡完全相同。那么： 若a=1.0 , c=2.0，貝U b=。在此情況下，反應(yīng)起始時將向 方向進(jìn)行(填"正”或“逆)。 若規(guī)定起始時反應(yīng)向逆方向進(jìn)行，則c的范圍是。(用含a、b的式子表示)。(2) 在上述裝置中，若需控制平衡后混合氣體為6.5體積，則可采取的措施是 ，原因

17、是解析：(1)題設(shè)反應(yīng)是在恒溫恒壓下進(jìn)行的，恒溫恒壓建立等效平衡的條件是：相同物質(zhì)的投料比相等（若投料物質(zhì)不一樣，可依化學(xué)方程式轉(zhuǎn)化后再作比較）。就本題而言，不論向原平衡體系中充入任意體積的NH3，還是充入任意體積的比例符合 V（N2）: V（H2）=2.0 : 6.0=1 : 3的N2和H2的混合氣體，建立新平衡后，混合氣體中各氣體的體積分?jǐn)?shù)都與原平衡體系中同種物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)相同。先求原平衡體系中N2、H、NH的體積:V(N2)、V(H2)、V：NH3）N2+3 Hz*OMI 1 V1321+ 3 22.0 V(N2)6.0MH2)V (NH3)2.0+ 6.0 7.0V(N2)=1.5 , V(H2)=4.5 ,V：nhs)=1.0貝U a=1.0 , c=2.0時，b的求法為N2+V平1.54.51.01.0b2.0154 5因為NH投入的多少對等效平衡無影響，所以上5-