等效平衡解题方法

［讲述］我们先来给等效平衡下个定义。我们知道，一个可逆反应，可以从反应物开始达到平衡状态，也可以从生成物开始达到平衡状态，还可以从既有反应物又有生成物开始达到平衡状态，如果反应的外界条件相同，从不同途径达平衡时，平衡混合物中各物质的含量1.等效平衡：同一可逆反应里，当外界条件一定时，反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，其中平衡混合物中各物质的含量相同，或者是各物质的物质的量相同的状态称为2.等效平衡的形成条件和规律根据反应条件(定温、定压或定温、定容)以及可逆反应的特点(反应前后气体分子数是否相等)，可将等效平衡问题分成三类：（1）定温、定容条件下，反应前后气体分子数不相等的可逆反应解题要领：此种条件下，只要改变起始加入物质的物质的量，若通过可逆反应的化学计量数之比换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效(此种情况下又称等同平衡，此法又称极限法)。（2）定温、定容条件下，反应前后气体分子数相等的可逆反应解题要领：此条件下，只要换算到同一半边时，反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡相等，则两平衡等效。（3）定温、定压条件下，反应前后气体分子数任意型的可逆反应解题要领：此条件下，只要按化学计量数换算到同一半边后，各物质的量之比与原平衡相等，则两平衡等效。三类等效平衡的比较：等效类型IIIIII条件恒温、恒容恒温、恒容恒温、恒压起始投料换算为方程式同一边物质，其“量”相同换算为方程式同一边物质，其“量”符合同一比例换算为方程式同一边物质，其“量”符合同一比例对反应的要求任何可逆反应反应前、后气体体积相等任何可逆反应平衡特点质量分数W%相同相同相同浓度c相同成比例相同（气体）物质的量n相同成比例成比例3.典型例题［讲述］就是假设各种起始原料的配比量完全转化为反应物或生成物，再与原配比量相比较，如与起始原料配比量相同或相当，则化学平衡状态相同，1.某恒温恒压下，向可变容积的密闭容器中充入3LA和2LB3A(g)+2B(g)xC(g)+yD(g)达到平衡时，C的体积分数为w%，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w%，则x,y的值分别为（）A.x=3,y=1B.x=4,y=1C.x=5,y=1D.x=2,y=3解析：应用“极端假设法”，假设4LC和0.8LD完全转化为A、B，转化生成的A、B加上加入的A、B等于最初加入的A、B：即1y5x24.0y6.124.0x81y5x36.0y4.236.0x12或答案：C2.在一定温度下，把2molSO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器里，发生如下反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，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分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量。如果a、b、c取不同的值，它们必须满足一定的关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的含量仍与上述平衡时完全相同。填写下列空白：（1）若a=0,b=0,则c=（2）若a=0.5，则b=,c=（3）a、b、c取值满足的一般条件是（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）、。解析：(2)a=0.5mol，可认为2molSO2中有1.5mol已反应掉，1molO2中消耗了0.75mol，同时生成1.5molSO3，所以b=1-0.75=0.25，c=1.5（3）据“极端假设法”有：12cb2ca故方程式为：a+c=2和2b+c=2答案：（1）2（2）0.251.5(3)a+c=22b+c=2（说明：第（1）问和第（2）问也可以求出第（3［例2］在固定体积的密闭容器中，一定温度下，加入2molBr2，1molH2，发生反应：Br2（g）+H2(g)2HBr，达到平衡时，HBr的质量分数为w%。在相同条件下，按下列情况充入物质，达到平衡时，HBr的质量分数仍为w%的是（A.2molHBrB.3molHBrC.4molBr2+2molH2D.1molBr2+2molHBr［师］首先同学们看这个反应有何特点？［生］反应前后气体物质的量不变。［师］据“极端假设法”，A、B明显与原平衡不等效，那么答案C与原平衡是否等效？［学生讨论后回答］等效。因C中Br2和H2的物质的量都增大2倍，相当于加压，平衡不移动。［师］据“极端假设法”，D［师］由此可见本题应选C、D3.在一个固定体积的密闭容器中，保持一定温度，进行以下反应：H2(g)+Br2(g)2HBr(g)。已知加入1molH2和2molBr2时，达平衡后生成amolHBr（见下表已知项），在相同条件下，且保持平衡时各组分百分含量不变，对下列编号（1）～（3）的状态，填写表中的编号起始状态（摩）平衡时HBr物质的量（摩）H2Br2HBr已知120a（1）240（2）10.5a（3）mn(n≥2m)（1）因n(H2)始∶n(Br2)始∶n(HBr)始=1∶2∶a∴2∶4∶x=1∶2∶ax=2a，即n(HBr)平=2a（2）因为n(HBr)平=0.5a，当n(HBr)始=0时，H2的起始总量为0.5，Br2的起始总量为1，但起始时HBr已有1，相当于起始时有H20.5，Br20.5。此时：n(H2)始=0.5-0.5=0,n(Br2)始=1－0.5=0.5（3）设n(HBr)始=x,n(HBr)平=yn(H2)始=n+2xn(Br2)始=m+2xy=(n+2x)a由2xm2xn=21可知x=2(m-2n)则y=(m-n)a［小结］由以上例题和练习可知，在温度体积恒定的情况下，对于反应前后体积分子数不变的可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡相同，则二平衡就是等效平衡。