214 等效平衡学生版.docx

1、214 等效平衡学生版高考要求知识解析【要点框图】【知识解析】1.等效平衡原理：在一定条件下，只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后，任何相同组分的分数（体积、物质的量）均相同，这样的平衡互称为等效平衡。等效平衡就是从不同的起始状态达到了相同的平衡状态。所谓不同的起始状态是指各物质的起始量不同，而相同的平衡状态是指各物质的体积（物质的量）分数均相同。由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关，因而，同一可逆反应，从不同状态开始，只要达到平衡时条件（温度，浓度，压强等）完全相同，则可形成等效平衡。2.等效平衡规律：等效平衡的广泛定义：只因投料情况的不同，达到平衡后，各组分的物质的量

2、（或能转化为物质的量）分数相等的平衡状态，互为等效平衡状态。（1）在定温，定容条件下，对于反应前后气体分子数改变的可逆反应只改变起始加入物质的物质的量，如通过可逆反应的化学计量数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。简言之，定温，定容下，归零后，等量即为等效平衡。例如：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g） 此类等效平衡形成的条件是投料量相同，等效的含义是各物质的物质的量、浓度、体积分数、混合气体的密度、平均摩尔质量、容器的体积、体系的压强、气体的反应速率等所有方面完全对应相同，又称为“等同平衡”（类似于数学中的“全等三角形”）（2）在定温，定压下，改变起始时加入物质的

3、物质的量，只要按化学计量数，换算成同一半边的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. 简言之，定温，定压下，归零后，等比例即为等效平衡。此时，等效平衡为广义含义，即各物质的体积分数相同，同时，容器体积、混合气体的平均摩尔质量（）也相同，但各物质的浓度、物质的量、混合气体的密度、体系的压强、气体的反应速率等均不相同且成比例（类似于数学中的“相似三角形”）。（3）以上内容是反应前后气体系数不等的反应在恒温、恒容和恒温、恒压下的等效平衡，当反应前后气体的系数相等时，怎样建立等效平衡呢？以H2（g）+I2（g）2HI（g）为例：恒温、恒容时 H2（g）+I2（g）2HI（g） 3 2

4、0 （单位：mol） 6 4 0 5 3 2 当温度和体积不变时，投料成比例时即为等效平衡（例如中投料是中的2倍，压强即为中2倍，但压强增大，反应前后系数相等的反应平衡不移动，因此以上几种情况均为等效平衡）达到等效平衡时各物质的物质的量浓度、质量、百分含量、体积分数等相等。恒温、恒压时H2（g）+I2（g）2HI（g） 1 2 0 （单位：mol） 2 4 0 1.5 3 2当温度和压强不变时，投料成比例即为等效平衡，达到等效平衡时各物质的百分含量、体积分数相等，物质的量、物质的量浓度、质量成比例。因此当反应前后各物质化学计量数相等时，无论是恒温、恒容还是恒温、恒压条件时，投料成比例都能达到等

5、效平衡。只要反应物（或生成物）的物质的量的比值与原平衡相同，两平衡等效。简言之，反应前后各物质化学计量数相等时，归零后，等比例即为等效平衡。此处等效的含义也为广义含义，即各物质的体积分数相同，同时浓度、气体的密度、平均摩尔质量、反应速率、体系的压强也相同，但气体的物质的量和容器的体积不相同且成比例（也类似于数学中的“相似三角形”）。注意：这三种情况下的等效均是指平衡混合物中各组分的百分含量保持不变。实际上三种有效是有差别的，第（1）种情况是绝对等效（包括浓度、密度、平均相对分子质量等都相等），而在第（2）、（3）种情况下，物质的量等存在倍数关系。3.等效平衡的应用： （1）判断同一可逆反应在相

6、同的反应条件下是否为相同的平衡状态。 （2）求要达到等效平衡，两种不同状态下起始量之间的关系式。 （3）求属于等效平衡状态下的反应方程式的化学计量数。【思维技巧】1.等效平衡的比较等效类型123条件恒温、恒容恒温、恒压恒温、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任何可逆反应反应前、后气体体积相等反应前、后气体体积相等平衡特点气体的物质的量分数相同相同相同相同浓度c相同成比例相同相同物质的量n相同成比例成比例成比例2.等效

