高中化学等效平衡汇总.docx

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高中化学等效平衡汇总

等效平衡

一、等效平衡的概念

在相同的条件下，对同一个可逆反应，反应无论从正反应方向开始进行还是从逆方向开始进行，只要起始时加入物质的物质的量不同，而达到相同的平衡状态，这样的平衡称为等效平衡。

概念的理解：

（1）相同的条件：

通常指：

恒温恒容或恒温恒压

（2）相同的平衡状态：

通常是指平衡混合物各组分的百分含量（指质量分数、体积分数、物质的量分数）相同，但各组分的物质的量、浓度可能不同。

切记的是组分的百分数相同，包括体积分数、物质的量分数或质量百分数，而不仅仅是指浓度相同，因为同一组分百分数相同时其浓度不一定相等。

（3）建立平衡状态的途径：

①可加入反应物，从正反应方向开始

②可加入生成物，从逆反应方向开始

③也可从加入反应物和生成物，从正、逆反应方向同时开始

等效平衡的判断方法

1.在一个体积固定的密闭容器中，保持一定温度，进行如下反应：

H2（g）+Br2（g）2HBr（g）；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。

填写表中空白：

2.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、2molC

3.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＋O2 2SO3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全方位透析等效平衡

化学平衡是中学化学中三大理论之一，它是电离平衡、水解平衡的基础，在中学化学教学中占据举足轻重的地位，尽管新教材总体上对化学平衡降低了难度，但它仍是值得重视的高考热点。

其中等效平衡是化学平衡教学中的重点和难点，也是高考的热点，为让学生能更好的掌握和应用等效平衡，下面笔者结合自己的教学体会，对有关等效平衡知识进行了系统的分析。

一、等效平衡的原理

在一定条件（定温、定容或定温、定压）下，只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后，任何相同组分的物质的量分数（或体积分数）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。

二、等效平衡的建立

化学平衡状态的建立与条件（如浓度、温度、压强等）有关，而与建立平衡时的途径无关，因而同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时的条件（浓度、温度、压强等）完全相同，则可形成等效平衡。

如常温常压下，可逆反应：

2SO2+O2

2SO3

①2mol1mol0

②002mol

③1mol0.5mol1mol

①从正反应开始，②从逆反应开始，③从正、逆反应同时开始，由于①、②、③三种情况如果按方程式的化学计量数比折算成同一方向的反应物，对应各组分的物质的量均相等[如将②、③折算为①]，因此三者为等效平衡。

三、等效平衡的规律

1、定温、定容条件下的等效平衡

Ⅰ类：

在定温、定容条件下，对于反应前后气体化学计量数不相等的可逆反应，只改变起始时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边物质的物质的量，所得反应物（或生成物）的物质的量与原起始量对应相同，则两平衡等效。

Ⅱ类：

在定温、定容条件下，对于反应前后气体化学计量数相等的可逆反应，只改变起始时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边物质的物质的量，所得反应物（或生成物）的物质的量之比与原起始量之比对应相同，则两平衡等效。

2、定温、定压条件下的等效平衡

在定温、定压条件下，对于反应前后气体化学计量数任意型的可逆反应，只改变起始时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边物质的物质的量，所得反应物（或生成物）的物质的量之比与原起始量之比对应相同，则两平衡等效。