4巩固练习：1、（恒温恒容）在450℃、101Pa条件下，可逆反应：2SO2+O22SO3由以下三种情况建立平衡：①2摩SO2＋1摩O2→平衡Ⅰ②2摩SO3→平衡Ⅱ③a摩SO2＋b摩O2＋c摩SO3→平衡Ⅲ问：（1）前两种反应①和②达到平衡时，体系中各物质的体积分数是否相等？（2）若③达到平衡时，体系中各物质的体积分数与①相同，则a，b，c应满足什么条件？2、某恒温恒压下，向可变容积的密闭容器中充入3升A和2升B，发生如下反应：3A(气)＋2B(气)xC(气)＋yD(气)达到平衡时C的体积百分比为m％，若维持温度，压强不变，将0.6升A，0.4升B、4升C、0.8升D作为起始物质充入密闭容器内，则达到平衡时C的体积百分比仍为m％，则x＝，y＝。3、在一密闭容器中加入3molA和1molB发生反应：，达到平衡时，C的浓度为amol/L。（1）当n=2时，请分析下列情况下达平衡后C的浓度（用“”、“”、“=”填空）。①恒温、恒容条件下加入1molA和1molB时，C的平衡浓度___________amol/L；②恒温、恒容条件下加入2molC，C的平衡浓度____________amol/L；③恒温、恒容条件下加入3molA和3molB时，C的平衡浓度____________amol/L；④恒温、恒容条件下加入2molB和2molC时，C的平衡浓度____________amol/L；⑤恒温、恒容条件下加入3molA、1molB和1molC时，C的平衡浓度_______________amol/L；⑥恒温、恒压条件下加入6molA和2molB时，C的平衡浓度___________amol/L；⑦恒温、恒压条件下加入3molA、1molB和3molC时，C的平衡浓度___________amol/L；⑧恒温、恒压条件下加入3molC，C的平衡浓度____________amol/L（2）当n=5时①如恒温、恒容条件下要使C的平衡浓度仍为amol/L，当加入1molA时，应加入B____________mol，C___________mol；②如起始加入xmolA、ymolB和zmolC，在恒温、恒容条件下，要使达到平衡后C的浓度仍为amol/L，x、y、z应满足的关系是________________，在恒温、恒压条件下要使平衡后C的浓度仍为amol/L，当x=0、y=0时，z__________，x、y、z应满足的关系是____________；③加入6molA、2molB，在恒温、恒容条件下达平衡时，C的浓度为___________，在恒温、恒压条件下达平衡时C的浓度为____________；④恒温、恒容条件下加入1.5molA、0.5molB，达平衡时C的浓度为___________；⑤恒温、恒压条件下加入0.2molB，平衡时要使C的浓度仍为amol/L，应加入A_____________mol.（3）当n=4时，①加入6molA、2molB，在恒温、恒容条件下达平衡时C的浓度为___________，在恒温、恒压条件下达平衡时C的浓度为___________；②加入1.5molA、0.5molB，在恒温、恒容条件下达平衡时，C的浓度为_________，在恒温、恒压条件下达平衡时，C的浓度为____________；③加入2molC，在恒温、恒容条件下达平衡时，C的浓度为___________，在恒温、恒压条件下达平衡时，C的浓度为____________。4、在恒温恒容条件下：（1）Ａ容器中加入1ｇSO2和1ｇO2反应达到平衡，SO2的转化率为ａ％，另一同温同容的Ｂ容器中加入2ｇSO2和2ｇO2反应达到平衡，SO2的转化率为ｂ％，则ａ％_________ｂ％。（2）2HIH2＋I2（气）平衡，增大HI的物质的量，平衡____________移动，新平衡后HI的分解率____________，HI的体积分数____________。5、在一固定容积的密闭容器中充入1摩NO2，建立如下平衡：2NO2N2O4，测得NO2的转化率为a％，在其它条件不变下再充入1摩NO2，待平衡建立时，又测得NO2的转化率为b％，试问a、b值的大小关系式为。6、有两个密闭容器A和B，A容器内有一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容积相等,在保持400。C的条件下使之发生如下反应：2SO2+O22SO3。请填空：（1）达到平衡时所需的时间A容器比B容器，A容器中SO2的转化率比B容器。（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容器中SO3物质的量分数；B容器中SO3的物质的量分数（填“增大”“减小”或“不变”）7、在一定的密闭容器中，保持一定温度，在一定条件以下反应：A(g)＋2B(g)3C(g)已知加入1molA和3molB且达到平衡后，生成了amolC。1达到平衡时C在反应混合气中的体积分数是用字母a表示；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C的物质的量为mol此时C在反应混合物中的百分含量填“增大”、“减小”或“不变”。3在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2molA和8molB，若要求平衡后C在反应混合气中百分含量不变，则还应加入Cmol。4在同一容器中加nmolA和3nmolB，则平衡时C的物质的量为mmol。若改变实验条件，可以使C的物质的量在m—2m间变化，那么，n与m的关系是用字母n、m关系式表示。8、一定温度下，将2molPCl3和1molCl2充入容积不变的密闭容器中，在一定条件下反应：PCl3+Cl2PCl5。各物质均为气态。达平衡后，PCl5为0.4mol。若此时再移走1molPCl3和0.5molCl2，相同温度下达到平衡，PCl5的物质的量为（）A.0.4molB.0.2molC.0.2x0.4mo