等效平衡問題

等效平衡1．等效平衡化學(xué)平衡狀態(tài)與條件息息相關(guān)，而與建立平衡的途徑無關(guān)。對于同一可逆反應(yīng)，在一定條件(恒溫恒容或恒溫恒壓)下，以不同投料方式(即從正反應(yīng)、逆反應(yīng)或從中間狀態(tài)開始)進(jìn)行反應(yīng)，只要達(dá)到平衡時(shí)各物質(zhì)的百分含量(體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或質(zhì)量分?jǐn)?shù))相等，這樣的化學(xué)平衡即互稱為等效平衡。2．分類與規(guī)律(1)恒溫恒容條件下的等效平衡第一類：對于在恒溫恒容條件下的可逆反應(yīng)，只改變起始物質(zhì)的加入情況，只要通過可逆反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)比換算成同一半邊的物質(zhì)，各物質(zhì)起始量對應(yīng)相同(即：“一邊倒”)，則達(dá)平衡時(shí)各平衡等效且相同。簡稱為“恒溫恒容量相等”。（等量等效）a．從正反應(yīng)開始b．從逆反應(yīng)開始c．正逆反應(yīng)同時(shí)開始上述三種配比，按方程式的計(jì)量關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物的物質(zhì)的量，則b和cSO2均為2mol，O2均為1mol，故三者建立的平衡狀態(tài)完全相同。第二類：恒溫恒容時(shí)，對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng)，不同的投料方式，如果根據(jù)化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)比換算成同一邊物質(zhì)時(shí)，只要各物質(zhì)的起始量的比例對應(yīng)相同，則平衡時(shí)即互為等效平衡。平衡時(shí)各組分的百分含量相同，但各組分的濃度不一定相同。（等比等效）b、c配比經(jīng)轉(zhuǎn)化后，都滿足n(H2)∶n(I2)＝1∶1，則a、b、c互為等效平衡。(2)對于恒溫恒壓下的可逆反應(yīng)如果根據(jù)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)比換算到同一邊時(shí)，只要各物質(zhì)的起始量的比例對應(yīng)相同，則平衡時(shí)即互為等效平衡，歸納為“恒溫恒壓比相同”。（等比等效）如恒溫恒壓下N2＋3H22NH3平衡時(shí)NH3的物質(zhì)的量a.1mol3mol0xmolb.002molxmolc.004mol2xmold.1mol3mol2mol2xmola、b、c、d達(dá)到的平衡為等效平衡，都換算到左邊時(shí)符合n(N2)∶n(H2)＝1∶3，則a、b、c、d互為等效平衡,且a與b、c與d的平衡相同。提示：(1)三種情況下的等效均指的是平衡混合物中各組分的百分含量保持不變。實(shí)際上三種等效是有差別的，第(1)種情況是等量等效(包括濃度、密度、相對分子質(zhì)量等都相等)，而(2)(3)種情況下，物質(zhì)的量等存在倍數(shù)關(guān)系是等比等效。(2)運(yùn)用等效平衡原理解題的關(guān)鍵是：①準(zhǔn)確判斷出兩狀態(tài)為等效平衡狀態(tài)；②分清是定溫定容條件下的等效平衡還是定溫定壓下的等效平衡。條件等效條件結(jié)果恒溫恒容(△n(g)≠0)恒溫恒容(△n(g)=0)恒溫恒壓等效平衡小結(jié)投料換算成相同物質(zhì)表示時(shí)量相同兩次平衡時(shí)各組分百分量、n、c量均相同

投料換算成相同物質(zhì)表示時(shí)等比例兩次平衡時(shí)各組分百分量相同，n、c同比例變化

投料換算成相同物質(zhì)表示時(shí)等比例兩次平衡時(shí)各組分百分量、c、n同比例變化（等量等效）（等比等效）（等比等效）練習(xí)1：在一個(gè)1L的密閉容器中，加入2molA和1molB，發(fā)生下述反應(yīng)：

達(dá)到平衡時(shí)，C的體積分?jǐn)?shù)為a%。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的體積分?jǐn)?shù)為a%是

A.3molC+1molDB.1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molDC.1molA+0.5molB+1.5molCD.4molA+2molBA、B

H2(g)+I2(g)2HI(g)

1molH21molI2開始H2a%I2b%HI

c%平衡狀態(tài)3.在恒溫恒容時(shí)下列能與下圖達(dá)到等效平衡的是（）A.1molHIB.2molH2+3molI2C.1molH2+1molI2+1molHID.0.6molH2+0.5molI2+1molHIAC練習(xí)4.在固定體積的密閉容器內(nèi)，加入2molA、1molB，發(fā)生反應(yīng)：A(氣)+B(氣)2C(氣)達(dá)到平衡時(shí)，C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為W。在相同(T、V)條件下，按下列情況充入物質(zhì)達(dá)到平衡時(shí)C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍為W的是A.2molCB.3molCC.4molA、2molBD.1molA、2molCCD練習(xí)5：在一個(gè)1L的密閉容器中，加入2molA和1molB，發(fā)生下述反應(yīng)：

達(dá)到平衡時(shí)，C的濃度為1.2mol/L

。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的濃度仍為1.2mol/L的是

A.0.3molC+0.1molDB.1.6molA+0.8molB+0.6molC+0.2molD

C.3molC+1molD+1molBD.4molA+2molBB練習(xí)6.在一個(gè)1L的密閉容器中，加2molA1molB，發(fā)生下述反應(yīng)：達(dá)到平衡時(shí)，C的濃度為1.2mol/L,C的體積分?jǐn)?shù)為a%。維持容器的壓強(qiáng)和溫度不變，按下列配比作為起始物質(zhì)，達(dá)到平衡后，C的濃度不是1.2mol/L（或C的體積分?jǐn)?shù)不是a%）的是A.3molC+1molDB.1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molDC.1molA+0.5molB+1.5molCD.4molA+2molBC練習(xí)8.在一固定容積的密閉容器中充入