7、平衡的分析方法“一边倒“按化学计量数关系将生成（反应）物全部转化为反应（生成）物之后再看是否相同或成比例。具体见前面的知识详解。3.解化学平衡题的几种思维方法。（1）平衡模式思维法（或三段思维法）化学平衡计算中根据化学方程式列出“起始”、“变化”、“平衡”时三段各物质的量（或体积、浓度），然后根据已知条件建立代数等式的方法。（2）差量法（或差值法）利用化学反应（或物理变化）中某化学量从始态到终态的差量（或差值），作为已知量或未知量的对应关系列比例式进行计算的一种方法。（3）极限思维法（或极值法）极值法是将可逆反应看成是处于完全反应或是完全不反应的中间状态，利用这两个极端点，假设反应中某一物质完

8、全反应，而求出另一物质的最大值或是最小值，从而得到某一平衡状态的取值或取值范围。（4）虚拟思维法（构造法）虚拟思维法是指解决问题的时候，根据需要或可能，虚拟出能方便解决问题的对象。例如虚拟混合物的化学式、虚拟反应过程等。（5）守恒思维法利用化学平衡中某些量（如质量、体积等）的守恒能够快速得出答案。（6）假设思维法解题中，要把一种平衡状态和另一种平衡状态的情况（如转化率、物质的量浓度及含量等）进行比较时，可以假设一个中间转换过程，以方便比较。（7）等效平衡思维法前面已述。【例题精讲】1.等温等容条件下的等效平衡【例1】 在密闭容器中，加入3mol A和1mol B，一定条件下发生反应3A（g）B

9、（g）2C（g）D（g），达平衡时，测得C的浓度为w mol/L，若保持容器中压强和温度不变，重新按下列配比作起始物质，达到平衡时，C的浓度仍然为w mol/L的是A6mol A2mol B B1.5mol A0.5mol B1mol C0.5mol DC3mol A1mol B2mol C1mol D D2mol C1mol D【例2】 将2.0 mol SO2气体和2.0 mol SO3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n mol。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n

10、mol的是( )A1.6 mol SO2+0.3 mol O2+0.4 mol SO3B4.0 mol SO2+1.0 mol O2C2.0 mol SO2+1.0 mol O2+2.0 mol SO3D3.0 mol SO2+1.0 mol O2+1.0 mol SO3【例3】 在一个容积固定的密闭容器中充入1molHI，建立如下平衡：H2（g）+I2 （g）2HI（g），测得HI的转化率为a%。其他条件不变，在上述平衡体系中再充入1molHI，待平衡建立时HI的转化率为b%，则a、b的关系为 （ ）Aab Bab Ca=b D无法确定【例4】 高温高压和使用催化剂的条件下，在密闭容器中发生

11、如下反应： CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），若开始时只充入amol CH3OH气体，达到平衡时，混合物的压强比起始时增大了70%；若开始时充入amol CO和2amol H2的混合气体，达到平衡时H2转化率为（ ）A30% B.35% C.65% D.70%【例5】 在一定温度下，向一容积固定的密闭容器中充入2molX气体发生反应X（g）Y（g）+Z（g）使反应达到平衡，这时容器混合气体中X气体体积分数是a。若在同一容器中，最初放入的是2molY和2molZ的混合气体，并在相同的温度下使反应达到平衡，这时混合气体中X气体所占的体积分数是b。则a和b的关系是（ ）Aab Ba=b C

12、ab D2a=b【例6】 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2mol A和2mol B，达平衡后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A2mol C B2mol A 1mol B和1mol He（不参加反应）C1mol B和1mol C D2mol A 3mol B和3mol C【例7】 把质量相同的N2O4和NO2分别放入体积相同的两个密闭容器a、b中，维持a、b处于相同温度，当达到平衡后，结果是Aa中N2O4百分含量比b中的高 Ba中压强比b中压强小Ca中的气体总物质的量比b中少

13、 Da、b中各气体的百分含量对应相同【例8】 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：IA、B的起始量均为2mol；C、D的起始量分别为2mol和6mol。下列叙述不正确的是： （ ）AI、两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成相同BI、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的气体密度为途径密度的1/2【例9】 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

14、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 （ ）A1 B2 C3 D4【例10】 在VL密闭容器中，通入0.2mol SO2和0.2mol SO3气体，在一定条件下发生反应：2SO2O22SO3。平衡时SO3为amol；在相同温度下按下列配比在VL密闭容器中放入起始物质，平衡时有关SO3的正确叙述是A放入0.2mol SO2、0.1molO2、0.1mol SO3，达到平衡时SO3必小于amolB放入0.2mol SO2、0.1molO2、0.2mol SO3，达到平衡时SO3必大于