四、等效平衡的解题思想——极值法

无论平衡从哪个方向建立，在判断时，都可以根据题给条件，把生成物全部推算成反应物或把反应物全部推算成生成物，再与平衡开始时加入的物质的量相比较。

推算公式是：

某反应物的物质的量＋变成生成物而消耗了该反应物的物质的量=原来该反应物的物质的量

理解了上述等效平衡的概念和建立方法，就能顺利应用到实际的解题中。

五、等效平衡的应用

等效平衡的应用通常有三类，第一类是改变起始加入量，第二类是反应物分批加入，第三类是等效平衡的综合应用，现就此例析如下。

1、改变起始加入量时有关等效平衡的计算

⑴改变起始加入量判断平衡时体积分数的大小

例1（2005年江苏化学卷，18题）一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：

2A（g）+B（g）

3C（g），若反应开始时充入2molA和2molB，达到平衡后A的体积分数为a%。

其他条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后A的体积分数大于a%的是（）

A、2molCB、2molA、1molB和1molHe（不参加反应）

C、1molB和1molCD、2molA、3molB和3molC

解析：

本题考查了上述“定温、定容”条件下的等效平衡规律中的第2类等效平衡问题。

首先把各选项中的C都折算成A和B，再与题干相比较。

选项A中把“2molC”完全转化为“4/3molA和2/3molB”，可设想分两步进行，第一次先加入4/3molA和4/3molB，与题干中比例一致，与原平衡等效，平衡后A的体积分数为a%，第二次再移走2/3molB，会使平衡逆向移动，A的物质的量增加（但总物质的量减小），故平衡后A的体积分数大于a%；选项B中所充入的“1molHe”不能改变各组分分压，对平衡无影响，只需分析加入“2molA、1molB”的情况即可，其分析原理与选项A类似，故平衡后A的体积分数也大于a%；选项C中把“1molB和1molC”完全转化为“4/3molA和5/3molB”，也可假设分批加入，第一次先加入4/3molA和4/3molB，与原平衡等效，平衡后A的体积分数为a%，第二次再加入1/3molB，会使平衡正向移动，A的物质的量减小（但总物质的量增加），故平衡后A的体积分数小于a%；选项D中把“2molA、3molB和3molC”完全转化为“4molA和4molB”，与原平衡等效，平衡后A的体积分数为a%。

故符合题意的为AB。

⑵改变起始加入量时计算平衡时物质的量浓度大小

例2（2004年北京理综卷，14题）在一定温定容的密闭容器中有如下平衡：

H2（g）+I2（g）2HI（g），已知H2和I2的起始浓度均是0.10mol/L，达到平衡时HI的浓度为0.16mol/L，若H2和I2的起始浓度均变为0.20mol/L时，则平衡时的H2浓度（mol/L）是（）

A、0.16mol/LB、0.08mol/LC、0.04mol/LD、0.02mol/L

解析此题仍运用等效平衡规律处理，仍假设第一种情况的反应体系的体积为VL，第二种情况的反应体系的体积为2VL，则在等温条件下，两者建立等效平衡。

其中H2的平衡浓度相同，为0.02mol/L（由第一种情况平衡时，HI浓度为0.16mol/L，可推知H2转化浓度为0.08mol/L，则剩余浓度为0.02mol/L得）。

这样，由第二种情况的反应体积为2VL压缩到VL时，平衡不移动，但H2、I2和HI的浓度均增大2倍，所以H2的平衡浓度则为0.04mol/L。

应选C。

⑶利用等效平衡讨论可逆反应化学计量数

例3、在一固定体积的密闭容器中，充入2molA和1molB，发生反应2A（g）+B（g）

xC（g），达平衡后，C的体积分数为W%，若维持容器容积和温度不变，按0.6molA、0.3molB和1.4molC为起始配比投入，达平衡后，C的体积分数也为W%，则x的值为（）

A、1B、2C、3D、4

解析看题意多数学生认为这是“恒温恒容”条件下的等效平衡问题，常用极端假设法，即完全推算到A、B这两种反应物一端，即有0.6+1.4×2/x=2，或0.3+1.4×1/x=1，得x=2，应选B。

然而还应考虑到等效平衡的另一种情况，即定温、定容条件下对于反应前后气体化学计量数不变的可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质的量之比与原起始量之比对应相同，则两平衡等效，即为当x=3时的情况，因此本题正确答案应为B、C。

2、反应物分批加入时有关等效平衡的计算

⑴反应物分批加入时判断平衡移动方向

例4（2003年全国新课程卷，12题）某温度下，在一容器可变的容器中，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和4mol。

保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量作如下调整，可使平衡右移的是（）

A、均减半B、均加倍C、均增加1molD、均减小1mol

解析本题考查了上述规律中“定温、定压”条件下的等效平衡问题。

选项A、B中三者比例为2：

1：

2，与题中比例一致，为等效平衡，平衡不移动。

C可设想为两步加入，第一次加入1molA、0.5molB、1molC，此时平衡不移动，第二次再加入0.5molB（此法与一次性各加入1mol等效），提高反应物B的浓度，平衡向右移动。

D中均减小1mol，也可设想为两步进行，先将A减小1mol，B减小0.5mol，C减小1mol，此时平衡不移动，再将B减小0.5mol，降低反应物B的浓度，平衡向左移动，故本题应选C。

⑵反应物分批加入时判断平衡时体积分数的大小

例5（2004年广东化学卷，5题）在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反应：

2NO2（g）

N2O4（g）达到平衡时，再向容器中通入一定量的NO2，重新达到平衡后，与第一次平衡时相比，NO2体积分数（）

A、不变B、增大C、减小D、无法判断

解析有关“等效平衡”问题，一般都假设过程：

设原平衡在建立前初始时，只放入NO2其物质的量是amol，此时容器的体积为VL，再加入的NO2是namol，此时容器的体积为（1+n）VL，两种情况下在等温等压条件下建立的平衡状态是相同的（即等效平衡），此时NO2的体积分数相同。