2molA和1molB，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.4BC【例1】

在相同溫度和壓強(qiáng)下，對反應(yīng)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)進(jìn)行甲、乙、丙、丁四組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)起始時(shí)放入容器內(nèi)各組分的物質(zhì)的量見下表物質(zhì)物質(zhì)的量實(shí)驗(yàn)CO2H2COH2O甲amolamol0mol0mol乙2amolamol0mol0mol丙0mol0molamolamol丁

amol0molamolamol上述四種情況達(dá)到平衡后，n(CO)的大小順序是(

)A．乙＝丁>丙＝甲B．乙>丁>甲>丙C．丁>乙>丙＝甲D．丁>丙>乙>甲A【解析】

把丙中amolCO和amolH2O按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)成CO2和H2也分別為amol，則甲與丙是等量等效，則達(dá)平衡時(shí)，n(CO)應(yīng)相等；把丁中amolCO和amolH2O按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)成CO2和H2，則起始時(shí)丁中CO2為2amol,H2為amol，則與乙等量等效，到達(dá)平衡時(shí)n(CO)相等。乙與甲相比相當(dāng)于在甲的平衡中又加入了amol的CO2，導(dǎo)致平衡正移，則平衡時(shí)n(CO)乙>n(CO)甲，故選A。【答案】

A變式訓(xùn)練1

(2009·北京高考)已知H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)；ΔH<0。有相同容積的定容密閉容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1mol，乙中加入HI0.2mol，相同溫度下分別達(dá)到平衡。欲使甲中HI的平衡濃度大于乙中HI的平衡濃度，應(yīng)采取的措施是(

)A．甲、乙提高相同溫度B．甲中加入0.1molHe，乙不變C．甲降低溫度，乙不變D．甲增加0.1molH2，乙增加0.1molI2C解析：在相同體積和溫度的條件下，甲乙兩容器是等效體系，平衡時(shí)兩容器中各組分的濃度相同；若提高相同的溫度，甲、乙兩體系平衡移動(dòng)的情況相同；若向甲中加入一定量的He，平衡不移動(dòng)；若向甲中加入0.1molH2和向乙中加入0.1molI2，則使平衡移動(dòng)的效果相同；而降低甲的溫度會(huì)使平衡向正向移動(dòng)，c(HI)提高。答案：C3．體積相同的甲、乙兩個(gè)容器中，分別充有等物質(zhì)的量的SO2和O2，在相同溫度下發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)并達(dá)到平衡。在這過程中，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)化率為(

)A．等于p%B．大于p%C．小于p%D．無法判斷B解析：根據(jù)題意，甲、乙兩容器可設(shè)為如圖所示裝置。2SO2＋O2===2SO3是正反應(yīng)氣體體積減小的反應(yīng)。甲容器保持體積不變，壓強(qiáng)變小；乙容器保持壓強(qiáng)不變，體積減小，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)化為狀態(tài)丙。假設(shè)乙中的活塞不移動(dòng)，由于甲、乙兩個(gè)容器的體積、溫度相同，達(dá)到平衡時(shí)甲、乙兩容器中存在的平衡是等效平衡，其中SO2的轉(zhuǎn)化率也相等。對于乙和丙兩個(gè)狀態(tài)，乙中壓強(qiáng)小于丙中壓強(qiáng)，因此丙中SO2轉(zhuǎn)化率大于乙中SO2轉(zhuǎn)化率。由此可以判斷出丙中SO2的轉(zhuǎn)化率也大于甲中SO2的轉(zhuǎn)化率。答案：B

在一定條件下，可逆反應(yīng)只要起始濃度相當(dāng)，無論經(jīng)過何種途徑，達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，只要同種物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)相同，這樣的平衡稱為等效平衡。等效平衡的概念練習(xí)2.某溫度下，向某密閉容器中加入1molN2和3molH2,使之反應(yīng)合成NH3，平衡后測得NH3的體積分?jǐn)?shù)為m。若T不變，只改變起始加入量，使之反應(yīng)平衡后NH3的體積分?jǐn)?shù)仍為m，若N2、H2、NH3的加入量用X、Y、Z表示應(yīng)滿足：（1）恒定T、V：

[1]若X=0，Y=0，則Z=-----------。

[2]若X=0.75，Y=----------，Z=----------。

[3]X、Y、Z應(yīng)滿足的一般條件是---------。2mol2.25mol0.5molX+Z/2=1,Y+3Z/2=3（2）恒定T、P：

[1]若X=0、Y=0，則Z

。

[2]若X=0.75,則Y

Z

。

[3]X、Y、Z應(yīng)滿足的一般條件是

。>0=2.25mol≥0Y=3X，Z≥0練習(xí)7.在恒溫、恒壓的條件下，向可變?nèi)莘e的密閉容器中充入3LA和2LB，發(fā)生如下反應(yīng)：

3A（氣）+2B（氣）xC（氣）+yD(氣）達(dá)到平衡時(shí)，C的體積分?jǐn)?shù)為m%。若維持溫度壓強(qiáng)不變，將0.6LA、0.4LB、4LC、0.8LD作為起始物質(zhì)充入密閉容器中,達(dá)到平衡時(shí)C的體積分?jǐn)?shù)仍為m%,則X,Y的值分別為（）

Ax=3y=1