等效平衡的解说.docx

1、等效平衡的解说等效平衡的解说1等效平衡的含义在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同，这样的平衡称为等效平衡。2等效平衡的分类根据反应条件(恒温、恒压或恒温、恒容)以及可逆反应的特点(反应前后气体分子数是否相等)，可将等效平衡问题分成两类：(1)恒温、恒容条件下，反应前后气体分子数不相等的可逆反应，如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量与对应组分的起始加入量相同，则建立的化学平衡状态是等效的。这种等效平衡是绝对等效(包括浓度、密度、相对分子质量等都相等)。(2)恒温、恒容条件下，反应

2、前后气体分子数相等的可逆反应与恒温、恒压条件下，反应前后气体分子数任意类型的可逆反应，如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量之比与对应组分的起始加入量之比相同，则建立的化学平衡是等效的。这种等效平衡是相对等效，各种物质的物质的量等存在倍数关系。3等效平衡分析方法按照化学方程式的化学计量数关系，把起始物转化为方程式同一半边的物质，通过对比两种情况下对应组分的起始量是相等，还是等比，来判断化学平衡是否等效。(1)对于恒温、恒容条件下，气体体积有变化的反应。如：合成氨反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)，初始充入1molN2、3molH2从正反应开始达平衡与初始充入2

3、molNH3从逆反应开始达平衡，两者“投料量相同”属于等效平衡。如果初始充入a molN2、bmolH2、cmolNH3，则ac/21且b3c/23时，且a、b、c均0，与原平衡仍是等效平衡。例1将2molSO2和2molSO3气体混合于固定容积的密闭容器中，在一定条件下发生反应2SO2+O22SO3，平衡时，SO3为n mol，相同条件下，分别按下列配比放入起始物质，平衡时SO3的量大于n mol的是（）(A)2molSO2+1molO2(B) 4molSO2+1molO2(C)2molSO2+1molO2+2molSO3(D) 3 molSO2+1molO2+1molSO3解析：可将起始物

4、2molSO3转化为2molSO2+1molO2，则原平衡起始投料为4molSO2+1molO2，显然，与选项B投料量相同，等效平衡。选项A起始投料SO2减少2mol，则平衡左移，SO3的量小于n mol；选项C中2mol SO3转化为2molSO2+1molO2，则原平衡起始投料为4molSO2+2molO2，O2增加1mol，则平衡右移，SO3的量大于n mol；选项D中1 molSO3转化为1molSO2+0.5molO2，则原平衡起始投料为4molSO2+1.5molO2，则平衡右移，SO3的量大于n mol。正确答案为C、D。(2)对于恒温、恒容条件下气体体积不变的反应。例2向某密闭

5、容器中充入1 molCO和2molH2O(g)，发生反应：COH2O(g)CO2H2。当反应达到平衡时，CO的体积分数为x。若维持容器的体积和温度不变，起始物质按下列四种配比充入该容器中，达到平衡时CO的体积分数大于x的是()A0.5molCO、2molH2O(g)、1molCO2、1molH2B1molCO、1molH2O(g)、1molCO2、1molH2C0.5molCO、1.5molH2O(g)、0.4molCO2、0.4molH2D0.5molCO、1.5molH2O(g)、0.5molCO2、0.5molH2解析：在等温等容且反应前后气体体积相等的可逆反应，只需“投料比相同”，则两

6、平衡等效。选项A、D逆推后分别为1.5molCO3molH2(g)、1 molCO2molH2O(g)，均与原平衡12投料比相同，等效；选项B逆推后为2molCO2molH2O(g)，CO比例偏高，则平衡后CO体积分数也偏高；选项C逆推后0.9molCO1.9molH2O(g)，CO比例偏低，则平衡后CO体积分数也偏低。正确答案为B。(3)对于恒压条件下，反应前后气体分子数任意类型的可逆反应。例3.(1)在某压强恒定的密闭容器中加入2 mol N2和4 mol H2，发生如下反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJ/mol，达到平衡时，体积为反应前的2/3。求：达到平衡时，N

7、2的转化率为_。若向该容器中加入a molN2、b molH2、c molNH3，且a、b、c均0，在相同条件下达到平衡时，混合物中各组分的物质的量与上述平衡相同，试比较反应放出的热量：_(填“”、“”、“。因为(1)是恒温恒压，(2)是恒温恒容，可以假设先让(1)也保持恒温恒容，则此时与(2)平衡相同，再让其恢复恒压，则容器的活塞位置会改变，相当于加压，则化学平衡又向正反应方向移动，即NH3的浓度增大，即(1)(2)。正确答案为(1) 50% (2) 。4等效平衡训练(以下试题容易误答，请细心)练习1在T条件下，向lL固定体积的密闭容器M中加入2molX和lmolY，发生如下反应：2X(g)

8、+Y(g)aZ(g)+W(g)H=Q kJmol1(QO)。当反应达到平衡后，放出的热量为Q1kJ。若平衡后再升高温度，混合气体的平均相对分子质量减小。维持温度T不变，若起始时向容器M中加入物质的物质的量如下，则反应达到平衡后放出的热量仍为Q1kJ的是()A2molX、1molY、1molArBamolZ、1molWClmolX、0.5molY、0.5amolZ、0.5molWD2molX、1molY、1molZ提示：升高温度，平衡左移，混合气体的平均相对分子质量减小，知混合气体总物质的量应增大，故有2+1a+1，a只能是1。选项A稀有气体不参与反应，属于恒温、恒容下投料量相同的等效平衡。选项