15、amolC放入0.4mol SO2、0.1molO2，达到平衡时SO3会等于0.4molD放入0.2mol SO2、0.1molO2，达到平衡时SO3必小于amol【例11】 在一个固定容积的密闭容器中，加入mmol A、nmol B，发生下列反应：mA（g）nB（g）pC（g） 平衡时C的浓度是wmol/L，若容器体积和温度不变，起始时放入amol A、bmol B、cmol C，若要平衡后C的浓度仍为wmol/L，则a、b、c应满足的关系是Aabcmnp Babmn (ap/m)cpC(mc/p)am，(nc/p)bn Dam/3，bn/3，c2p/3【例12】 在一固定容积的密闭容器中，

16、保持一定温度，在一定条件下进行以下反应：A（g）2B（g）3C（g）已知加入1mol A和3mol B且达到平衡后，生成了amol C。（1）达到平衡时，C在反应混合气体中的体积分数是 （用合字母a的代数式表示）。（2）在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2mol A和6mol B，达到平衡后，C的物质的量为 mol（用含字母a的代数式表示）。此时C在反应混合气中的体积分数与原平衡相比_。（选填“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2mol A和8mol B，若要求平衡后C在反应混合气中体积分数仍与原平行相同，则还应加入C mol【例13】 在一体积固

17、定的密闭容器中，保持一定温度，进行以下反应：。已知加入1mol H2和2mol 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百分含量不变，编号-的状态见下表，填写表中的空白：编号起始状态平衡时HBr的物质的量/molH2Br2HBr已知120a24010.5amn(n2m)【例14】 在一定温度下，向一个容积不变的容器中，通入3mol SO2和2mol O2及固体催化剂，使之反应。2SO2（g）O2（g）2SO3（g）；H196.6KJ/mol。平衡时容器内气体压强为起始时的90。此时（1）加入3mol SO2和2mol O2发生反应，达到

18、平衡时，放出的热量为 。（2）保持同一反应温度，在相同的容器中，将起始物质的量改为amol SO2、bmol O2、cmol SO3（g），欲使平衡时SO3的体积分数为2/9，达到平衡时，与放出的热量 （填序号）。A一定相等 B前者一定小 C前者大于或等于后者a、b、c必须满足的关系是 、 （一个用a、c表示，另一个用b、c表示）欲使起始时反应表现为向正反应方向进行，a的取值范围是 。【例15】 一定温度下, 把2 mol SO2和1 mol O2通入一个一定容积的密闭的容器里, 发生如下反应：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

19、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= 和c= .(3)a、b、c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)： 。【例16】 在一容积为1L的密闭容器中，充入1mol A和1mol B，在一定条件下发生反应：2A(g)2B(g)3C(g)D(g) 达到平衡后，测得c(A)0.8mol/L。（1）若维持原条件不变，再向该容器

20、中通入1molA和1molB，则达到新平衡时，c(D)_。（2）若按物质的量之比31通入C、D的混合气体x mol，维持第一次平衡的其他条件不变，以y代表最终容器内A的物质的量，则yf(x)的函数表达式为_。【例17】 反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)在容积不变的密闭容器中达到平衡，且起始时A与B的物质的量之比为ab。则（1）平衡时A与B的转化率之比是 。（2）若同等倍数地增大A、B的物质的量浓度，要使A与B的转化率同时增大，(ab)与(cd)所满足的关系是(ab) (cd)（填“”“”“”或“没关系”)。（3）设定a2，b1，c3，d2，在甲、乙、丙、丁4个容器中A的物质的量依次

21、是2mol、1mol、2mol、1mol，B的物质的量依次是1mol、1mol、2mol、2mol，C和D的物质的量均为0。则在相同温度下达到平衡时，A的转化率最大的容器是 ，B的转化率由大到小的顺序是 （填容器序号）。2.等温等压条件下的等效平衡【例18】 在一定条件下，将2.0 mol SO2和1.0 mol O2通入下列容器中：图201活塞与大气相通，维持容器内温度不变，平衡时SO2的质量分数为w。则该容器内充入下列物质，相同条件下达到平衡时，SO2的质量分数也为w的是_。A4.0 mol SO2和2.0 mol O2B2.0 mol SO2、1.0 mol O2和3.0 mol SO3

22、C3.5 mol SO3D2.2 mol SO2和1.8 mol O2E4.5 mol SO2、4.5 mol O2和1.2 mol SO3【例19】 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 （ ）A3mol C+1mol D B1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol DC1mol A+0.5mol B+1.5mol