再把容器的体积由（1+n）VL压缩为VL时（因为题设条件是等温等容，所以需把假设过程的虚设体积恢复至原体积），该可逆反应的原平衡会发生正向移动，再建立新的平衡状态，此时反应物NO2的体积分数会比原平衡减小。

故应选C。

3、等效平衡的综合应用

例6（2003年江苏化学卷，26题）Ⅰ.恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：

A（g）+B（g）

C（g）

⑴若开始时放入1molA和1molB，到达平衡后，生成amolC，这时A的物质的量为mol。

⑵若开始时放入3molA和3molB，到达平衡后，生成C的物质的量为mol。

⑶若开始时放入xmolA、2molB和1molC，到达平衡后，A和C的物质的量分别是ymol和3amol，则x=mol，y=mol

平衡时，B的物质的量（选填一个编号）。

（甲）大于2mol（乙）等于2mol（丙）小于2mol（丁）可能大于，等于或小于2mol

作出判断的理由是。

⑷若在⑶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。

Ⅱ.若维持温度不变，在一个与⑴反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应。

⑸开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成bmolC。

将b与⑴小题中的a进行比较（选填一个编号）。

（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。

解析本题综合考查了恒容和恒压两种情况下的等效平衡。

Ⅰ中的后三问都是考查恒温、恒压下的等效平衡。

Ⅰ、⑴由反应A（g）+B（g）

C（g）知，反应到达平衡后，若有amol的C生成，则必有amol的A消耗，此时剩余A的物质的量为（1－a）mol。

⑵起始量改为3molA和3molB，相当于3个1molA和1molB，或理解为需将容器扩大为原来的3倍，才可保持恒温、恒压。

根据第⑴问答案，C的物质的量为3amol。

因而可确定，在定温定压的条件下起始量为3molA、3molB和0molC与1molA、1molB和0molC为等效平衡。

所以这两种状态达到平衡时C的体积分数一定相同，因而状态⑵下，A、B、C的物质的量都是状态⑴下的3倍。

⑶将状态⑶与状态⑵看成是等效平衡，把xmolA、2molB和1molC全部转换成反应物，为（x+1）molA、3molB、0molC，故可求出x=2mol，平衡时A、B、C的物质的量与状态⑵相同，故反应后A的物质的量y=（3－3a）mol，B的物质的量为（3－3a）mol，而（3－3a）与2大小比较，完全取决于a的数值。

若a＞1/3，则n（B）＜2mol；若a=1/3，则n（B）=2mol；若a＜1/3，则n（B）＞2mol，故答案为“丁”。

⑷根据化学方程式，状态⑶中，2molA、2molB和1molC等效于3molA、3molB和0molC，在此平衡混合气体中再加入3molC，相当于6molA、6molB和0molC，达到平衡时C的物质的量分数是多少，根据上述规律，应与1molA、1molB和0molC中的C的物质的量分数相同。

A（g）+B（g）

C（g）

起始量：

1mol1mol0mol

平衡量：

1－amol1－amolamol

故C的物质的量分数为a/（2－a）。

Ⅱ是考查恒温、恒容下的等效平衡。

⑸因此时容器的容积不变，而⑴中容器的容积缩小，⑸小题中容器相当于在⑴的基础上减小压力，使所给平衡向逆反应方向移动，故反应达到平衡后a＞b，故答案为（乙）。

答案⑴（1－a）⑵3a⑶23－3a（丁）理由若3a＞1，B的物质的量小于2mol；若3a=1，则B的物质的量等于2mol；若3a＜1，则B的物质的量大于2mol。

⑷a/（2－a）⑸（乙）因为⑸小题中容器的容积不变，而⑴中容器的容积缩小，所以⑸小题的容器中的压力小于⑴小题容器中的压力，有利于逆向反应，故反应达到平衡后a＞b。

启示解此类题目首先判断是否是等效平衡，是什么条件下（恒容与恒压）的等效平衡，然后根据解等效平衡的方法解题，即恒容时必须遵循物料守恒，恒压时必须遵循换算后一边反应物质的物质的量之比与原平衡相同。

等效平衡问题充分考查了学生思维的严密性、整体性、灵活性、深刻性等。

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，才能保证达到平衡时反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时的完全相同。

请填写下列空白：

（1）若a=0，b=0，则c=___________。

（2）若a=0.5，则b=_________，c= _________。

（3）a、b、c取值必须满足的一般条件是（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）：

________,.

4.有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）达到平衡时，C的浓度为Wmol/L，若维持容器体积和温度不变，按下列四种方法改变起始物质，达平衡时C的浓度仍为Wmol/L的是（）

