等效平衡专题

第1页共5页一、等效平衡的含义1-1定义相同条件下，可逆反应体系，不论从正反应开始还是从逆反应开始，达到平衡时，如果任何相同物质的都相同的化学平衡互称等效平衡。即从不同起始状态开始或通过不同途径建立的若干平衡状态中，同一组分的百分含量．．．．（即质量分数、物质的量分数或气体的体积分数）相等，则这些平衡状态就是等效平衡。反过来，如果两个平衡等效，那么，这两个平衡体系中，同一组分的百分含量也相等。同一物质的转化率相同，或同一组分的百分含量相等，就是等效平衡的标志。1-2等效平衡的类型（1）全等平衡（或等同平衡）在一定条件下，对同一可逆反应，若起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同一组分的百分含量、物质的量、物质的量浓度均相同，称为全等平衡（或等同平衡、等值平衡）。例如：同温同容条件下，SO2(g)与O2(g)反应生成SO3(g)，分别按甲、乙、丙三种方式投料，达到平衡后，三个平衡体系中，各组分的百分含量、物质的量、物质的量浓度均分别相同2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)甲2mol1mol0乙002mol丙1mol0.5mol1mol（2）等比平衡（或相似等效）在一定条件下，对同一可逆反应，若起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同一反应物的转化率相同，同一组分的百分含量（体积分数、质量分数、物质的量分数）相同，但各组分的物质的量或物质的量浓度不同（但对应成比例），称为等比平衡。例如，下面两个可逆反应，分别按甲、乙、丙三种方式投料，达到平衡后，平衡体系中，各组分的百分含量分别相同，但各组分的物质的量或物质的量浓度可能不同，而是保持相同比例。①同温同压条件：②同温同容条件：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)H2(g)＋I2(g)2HI(g)甲3mol2mol0甲1mol1mol0乙00.5mol3mol乙2mol2mol1mol丙4.5mol3mol0丙004mol【典例分析】一定温度下，在1L密闭容器中加入1molN2和3molH2，反应N2＋3H22NH3达到平衡，测得平衡混合气体中N2、H2、NH3的浓度分别为m、n、g（mol/L）。如果温度不变，只改变初始物质的加入量，而平衡时浓度仍为m、n、g，则N2、H2、NH3的加入量用x、y、z表示时，应满足的条件是：①若x＝0，y＝0，则z＝__；②若x＝0.75mol，则y＝_，z＝_；③x、y、z的取值必须满足的一般条件是（用含x、y、z的方程表示，其中一个含x、z，另一个含y、z）__；___。第2页共5页【变式练习1】在一定温度下，把2molSO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器中，发生反应：2SO2＋O22SO3，当此反应进行到一定程度时，反应混合物处于化学平衡状态。现在保持该容器温度不变，令a、b、c分别代表初始加入SO2、O2、SO3的物质的量。如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足什么关系，才能保证达到新平衡时，反应混合物中各气体的体积分数和上述平衡时完全相同，请填空：（1）若a＝0，b＝0，则c＝。（2）若a＝0.5，b＝和c＝。（3）a、b、c取值须满足的一般条件是（请用两个方程式表示，其中一个只有a和c，另一个只有b和c）：。（4）若其他条件不变，只是把等容条件改为等压条件，反应从逆反应开始达到的平衡要与上述平衡完全相同时，c的取值是。【典例分析】在一定温度下，在固定容积的密闭容器中加入1molH2和2molI2(g)，反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)达到平衡时，测得I2(g)的转化率为a%。若在相同条件下，改变初始加入量，平衡时I2(g)的转化率仍为a%，则H2、I2(g)、HI的加入量用x、y、z表示时，应满足的条件是：①若x＝2，z＝0，则y＝；②若x＝0.5，则y＝；③若x＝0，则y＝。（1）一密闭容器中充入2molA和1molB，发生反应：2A(g)＋B(g)xC(g)，达到平衡后，C的体积分数为w%，若保持容器体积和温度不变，起始物质的量改为A：0.6mol，B：0.3mol，C：1.4mol充入容器，达到平衡时，C的体积分数仍为w%，则x值为A．只能为2B．只能为3C．可能为2或3D．不可能为2，也不可能为3（2）在体积恒定的密闭容器中，充入3molA、1molB发生反应：3A(g)＋B(g)xC(g)，达到平衡后，C的体积分数为w%，若维持温度不变，按1.2molA、0.4molB、0.6molC为起始物质，①若达平衡后，C的体积分数仍为w%，则x值为。②若达到平衡后，压强不变，C的体积分数仍为w%，则x值为。A．1B．2C．3D．4一定温度下，在一个容积可变的密闭容器中加入1molN2和3molH2，反应N2＋3H22NH3达到平衡，测得平衡混合气体中N2、H2、NH3的浓度分别为m、n、g（mol/L）。如果保持温度和压强不变，只改变初始物质的加入量，而平衡时浓度仍为m、n、g，则N2、H2、NH3的加入量用x、y、z表示时，则：①若x＝0，y＝0，则z___；②若x＝0.6mol，则y＝__，z__；③x、y、z的取值必须满足的一般条件是(用含x、y、z的方程表示，其中含x、y)__。【变式练习3】在一个盛有催化剂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(g)＋3H2(g)2NH3(g)，已知加入1molN2和4molH2时，平衡后生成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①～③的状态，填写下表空白。已知编号起始物质的量n/mol平衡时NH3物质的量n/molN2H2NH3140a①1.560②10.5a③mg(g≥4m)第3页共5页【对应练习】1．一个真空密闭容器中盛有1molA气体，某温度下发生反应：mA(g)pC(g)＋qD(g)。反应达到平衡时，气体的平均分子量未发生改变，混合气体中A所占体积分数为M%。若在同一温度和同一容器中，最初投入是2molA，反应达平衡时，混合气体中A所占体积分数为N%，则A．m＜p＋qB．m＝p＋qC．M＞ND．M＜N2．