等效平衡

五、等效平衡对于同一可逆反应，在相同条件（等温等容或等温等压）下，以不同投料方式开始反应，只要达到化学平衡时同种物质在反应混合物中的百分含量相等，这样的化学平衡互称为等效平衡。化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关1、概念2、类型及规律等效类型①全等效②相似等效③相似等效条件恒温、恒容恒温、恒容恒温、恒压反应的特点反应前后气体分子数不相等反应前后气体分子数相等任何可逆反应一边倒后起始投料“量”相同“量”同比例其“量”同比例平衡特点百分含量w%（V、n、m等）相同相同相同浓度(c)相同成比例相同(气体)物质的量(n)相同成比例成比例结论：对于气态物质反应前后分子总数变化的可逆反应，一边倒后起始组分物质的量相等，则为等效平衡。否则非等效。例1.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，达平衡后，C的体积分数仍为a%是A、3molC+1molDB、1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molDC、1molA+0.5molB+1.5molCD、4molA+2molB催化剂加热A、B例2.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(s)达到平衡时，C的浓度为1.2mol/L。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的浓度仍为1.2mol/L的是()A、0.3molC+0.1molDB、1.6molA+0.8molB+0.6molC+0.2molDC、3molC+1molD+1molBD、4molA+2molB结论：对于气态物质反应前后分子总数不变的可逆反应，只要起始组分的物质的量比相等（相当）。则为等效平衡。催化剂加热B注意:上题中的答案D虽然A/B=4/2=2/1,同条件下可达到等效平衡，但C的浓度却不为1.2mol/L，而为？2.4mol/L3.结论2)如果m+n=p+q，一边倒后观察有关物质的物质的量比值是否相等。若相等，产生结果：各组分百分量相同，n、c同比例变化，则为等效平衡（相似等效）。一）恒温、恒容1)如果m+n≠p+q，一边倒后观察有关物质的物质的量是否对应相等。若相等，产生结果：各组分百分量、n、c均相同，则为等效平衡（全等效）。对于可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，等效平衡的判断方法：例3.在恒温恒压条件下，可逆反应2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(g)起始物质的量如下表所示：序号ABCD①2mol1mol00②4mol2mol00③1mol0.5mol1.5mol0.5mol④01mol3mol1mol⑤003mol1mol(1)上述反应达到平衡后，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？答案①②③⑤互为等效平衡。表现在达到平衡后物质的量浓度、各组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同。(2)达到平衡后，①放出的热量为Q1kJ，②放出的热量为Q2kJ，则Q1和Q2的定量关系为________。Q2＝2Q1答案结论：对于气态物质反应前后分子总数变化的可逆反应，只要起始组分的物质的量比相等（相当），则为等效平衡。否则非等效。例4.在一密闭容器中，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，达平衡后，C的体积分数为a%是A、3molC+1molDB、1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molDC、1molA+0.5molB+1.5molCD、4molA+2molB催化剂加热ABD例5.在一密闭容器中，加入2molA和1molB，发生下述反应：2A(g)+B(g)3C(g)+D(s)达到平衡时，C的浓度为1.2mol/L。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的浓度不为1.2mol/L的是()A、0.3molC+0.1molDB、1.6molA+0.8molB+0.6molC+0.2molDC、3molC+1molD+1molBD、4molA+2molB催化剂加热C结论：对于气态物质反应前后分子总数不变的可逆反应，只要起始组分的物质的量比相等（相当），则为等效平衡。否则非等效。二）恒温、恒压3)与可逆反应气态物质的化学计量数无关,一边倒后观察有关物质的物质的量比值是否相等。若相等，产生结果：各组分百分量、c相同，n同比例变化，则为等效平衡（相似等效）。1.在恒温恒容条件下，可逆反应：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(g)ΔH＝－Q1kJ·mol－1(Q10)，起始物质的量如下表所示：序号ABCD①2mol1mol00②4mol2mol00③1mol0.5mol1.5mol0.5mol④01mol3mol1mol⑤003mol1mol深度思考:(1)上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？答案①③⑤互为等效平衡。表现在达到平衡后物质的量、质量、体积、物质的量浓度、各组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同。(2)达到平衡后，①放出的热量为Q2kJ，⑤吸收的热量为Q3kJ，则Q1、Q2、Q3的定量关系______________。Q2＋Q3＝Q1练习1、在固定体积的密闭容器内，加入2molA、1molB，发生反应：A(g)+B(g)2C(g)达到平衡时，C的质量分数为W。在相同(T、V)条件下，按下列情况充入物质达到平衡时C的质量分数仍为W的是A.2molCB.3molCC.4molA、2molBD.1molA、2molCCD等效平衡的应用：练习2、某温度下，向某密闭容器中加入1molN2和3molH2,使之反应合成NH3，平衡后测得NH3的体积分数为m。若T不变，只改变起始加入量，使之反应平衡后NH3的体积分数仍为m，若N2、H2、NH3的加入量用X、Y、Z表示应满足：（1）恒定T、V：[1]若X=0，Y=0，则Z=。[2]若X=0.75，Y=，Z=。[3]X、Y、Z应满足的一般条件是（2）恒定T、P：[1]若X=0、Y=0，则Z。[2]若X=0.75,则Y，Z。[3]X、Y、Z应满足的一般条件是0=2.25mol≥0Y=3X，Z≥02mol2.25mol0.5molX+Z/2=1,Y+3Z/2=3练习3、在一固定容积的密闭容器中，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Φ%。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的体积分数也为Φ%，则x的值（）A、只能为2B、只能为3C、可能是2，也可能是3D、无法确定C注意：C无论是多少，分解时总是按2：1分解。练习4、某温度下在一固定容积的密闭容器中，发生如下反应：2A(g)+B(g)2C(g),若开始只充入2molC(气)，达到平衡时，混合气体的压强比开始时增大了20%；若开始时只充入2molA和1molB的混合气体，达到平衡A的转化率为（）A、20%B、40%C、60%D、80%催化剂加热C两次达到平衡后产生的热量值是否相等？练习5、某温度下，在一容积可变的容器中，反应：2A(g)+B(g)2C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol、4mol。维持容器的温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下的调整，可是平衡右移的是()A、均减半B、均加倍C、均增加1molD、均减少1mol催化剂加热C故有：各增加1mol时，可作如下计算：由题意：2A(g)+B(g)2C(g)△V2121开始：（4+1）mol（2+0.5）mol（4+1）mol变化：？？？平衡：？？？则达到平衡后为等效平衡。可认为平衡不移动，但B只增加了0.5mol,与题所给条件不符，需再增加0.5molB才相符。依勒夏特列原理，此时平衡将右移，故选：C详解：（三行式法）依阿佛加德罗定律：气体的物质的量比=体积比=压强比由题意：2A(g)+B(g)2C(g)△V2121开始：？？？变化：？？？平衡：4mol2mol4mol由于该反应在一容积可变的容器中进行，即恒温、恒压，只要起始组分的物质的量比相等（相当）。则为等效平衡。可认为平衡不移动，淘汰A、B催化剂加热催化剂加热