A．4molA+2molBB．2molA+1molB+3molC+1molD

C．3molC+1molD+1molBD．3molC+1molD

E、1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD

5.在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中，保持一定的温度和压强，进行以下反应：

N2+3H22NH3。

已知加入1molN2和4molH2时，达到平衡后生成amolNH3。

在恒温恒压下欲保持平衡时各组分的体积分数不变。

填写下列空白：

6.恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：

A（g）＋B（g）C（g），

请填写下表空白。

（3）y＝______mol。

x______（选填一个编号）。

（A）大于2mol（B）等于2mol（C）小于2mol（D）以上都有可能

做出此判断的理由是:

___

（4）若在（3）的平衡混合物中再加入3molC，待再次到达平衡后，C的物质的量分数是_______。

7.将2.0molSO2气体和2.0molSO3气体混合于固定体积的密闭容器中，在一定条件下发生反应：

2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g），达到平衡时SO3为nmol。

在相同温度下，分别按下列配比在相同密闭容器中放入起始物质，平衡时SO3等于nmol的是（  ）

A.1.6molSO2＋0.3molO2＋0.4molSO3B.4.0molSO2＋1.0molO2

C.2.0molSO2＋1.0molO2＋2.0molSO3D.3.0molSO2＋0.5molO2＋1.0molSO3

8.在一恒容的容器中充入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%。

若维持容器中的容积和温度不变，按起始物质的量：

A为0.6mol，B为0.3mol，C为1.4mol充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为W%，则x的值为（）

A．只能为2B．只能为3C．可能是2，也可能是3D．无法确定

9.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（g）+2B（g）xC（g）+yD（g）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（）

Ax=3y=1Bx=4y=1

Cx=5y=1Dx=10y=2

10.在相同的A、B密闭容器中分别充入2mol的SO2和1molO2，使它们在一定温度下反应，并达新平衡：

2SO2+O22SO3（g）。

若A容器保持体积不变，B容器保持压强不变。

当A中SO2的转化率为25%时，B中SO2的转化率为：

（）

A、25%B、大于25%

C、小于25%D、无法判断

11、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1/2

12、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）

PCl3（g）+Cl2（g），反应达到平衡时，混合气体中PCl5，所占体积分数为M%，。

若同一温度的同一容器中，最初投入2molPCl5，反应达平衡时，混合气体中PCl5，所占体积分数为N%。

则M和N的关系是（）

（A）M＞N（B）M=N（C）M＜N（D）无法确定

13、（双选）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2molSO2、1molO2，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

14、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：

2SO2+O2

2SO3。

（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）

11．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）

2C（g），达到平衡时，C的物质的量浓度为kmol／L。

若维持容器体积和温度不变，按下列配比作为起始物质：

A．4molA＋2molBB．2molCC．2molC＋1molB

D．2molA＋1molB＋2molCE．1molA＋0．5molB＋1molC

（1）达到平衡后，C的物质的量浓度仍是kmol／L的是________（填选项）；

（2）A项平衡时，c（C）与2kmol／L的关系为：

c（C）_____2kmol／L；（填“＞”、“＝”、“＜”）

（3）平衡时各选项中C的平衡浓度c（C）的大小顺序为：

_________________；

（4）若在一定条件下，在该容器中进行如下反应：

2A（g）＋B（g）

3C（g），已知加入3molA和1molB达到平衡后，生成amolC．

①达到平衡时，C在反应混合气体中的体积分数是______．

②在相同实验条件下，若同一容器中改为加入6molA和2molB，达到平衡后，C的物质的量为_______mol．

③在相同实验条件下，若同一容器中改为加入7molA和2molB，若要求C在反应混合气

体中体积分数不变，则还需加入C_______mol．

④在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入0．5molB，则需加入_______molA，

和________molC，才能使平衡时C为0．8amol．

例5：

如图所示，温度不变下某容器分隔成A、B两部分，A容器固定不变，B有可移动的活塞，现在A中充入2molSO2和1molO2，在B中充入2molSO3和1molN2，在相同条件下发生可逆反应：

2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g），根据下列要求填空：

（1）固定活塞位置在3处不动，达到平衡后，设A中压强为PA，B中压强为PB，则PA与PB的压强是PAPB（填“＜”、“＞”、“＝”）。

（2）若要使A中与B中平衡状态相同，可移动活塞的位置应在处。

（3）若活塞右移到5处，达到平衡后，B中SO3为xmol，A中SO3为ymol，则xy的（填“＜”、“＞”、“＝”），理由是。

等效平衡练习题

1、恒温恒容下的非等体反应：

【例1】在一定温度下,把2摩SO2和1摩O2通入一个固定容积的密闭容器里,发生如下反应:

2SO2+O22SO3,当此反应进行到一定程度时,反应混和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（摩）.如果a、b、c取不同的数值,它们必须满