在密闭容器中，对于反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，SO2和O2开始时分别为20mol和10mol；达平衡后，SO2的转化率为80%。若从SO3开始进行反应，在相同的温度下，欲使平衡时各成分的百分含量与前者相同，则开始时SO3的物质的量及其转化率为A．10mol和10%B．20mol和20%C．20mol和40%D．20mol和80%3．恒温恒压下，在一个密闭容器(容积不变)中发生如下反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，若开始时放入1molN2、3molH2，达平衡时生成amolNH3；若开始时放入xmolN2、ymolH2和0.2molNH3，则达平衡时NH3的物质的量为0.5amol，且两化学平衡为等效平衡，则x、y的值分别为A．0.3、0.9B．0.9、2.7C．0.4、1.2D．2、64．将3molＡ和1molB混合于一体积可变的密闭容器P中，以此时的温度、压强和体积作为起始条件，发生了如下反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)，达到平衡时C的浓度为ωmol·L－1。试回答下列问题：（1）保持温度和压强不变，按下列四种配比充入容器P中，平衡后C的浓度仍为ωmol·L－1的是A．6molＡ和2molBB．3molＡ＋1molB＋2molCC．2molC＋1molB＋1molDD．1molC＋2molD（2）保持原起始温度和体积不变，要使平衡后C的浓度仍为ωmol·L－1，应按下列哪种配比向另一容器Q中充入有关物质A．3molＡ＋1molBB．4molC＋2molDC．1.5molA＋0.5molB＋1molC＋0.5molDD．以上均不能满足条件（3）保持原起始温度和体积不变，若仍按3molＡ和1molB配比在容器Q中发生反应，则平衡时C的浓度和ωmol·L－1的关系是A．大于ωB．小于ωC．等于ωD．不能确定5．在一定温度下，向一个容积不变的容器中通入3molSO2和2molO2及固体催化剂，使之反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－196.6kJ·mol－1。反应达到平衡时SO3的体积分数为92。Ⅰ．加入3molSO2和2molO2发生反应，达到平衡时放出的热量为____。Ⅱ．保持同一反应温度，在相同的容器中，将起始物质的量改为amolSO2、bmolO2、cmolSO3，欲使平衡时SO3的体积分数为92。（1）达到平衡时，Ⅰ与Ⅱ放出热量_____(填序号)。A．一定相等B．前者一定小C．前者大于或等于后者（2）a、b、c必须满足的关系是_(一个用a、c表示，另一个用b、c表示)。6.恒温、恒压下，在一个体积可变的容器甲中发生如下反应:2A(g)＋B(g)2C(g)(△H＜0)（1）若开始时充入4mol气体A和2mol气体B，一定温度下达到平衡状态时，测得气体总物质的量为4.2mol。则这时A的物质的量为mol。（2）若开始时充入6mol气体A和3mol气体B，达到平衡后，生成C的物质的量为mol。（3）若开始时充入xmol气体A、1mol气体B和3mol气体C，达到平衡后各组分体积分数与（1）相同，A和C的物质的量分别为ymol和4.5mol，则x＝mol，y＝mol。（4）若在（3）的平衡混合物中再加入3mol气体C，待再次达到平衡后，C的体积分数为。（5）若维持温度不变，在一个与（1）反应前起始体积相同、且容积固定的容器乙中发生上述反应。开始时充入4mol气体A和2mol气体B，达到平衡后测得气体总物质的量为amol。则（选填编号）A.a＜4.2B.a＞4.2C.a＝4.2D.无法确定a和4.2的大小第4页共5页（6）若使甲、乙容器内各物质的体积分数相同，可采取的措施是。A.将甲容器升温B.将乙容器升温C.将甲容器降温D.将乙容器降温7.在一固定容积的密闭容器中，保持一定条件下进行以下反应：A(g)＋2B(g)xC(g)，已知加入1molA和3molB。达到平衡后，生成amolC。（1）若x＝2，在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2molA和6molB，达到平衡后，生成C的物质的量为。A．n(C)＝amolB．amol＜n(C)＜2amolC．n(C)＝2amolD．n(C)＞2amol（2）若x＝2，在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入mmolA、nmolB、pmolC若要求达平衡后反应混合气体中C体积分数保持不变，则m、n的关系为。（3）若x＝3，在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入0.5molA，则需加入molB，molC，才能使平衡时C为0.9amol。1．在相同温度和压强下，对反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验开始时放入容器内各组分的物质的量见下表上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序是A．乙＝丁＞丙＝甲B．乙＞丁＞甲＞丙C．丁＞乙＞丙＝甲D．丁＞丙＞乙＞甲2．在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下[已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)；ΔH＝－92.4kJ·mol－1]：下列说法正确的是A．2c1＞c3B．a＋b＝92.4C．2p2＜p3D．α1＋α3＜12.一真空密闭容器中盛有1molPCl5，加热到200℃时发生如下反应：PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)反应达到平衡时，PCl5所占体积分数为M%。若同一温度和同一容器中，最初投入的是2molPCl5，反应达到平衡时，PCl5所占体积分数为N%。则M和N的正确关系是（）A.MNB.NMC.M=ND.无法比较3.已知700K时，N2+3H22NH3；△H＝－Q，现有甲、乙两个容积相等的密闭容器。保持700K条件下，向密闭容器甲中通入1molN2和3molH2，达平衡时放出热量Q1；向密闭容器乙中通入0.5molN2和1.5molH2，达平衡时放出热量Q2。则Q、Q1