23、 C D4mol A+2mol B【例20】 一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2mol SO2和1molO2，发生下列反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)达到平衡后改变下述条件，SO3气体平衡浓度不改变的是A保持温度和容器体积不变，充入1mol SO2(g)B保持温度和容器内压强不变，充入1mol SO3(g)C保持温度和容器内压强不变，充入1mol O2(g)D保持温度和容器内压强不变，充入1mol Ar(g)【例21】 在恒温、恒压下，有下列气体反应分别从两条途径进行2A(g)+2B(g) C(g)+3D(g) 2mol 2mol 0 0 0 0 2mol 6mol下列叙述正

24、确的是（ ）A、两条途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成相同B、两条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，途径所用的时间与途径所用的时间相同D达到平衡时，途径混合气体密度等于途径混合气体的密度【例22】 恒压下，在个可变容积的密闭容器中发生如下反应：2NH3（g）CO2（g） CO(NH2)2（g）H2O（g）若开始时放入2mol NH3和1mol CO2，达平衡后，生成amol H2 O；若开始时放入xmol NH3、2mol CO2和1mol H2O（g），达平衡后，H2O的物质的量是3a mol，则x为A1mol B2mol C3mol D4mol【例23

25、】 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）xC（气）+yD（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 、0.4LB4LC0.8LD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=3 y=1 Bx=4 y=1 Cx=5 y =1 Dx=10 y=2 【例24】 恒温恒压下，向某可变容积的密闭容器中充入3L A和2L B，发生如下反应：，达到平衡时C的体积分数为m%，若维持温度、压强不变，将0.6L A、0.4L B、4L C、0.8L D作为起始物质充入密闭容器内，

26、达到平衡时C的体积分数仍为m%，则x=_，y=_。【例25】 在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中，保持一定温度和压强，进行以下反应：N23H22NH3。已知加入1mol N2和4mol H2时，达到平衡后生成a mol NH3（见下表已知项）。在相同温度、压强下，保持平衡时各组分的体积分数不变。对下列编号的状态，填写表中空白。 已知 编号 起始状态物质的量 n/mol 平衡时NH3的物质的量 n/molN2H2NH3140a1.56010.5amg(g4m)【例26】 在一定温度和压强下，有如下反应：2SO2（g）O2（g）2SO3（g），将1.6molSO2和0.8mol的O2放入一体积可

27、变的密闭容器中，测得容器的起始容积为100L。经一段时间后，反应达到平衡，测得混合气体的密度为1.6gL-1。请回答下列问题：（1）达平衡时混合气体的体积为 ，SO2的转化率为 ；（2）若起始时加入amolSO2、bmolO2，且ab21，在同样温度和压强下，反应达到平衡时，测得混合气体的容积为120L。则a、b的值分别为：a ，b ;（3）若容器为体积不变的密闭容器，其容积为100L。起始时加入xmolSO2、ymolO2和zmolSO3，反应达平衡时，温度和压强与（2）完全相同，容器内各气体的体积分数也与（2）达平衡时的情况完全相同。则x、y应该满足的关系式为 ，x、z应该满足的关系式为

28、。【例27】 在一定温度下，把2.0体积N2和6.0体积H2通入一个带活塞的体积可变的容器中，活塞的一端与大气相通。容器中发生的反应如下：N23H22NH3(正反应放热) 若反应达到平衡后，测得混合气体为7.0体积。试回答：(1)保持上述反应温度不变，设a、b、c(ab=13)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，混合气体中各物质的体积分数仍与上述平衡完全相同。那么：若a=1.0，c=2.0，则b=_。在此情况下，反应起始时将向_方向进行(填“正”或“逆)。若规定起始时反应向逆方向进行，则c的范围是_。(用含a、b的式子表示)。(2)在上述装置中，若需控制平衡后混合气

29、体为6.5体积，则可采取的措施是_，原因是_。3.平衡移动中的等效平衡思想【例28】 在一定温度下，在一固定容积的密闭容器中存在着如下的平衡：2NO2N2O4 现在维持容器温度和容积均不变的情况下，向容器中补充ag NO2，待建立新的平衡时，平衡混和物中NO2的含量比原平衡状态( )A增大 B减小 C不变 D以上三种情况都有可能【例29】 某温度下，在固定容积的容器中，可逆反应：A（g）3B（g）2C（g） 达到平衡时，测得平衡时的物质的量之比为ABC221。保持温度不变，再以221的体积比充入A、B和C，则A平衡向正方向移动 B平衡不移动CC的百分含量增大 DC的百分含量可能减小【例30】 某温度下，在一容积可变的容器中，反应2SO2+O22SO3达到平衡时，SO2、O2、SO3的物质的量分别为 2mol 、1mol、 2mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者物质的量作如下调整，可使平衡右移的是（ ）A均加倍 B均减半 C均增加1mol D均减小1mol