9、B、C均有Z参与，虽转化为起始投料与原平衡投料量相同，但与原平衡相比生成Z的量要少，放出热量也少，热量不相等，不合题意，易误选请注意。答案：A。练习2在体积恒定的密闭容器中，充入3molA和1molB 发生反应3A(g)B(g)xC(g)，达到平衡后，C在平衡混合气中的体积分数为。若维持温度不变，按1.2molA、0.4molB、0.6molC为起始物质。(1)若达到平衡后C的体积分数仍为，则x值是_(填序 号，下同)；A1B2C3D4(2)若达到平衡后压强不变，C的体积分数仍为，则x值是_。A1B2C3D4提示：第(1)问属于等效平衡，若满足“投料量相同”时，x=1；若满足“投料比相同”时，

10、x=4。第(2)不仅要满足达到平衡时相等且压强不变，压强不变即物质的量不变，因此属于投料量相同的绝对等效平衡，1.2mol+0.6mol3/x=3 mol，或0.4mol+0.6mol1/x=3 mol，解得x=1。答案：(1)A、D(2)A。练习3已知：T时，2H(g)+Y(g)2I(g)H =196.6 kJmol1。T时，在一压强恒定的密闭容器中，加入4 mol H和2 mol Y，反应达到平衡后，放出354 kJ的热量。若在上面的平衡体系中，再加入1 molI气体，T时达到新的平衡，此时气体H的物质的量为()A0.8 molB0.6 molC0.5molD0.2mol提示：由题设焓变1

11、99.6kJmol1和放出热量354kJ可求得3.6 molH参加反应，转化率为90%，再加入1 molI气体，即相当于再加入1 molH和0.5molY，属等效平衡，转化率不变，故平衡时n(H)=(4+1)mol(190%)=0.5 mol。答案：C。练习4.某温度下，在容积可变的密闭容器中，反应2A(g)+B(g)2C(g)达到平衡时，A、B、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做如下调整，A的转化率降低的是()A均加倍B均减半C均增加1 molD均减少1 mol提示：三者物质的量均加倍或均减半时，满足“投料比相同”，等效平衡，平

12、衡不移动，A的转化率保持不变；均增加1mol后，A、B、C的物质的量分别变成5mol、3mol、5mol，若假设起始时A、B、C充入容器的量分别为5mol、2.5 mol和5 mol，与原平衡等效，后再加入0.5 mol B，平衡正向移动，所以A的转化率升高；同样均减少1mol先假设向容器中充入的量分别为3mol、1.5mol和3 mol，达平衡后从体系中分离出0.5 mol B，平衡逆向移动，A的转化率降低。答案：D。练习5.（2010江苏卷14）在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下（已知N2(g)3H2(g)2NH3(g)

13、 H=92.4 kJmol1）容器甲乙丙反应物投入量1molN2、3molH22molNH34 molNH3NH3浓度(molL1)c1c2c3反应的能量变化放出a kJ吸收b kJ吸收c kJ体系压强（Pa）P1P2P3反应物转化率123下列说法正确的是()A2 c1c3Ba+b=92.4C2P1P3D1+31提示：甲、乙“投料量相同”的等效平衡，丙若在恒温恒压时，则是相当于两份乙的等效平衡，但由于恒温、恒容，丙中NH3的转化率小于乙。选项A，甲、丙起始浓度不同，转化率也不同，平衡时NH3的浓度关系为2c1c3。选项B，甲、乙为等同平衡，不同的是反应的起始方向不同，在此过程中乙吸收的热量相当

14、于甲完全转化需再放出的热量，故a+b=92.4。选项C，丙的转化率小于乙，甲、乙等效，故2P1P3。选项D，1+2=1，而23，所以1+31。答案：B、D。练习6在恒温恒容的三个密闭容器里，分别进行以下三个反应：PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)，2HI(g)H2(g)+I2(g)，2NO2(g)N2O4(g)，三个反应达平衡后，又分别充入PCl5、HI、NO2、N2O4平衡移动与转化率变化如何？提示：只有一种反应物或生成物的平衡，又加入该物质时，分析平衡移动方向依据浓度变化，比较转化率时将浓度的变化转化为压强的变化能使思路清晰，即加入一个等效平衡后，利用最终平衡结果分析转化率的变化。分别充入PCl5、HI、NO2时，平衡移向均为正向移动；充入N2O4时，平衡移向为逆向。充入PCl5后相当于压强增大，使平衡左移达新平衡，PCl5转化率减小；充入HI后，HI转化率不变；充入NO2与充入N2O4后，相当于压强增大，使平衡右移达新平衡，NO2转化率均增大，N2O4转化率均减小。小结：解答有关等效平衡问题首先应弄清楚外界条件，是恒温恒容还是恒温恒压，然后再利用有关结论。解答有关这类问题关键在于根据题目的条件建立等效平衡模型，利用等效假设进行有关问题的分析(如转化率、压强、平均相对分子质量等)。2011年12月2日夜教后小结