| 等效平衡解题策略 | |||||||||||||||||||||||||||
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| 在相同条件下（定温、定容或定温、定压）
一、等效平衡的标志 我们所说的“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”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；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。
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几种： 1. 定温、定容条件下的等效平衡： ①化学反应前后气体分子数改变的等效平衡。 ②化学反应前后气体分子数不变的等效平衡。 2. 定温、定压条件下的等效平衡。
三、等效平衡的解题思路 我们常采用“等价转换”的方法，分析和解决等效平衡问题。 1. 在定温、定容条件下，对于化学 2. 在定温、定容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，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。 3. 在定温、定压条件下，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。
题型1：一般可逆反应在恒温、恒容条件下建立等效平衡 例1、在一个体积固定的密闭容器中加入2 mol A和1 mol B，发生反应： 2A(g)＋B(g) A．4 molA＋2 mol B B．2 mol A＋1 mol B＋3 mol C＋1 mol D C．3 mol C＋1 mol D＋1 mol B D．3 mol C＋1 mol D 分析：等效平衡的含义：在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后，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。 对于一般可逆反应，在恒 假设2 mol A和1 mol B能够完全反应，则应生成3molC＋1molD，所以如果维持容器体积和温度不变，开始时向容器中加入3molC＋1molD，达到平衡时，与原平衡是等效平衡，则C的浓度仍为a mol·L－1。 答案：D。
题型2：反应前后气体体积不变的可逆反应在恒温、恒容条件下建立等效平衡 例2、可逆反应A(g)＋B(g) A．m>n B．m<n C．m=n D．无法比较
答案：C。
题型3：可逆反应在恒温、恒压条件下建立等效平衡 例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 N2＋3H2
分析：对于一般的可逆反应，在恒温恒压条件下，只要按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比与原平衡相同，则达平衡后，与原平衡等效。 ① 因为从题干可知n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)平衡＝1∶4∶a，所以①状态下 n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)平衡＝1.5∶6∶1.5a。 ②起始状态时，有1 mol NH3，则相当于起始时有N2和H2分别为0.5 mol和1.5 mol， 按n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)平衡＝1∶4∶a，可得②状态时n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)平衡＝0.5∶2∶0.5a，所以原有N2和H2分别为0和0.5mol。 ③设起始时n(NH3)为x mol，则相当于N2和H2总量分别为 (m＋ 设为n(NH3)平衡y mol，可得： 4∶a＝（g＋ 题型4：通过建立等效平衡的中间状态，比较反应物转化率的大小以及平衡时某物质体积分数、浓度的大小 例4、体积相同的甲、乙两个容器中，分别充有等物质的量的SO2和O2，在相同温度下发生反应： 2SO2＋O2 A．等于p% B．大于p% C．小于p% D．无法判断 分析：根据题意，甲、乙两容器可设为如图所示装置。
2SO2＋O2 【规律总结】对于气体参加的可逆反应，在温度恒定 【高考在线】 例1：在一定温度下，把2 mol SO2和1 mol O2通入一定容积的密闭容器中， （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）由于a=0.5<2，这表示反应从正、逆反应同时开始，通过化学方程式 （3）题中要求2 mol SO2和1 mol O2要与a mol SO2、b mol O2和c mol SO3建立等效平衡。由化学方程式 例
已知加入1 mol H2和2 mol Br2时，达到平衡后生成a mol HBr（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。
解析：在定温、定容下， ①因为标准项中n（ ② 参照标准项可知，n（HBr平衡）=0.5a mol，需要n（H2起始）=0.5mol，n（Br2起始）=1 mol，n（HBr起始）=0 mol。而现在的起始状态，已有1 mol HBr，通过等价转换以后，就相当于起始时有0.5 mol H2和0.5 mol Br2的混合物，为使 n（H2起始）：n（Br2起始）=1：2，则需要再加入0.5 mol Br2就可以达到了。故起始时H2和Br2的物质的量应为0 mol和0.5 mol。 ③设起始时HBr的物质的量为x mol，转换成H2和Br2后，则H2和Br2的总量分别为（ 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：
（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 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_________。
因反应前混合气体为8体积，反应后混合气体为7体积，体积差为1体积，由差量法可解出平衡时 ②若需让反应逆向进行，由上述①所求出的平衡时 （2）由6.5<7可知，上述平衡应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。 例4：（一）恒温、恒压下，在一个容积可变的容器中发生如下反应：
