等效平衡解题技巧及训练

1等效平衡解题技巧一、概念等效平衡：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，任何相同组分的百分含量（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”）。概念的理解：（1）外界条件相同：通常可以是①恒温、恒容，②恒温、恒压。（2）“等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同：“完全相同的平衡状态”是指在达到平衡状态时，任何组分的物质的量分数（或体积分数）对应相等，并且反应的速率等也相同，但各组分的物质的量、浓度可能不同。而“等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数（或体积分数）对应相同，反应的速率、压强等可以不同（3）平衡状态只与始态有关，而与途径无关，（如：①无论反应从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始②投料是一次还是分成几次③反应容器经过扩大—缩小或缩小—扩大的过程，）只要起始浓度相当，就达到相同的平衡状态。二、等效平衡的分类在等效平衡中比较常见并且重要的类型主要有以下三种：I类：恒温恒压下对于气体体系等效转化后，若反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。II类：恒温恒容时对于反应前后气体体积发生变化的反应来说（即△V≠0的体系）：等价转化后，对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同，两平衡等效。III类：恒温恒容时对于反应前后气体体积没有变化的反应来说（即△V=0的体系）：等价转化后，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。2解题的关键，读题时注意勾画出这些条件，分清类别，用相应的方法求解。我们常采用“等价转换”的方法，分析和解决等效平衡问题等价转换：通过可逆反应的化学计量数之比换算成化学方程式的同一边物质的物质的量三、例题解析一、恒温恒压时，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数之比换算成化学方程式的同一边物质的物质的量之比与原平衡相同，达到平衡状态后与原平衡等效。例1：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：（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：（1）保持上述反应温度不变，设a、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=1，c=2，则b=_________。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_________。（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_________。二、恒温恒容时，分两种状况：1.恒温恒容时，对于化学反应前后气体体积发生变化的可逆反应，只改变起始加入物质的物质的量，如果转换后的同一边物质的物质的量与原平衡的相同，则两平衡等效。例2：在一定温度下，把2molSO2和1molO2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a、b、c分别代表初始时加入的SO2、O2、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：3（1）若a=0，b=0，则c=___________。（2）若a=0.5，则b=___________，c=___________。（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a和c，另一个只含b和c）2.在恒温恒容下，对于反应前后气体体积不变的可逆反应，只要转换反应物（或生成物）的物质的量之比与原平衡的相同，则两平衡等效。例3：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）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体积分数不变，对下列编号A～C的状态，填写下表中的空白。已知编号起始状态物质的量（mol）平衡时HBr的物质的量（mol）H2Br2HBra120A240①B②③10.5aCmn（n≥2m）④⑤针对训练：1、在t℃时，向2L密闭容器中放入1molA和1molB，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、2molA和1molBB、2molD和A、B、C各1molC、1molC和2molDD、1molC和1molD2、在一个固定体积的密闭容器中，加入2molA和1molB，发生反应：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(g)达平衡时，c(C)＝Wmol/L。若维持容器内体积和温度不变，按下列四种配比作起始物质，达平衡后，C浓度仍为Wmol/L的是（）（A）1molA＋0.5molB＋1.5molC＋0.5D（B）2molA＋1molB＋3molC＋1molD（C）3molC＋1molD＋1molB（D）3molC＋1molD43、在一恒温恒容密闭容器中，A、B气体可建立如下平衡：2A(g)+2B(g)C(g)+3D(g)现分别从两条途径建立平衡：Ⅰ.A、B的起始量均为2mol；Ⅱ.C、D的起始量分别为2mol和6mol。