培优专题三化学等效平衡解题技巧

1/4专题三等效平衡和图像（培优班）一、等效平衡概念在一定条件（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：恒温恒容下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．．。II类：恒温恒容下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。III类：恒温恒压下对于气体体系等效转化后，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。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三、例题解析I类：在恒温恒容下，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与原平衡相同，则两平衡等效。例1：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，22OSO23SO2，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322SOOSO、、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：（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）练习1、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＋1molDII类：在恒温恒容下，对于反应前后气体体积不变的可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质的量之比与原平衡相同，则两平衡等效。例2：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：)g(Br)g(H2)g(HBr22/4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①～③的状态，填写下表中的空白。起始状态时物质的量n（mol）H2Br2HBr平衡时HBr的物质的量n（mol）已知编号120a①240②10.5a③mg(g≥2m)练习2、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、4III类：在恒温恒压下，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3：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：22H3N3NH2（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：N22体积H26体积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：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。练习3、恒温、恒压下，在一个容积可变的容器中发生如下反应：)g(B)g(A)g(C（1）若开始时放入1molA和1molB，达到平衡后，生成amolC，这时A的物质的量为________mol。（2）若开始时放入3molA和3molB，达到平衡后，生成C的物质的量为_________mol。（3）若开始时放入xmolA、2molB和1molC，达到平衡后，A和C的物质的量分别为ymol和3amol，则x=________，y=________。平衡时，B的物质的量________（填编号）。（甲）大于2mol（乙）等于2mol（丙）小于2mol（丁）可能大于、等于或小于2mol（4）若在（3）的平衡混合物中再加入3molC，待再次达到平衡后，C的物质的量分数是___________。课后提高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：3/42SO2+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分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量（mol）。如a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保持达到平衡时，反应混合物中三种气体的体积分数仍和上述平衡时的完全相同。请填写下列空白：⑴若a=0,b=0,则c=_____________。⑵若a=0.5,则b=_________和c=__________。⑶a、b、c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）：__________________________________________________。3、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+2molB四、平衡图像【例1】现有可逆反应A（g）＋2B（g）nC（g）＋Q，在相同温度、不同压强时，A的转化率跟反应时间（t）的关系如图，其中结论正确的是A．p1＞p2，n＞3B．p1＜p2，n＞3C．p1＜p2，n＜3D．p1＞p2，n=3【例2】对达到平衡状态的可逆反应X+YZ+W，在其他条件不变的情况下，增大压强，反应速率变化图象如图1所示，则图象中关于X、Y、Z、W四种物质的聚集状态为A．Z、W均为气体，X、Y中有一种是气体B．Z、W中有一种是气体，X、Y皆非气体C．X、Y、Z、W皆非气体D．X、Y均为气体，Z、W中有一种为气体【练习2】下列各图是温度（或压强）对应；的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是4/4【例3】反应2X(g)+Y(g)2Z(g)+热量，在不同温度（T1和T2）及压强（P1和P2）下，产物Z的物质的量[n(Z)]与反应时间（t）的关系如右图所示。下列判断正确的是A.T1T2，P1P2B.T1T2，P1P2C.T1T2，P1P2D.T1T2，P1P2【例4】可逆反应mA(s)+nB(g)eC(g)+fD(g)，反应过程中，当其他条件不变时，C的体积分数w(C)在不同温度（T）和不同压强（P）的条件下随时间（t）的变化关系见下图，下列叙述正确的是A、达平衡后，若使用催化剂，C的体积分数将增大B、达平衡后，若温度升高，化学平衡向逆反应方向移动C、化学方程式中：n＞e+fD、达平衡后，增加A的质量有利于化学平衡向正反应方向移动感悟高考真题1、向一体积不变的密闭容器中加入2molA、0.6molC和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如附图一所示。附图二为t2时刻后改变反应条件，平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种不同的条件。已知t3-t4阶段为使用催化剂；图一中t0-t1阶段c（B）未画出。（1）若t1=15min，则t0-t1阶段以C浓度变化表示的反应速率为v(C)=。（2）t4-t5阶段改变的条件为，B的起始物质的量为。各阶段平衡时对应的平衡常数如下表所示：t1—t2t2—t3t3—t4t4—t5t5—t6K1K2K3K4K5①K1=（保留两位小数）；②K1、K2、K3、K4、K5之间的关系为（用“”、“”或“=”连接）；（3）在相同条件下，若起始时容器中加入amolA、bmolB和cmolC，要达到t1时刻同样的平衡，a、b、c要满足的条件为。T1,P2T2,P2T2,P1tn(Z))图一图二cmol·l-1tt1t0t20.30.40.60.81.0c(A)c(C)c(B)vt6t2t1t3v(正)v(逆)t4t5