（1）若开始时放入1 mol A和1 mol B，达到平衡后，生成a mol C，这时A的物质的量为________ mol。 （2）若开始时放入3 mol A和3 mol B，达到平衡后，生成C的物质的量为_________mol。 （3）若开始时放入x mol A、2 mol B和1 mol C，达到平衡后，A和C的物质的量分别为y mol和3a mol，则x=________，y=________。平衡时，B的物质的量________（填编号）。 （甲）大于2 mol （乙）等于2 mol （丙）小于2 mol （丁）可能大于、等于或小于2 mol （4）若在（3）的平衡混合物中再加入3 mol C，待再次达到平衡后，C的物质的量分数是___________。 （二）若维持温度不变，在一个与（一）反应前起始体积相同，且容积固定的容器中发生 （5）开始时放入1mol A和1mol B到达平衡后生成b mol C。将b与（1）小题中的a进行比较__________（填编号）。 （甲）a>b （乙）a<b （丙）a=b （丁）不能比较a和b的大小 作出此判断的理由是_______ _____。 解析：（一）（1）由反应 （2）在恒温、恒压下，若投放3 mol A和3 mol B，则所占有的体积为（1）中的3倍。由于A、B的投放比例与（1）相同，故平衡时与（1）等效，而C的物质的量为3a mol。 （3）由于达到平衡时C的物质的量为3a mol，故此平衡状态与（2）完全相同。若把C的物质的量完全转化为A和B，A、B的物质的量应与（2）完全相等。
起始（mol）： 将C转化为A、B（mol）： x+1 2+1 0 平衡时（mol）： y 3－3a 3a 据题意有： 通过上述可知，平衡时B的物质的量为（3－3a）mol，由于该反应起始时投放的物质为A、B、C均有，即从中间状态开始达到平衡，故平衡可能向左、向右或不移动，也即3a可能大于、小于或等于1（不移动时， （4）在（3）的平衡中，再加入3mol C，所达到的平衡状态与（1）、（2）、（3）皆为等效状态，通过（1）可求出C的物质的量分数为 （二）（5）因此时容器的容积不变，而（1）中容器的容积缩小，（5）小题中容器相当于在（1）的基础上减压，则平衡逆向移动，故反应达到平衡后a>b，即应填（甲）。 【专题训练】 1、在t℃时，向2L密闭容器中放入1 mol A和1 mol B，发生下列反应： A（g）+B（g） A．2 mol A和1 mol B B．2 mol D和A、B、C各1 mol C．1 mol C和2 mol D D．1 mol C和1 mol D 2、在一定温度下，把2mol SO2和1mol O2通入一个一定容积的密闭容器里，发生如下反应：2SO2 +O2 （1）若a=0，b=0，则c= _____________。 （2）若a=0.5，则b= _________ 和c= __________。 （3）a、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、在一个固定体积的密闭容器中，加入2mol A和1mol B，发生反应： 2A（g）＋B（g） A．1mol A＋0.5mol B＋1.5mol C＋0.5 D B．2mol A＋1mol B＋3mol C＋1mol D C．3mol C＋1mol D＋1mol B D．3mol C＋1mol D 4、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） I．A、B的起始量均为2 mol； Ⅱ．C、D的起始量分别为2 mol和6 mol。 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1/2 5、在一个1L的密闭容器中，加入2 mol A和1 mol B ，发生下述反应： 2A（g）+2B（g） 达到平衡时，C的浓度为1.2 mol/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1.2 mol/L的是 （ ） A．3 mol C+1 mol D B．1 mol A+0.5 mol B+1.5 mol C+0.5 mol D C．1 mol A+0.5 mol B+1.5 mol C D．4 mol A+2 mol B 6、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） A．1 B．2 C．3 D．4 7、在一个1L的密闭 2A（g）+B（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1.2 mol/L（或C的体积分数仍是a%）的是 （ ） A．3 mol C+1mol D B．1 mol A+0.5 mol B+1.5 mol C+0.5 mol D C．1 mol A+0.5 mol B+1.5 mol C D．4 mol A+2 mol B 8、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） 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（ ） A．x=3 y=1 B．x=4 y=1 C．x=5 y =1
9、在一个容积固定的密闭容器中充入1 mol HI，建立如下平衡：H2（g）+I2 （g） A．a>b B．a<b C．a=b D．无法确定 10、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） A． M>N B．M=N C．M < N D．无法确定 11、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2mol SO2、1mol O2，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 12、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的容积相等。
在保持4000C的条件下使之发生如下反应：2 SO2+O2 （1）达到平衡时所需要的时间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） 参考答案： 1.B 2.(1) 2mol (2) b=0.25 mol；c=1.5 mol (3)a+c=2，2b+c=2。 3.AD 4.B 5.D 6.BC 7.ABD 8.CD 9.C 10.C 11.AB 12．（1）短、大 （2）逆向、不 （3）不变、增大 | |||||||||||||||||||||||||||
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