下列叙述不正确的是：（）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，途径Ⅰ的和途径Ⅱ体系内混合气体平均相对分子质量相同D、达到平衡时，途径Ⅰ的气体密度为途径Ⅱ密度的1/24、在一个1L的密闭容器中，加入2molA和1molB，发生下述反应：2A(g)+2B(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%。维持容器的体积和温度不变，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的是（）A、3molC+1molDB、1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molDC、1molA+0.5molB+1.5molCD、4molA+2molB5、在一固定容积的密闭容器中充入2molA和1molB，发生反应：2A(气)+B(气)xC(气),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、46、在一个1L的密闭容器中，加入2molA和1molB，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+1molDB、1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molDC、1molA+0.5molB+1.5molCD、4molA+2molB7、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（气）+2B（气）xC（气）+yD(气)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、Y的值分别为（）Ax=3y=1Bx=4y=1Cx=5y=1Dx=10y=28、在一个容积固定的密闭容器中充入1molHI，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1molHI，待平衡建立时HI的转化率为b%，则a、b的关系为（）A.a＞bB.a＜bC.a=bD.无法确定9、一个真空密闭恒容容器中盛有1molPCl5，加热到200℃发生如下反应：PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)，反应达到平衡时，混合气体中PCl5，所占体积分数为M%，。若同一温度的同一容器中，最初投入2molPCl5，反应达平衡时，混合气体中PCl5，所占体积分数为N%。则M和N的关系是()(A)M＞N(B)M=N(C)M＜N(D)无法确定10、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2molSO2、1molO2，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SO2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氦气B．向乙容器中充入一定量的SO3气体C．升高乙容器的温度D．增大甲容器的压强11、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O2的混合气体，并使A和B的5容积相等。在保持400℃的条件下使之发生如下反应：2SO2+O22SO3。（1）达到平衡时所需要的时间A容器比B容器（填长或短），A容器中SO2的转化率比B容器。（填大或小）（2）达到（1）所述平衡后，若向两容器中通入数量不多的等量氩气，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SO3物质的量分数；B容器中SO3的物质的量分数。（填增大、减小、不变）12、在一个盛有催化剂的容积可变的密闭容器中，保持一定温度和压强进行以下反应：N2+3H22NH3。已知加入1molN2和4molH2时，达到平衡时生成amolNH3（见下表已知项）。在相同温度、压强下，保持平衡时各组分的体积分数不变，对下列编号A～C的状态，填写表中①～⑤的空白：已知编号起始物质的量（mol）平衡时NH3的物质的量（mol）N2H2NH3140aA1.560①B②③10.5aCmn（n≥4m）④⑤13、在一个容积固定的反应器中，有一可左右滑动的密封隔板，两侧分别进行如图所示的可逆反应.各物质的起始加入量如下：A、B和C均为4.0摩、D为6.5摩、F为2.0摩，设E为x摩。当x在一定范围内变化时，均可以通过调节反应器的温度，使两侧反应都达到平衡，并且隔板恰好处于反应器的正中位置。请填写以下空白：(1)若x=4.5，则右侧反应在起始时向(填正反应或逆反应)方向进行，欲使起始反应维持向该方向进行,则x的最大取值应小于.(2)若x分别为4.5和5.0，则在这两种情况下,当反应达平衡时，A的物质的量是否相等?(填相等、不相等或不能确定).其理由是：6例一解：（1）①化学反应：N2+3H22NH3在定温、定压下进行，要使平衡状态与原平衡状态等效，必须保证等价转换后起始物各物质的物质的量之比相等，即只要起始时V(N2)V(H2)=26就可以达到N2+3H22NH3原始体积：260新加入体积：1b2等效转换成：1+1b+30∴26=1+1b+3，即b=3设题干中平衡时NH3的量为x体积N2+3H22NH3ΔV24–2x8–7解得x=1即题干中平衡时NH3为1mol，而①中为2mol，比平衡状态时大，，为达到同一平衡状态，NH3的体积必须减小，所以平衡逆向移动。②若需让反应逆向进行，由上述①所求出的题干中平衡时NH3的体积为1可知，NH3的体积必须大于1，最大值则为4体积（2体积N2和6体积H2完全反应时产生的NH3为4体积），则1C4。(2)由6.57可知，上述平衡应该向体积缩小的方向移动，亦即向放热方向移动，所以采取降温措施。（虽说压缩能使平衡向正反应方向移动，但题中已说明活塞的一端与大气相通，压强是不变的，故压缩这一方法不符合题意）答案：（1）①b=3；平衡逆向移动②1C4（2）降