高二鲁科版选修4等效平衡

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1、等效平衡 2012年10月11日 1 一、等效平衡原理的建立 化学平衡理论指出：同一可逆反应，当外界条件 相同时，反应不论是从正方应开始，还是从逆反 应开始，或者从正、逆反应同时开始，最后都能 达到平衡状态。化学平衡状态与条件有关，而与 建立平衡的途径无关。因此，我们把： 在一定条件（恒温、恒压或怛温、恒容）下 ，只是起始物质加入情况不同的同一可逆反应达 到平衡后，反应混合物中各组分的百分数（体积 、物质的量、质量）均对应相等，这样的化学平 衡互称等效平衡。 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。

2、2 概念的理解： （1）外界条件相同：通常可以是恒温、恒容; 恒温、恒压。 （2）“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” 是指在达到平衡状态时，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，但各组分的物质的量、浓度可能 不同。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。 （3）平衡状态只与始态有关，而与途径无关，（ 如：无论反应从正反应方向开始，还是从逆反应方 向开始投料是一次还是分成几次反应容器经过扩 大缩小或缩小扩大的过程，）只要起始浓度相当 ，就达到相同的平衡状态。 3

3、 等效平衡不同于完全相同的平衡状态，它包括完全相同 的平衡状态。 完全相同的平衡状态是指：平衡时，反应混合物各组分的 物质的量、物质的浓度、物质的量（或体积）分数都相等 。 等效平衡：则只要求反应混合物各组分的物质的量（或体 积，质量分数）分数对应相等，而组分的物质的量、物质 的量浓度不一定相等。 说明： 判断“等效平衡”的方法 （1）使用极限转化的方法将体系转化成同一方向的反应 物或生成物。 （2）观察有关物质的量是否相等或成比例。 4 等效平衡的判断（mA+nB pC+qD） 等温等容： 等温等压： A、m+n p+q B、m+n = p+q 相同起始物质的物质的量之比相等 相同起始物质的

4、物质的量相等 相同起始物质的物质的量之比相等 等压比相等，等容量相等。 但若系不变，可为比相等。 5 ：恒温恒容时 1.建立等效平衡的条件是： 反应物的投料相当即“等量”加入 即将不同的投料方式根据化学方程式中计量系 数比换算到同一边时，如果反应物（或生成物 ）中同一组分的物质的量完全相同，则互为等 效平衡 。 2.判断方法：“一边倒”的极限转换法 a.气态物质反应前后体积变化的可逆反应 二、建立等效平衡的条件 6 恒温恒容恒温恒容： 2SO2 (g) +O2(g) 2SO3 (g) 途径1起始 2mol 1mol 0 途径2起始 0 0 2mol 途径3起始 1mol 0.5mol 1mol

5、 途径4起始 0.5mol ? ? 途径5起始 4mol 2mol 0 【问题】: 途径2、 3 、 4 、 5 、 6与1等效吗? 途径4中O2(g)和SO3(g)的起始量为多少,到达平衡时 可与途径1等效? 途径6中a、b、c符合怎样的关系达到平衡状态时与 途径1等效? (1+1)mol (0.5+0.5)mol 0 1.5mol0.25mol a+c=22b+c=2 全全 等等 平平 衡衡 vv途径途径6 6起始起始 amolamol bmolbmol cmolcmol 7 2molH2 1molI2 500 2molH2 1molI2 1L1L 恒温恒容下恒温恒容下，H2 (g)I2

6、(g) 2HI(g) 途径1起始 2 mol 1mol 0 途径2起始 4mol 2mol 0 途径3起始 1mol 0.25 1mol 途径4起始 3mol 1mol 2mol 2molH2 1molI2 1 500 1L 2molH2 1molI2 2molH2 1molI2 4molH2 2molI2 3 500 1L 压缩（相当于加压 ） 不不移动 8 2、恒温恒容时，对于反应前后气体气体 分子数分子数不变不变的可逆反应,若一边倒后的 比例关系与原平衡相同，则二平衡等 效 (平衡时相同物质的含量相同，n、C都成倍 数关系） 9 ：恒温恒压时 1.建立等效平衡的条件是： 反应物的投料比相

7、等即“等比”加入 即将不同的投料方式根据化学方程式中计量 系数比换算到同一边时，只要反应物（或生 成物） 中各组分的物质的量的比例相同，则 互为等效平衡 。 2.判断方法：“一边倒”的极限转换法 a.气态物质反应前后体积变化的可逆反应 二、建立等效平衡的条件 10 无论是恒温恒容还是恒温恒压，只要按相同比 例投料，达平衡后与原平衡等效。 b.气态物质反应前后体积不变的可逆反应 1.建立等效平衡的条件是： 即将不同的投料方式根据化学方程式中计量 系数比换算到同一边时，只要反应物（或生 成物） 中各组分的物质的量的比例相同，则 互为等效平衡 。 2.判断方法：“一边倒”的极限转换法 11 “等效平

8、衡”题的解答步骤是： （1）判断题目是否属于“等效平衡”问题； （2）判断等效平衡类型及条件； （3）将已知反应物、生成物中的所有起始物质 的物质的量，按化学方程式计量系数全部换算 成反应物或生成物； （4）根据题设条件建立等效平衡关系式； （5）解关系式得出答案。 总结： 12 3、等效平衡规规律 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 条件等效条件结结果 恒温恒容 (n(g)0) 恒温恒容 (n(g)=0) 恒温恒压压 投料换算成 相同物质表 示时量相同 两次平衡时各组分百 分量、n、c均相同 投料换算成 相同物质表 示时等比例 两次平衡时各组分 百分量相同，n、c 同比例变化 投

9、料换算成 相同物质表 示时等比例 两次平衡时各组分 百分量、c相同，n 同比例变化 13 典 型 例 题 ： 例1 在一定温度下，把2molSO2和1molO2通入 一个容积可变的密闭容器里，发生如下反应： 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，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 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 种气体的体积分数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_

10、。 （2）若a=0.5，则b=_c_。 （3） a、b、c必须满足的一般条件是 _。 0 0.25 0 0 a:b=2:1且c 0 14 例2、在一个固定容积的密闭容器中，保持一定温度进 行反应A(g)+B(g) 2C(g),已知加入1molA和 2molB，在达到平衡后生成了amolC（见下表已知项 ），此时C在平衡混合气中的体积分数为x。在相同 的实验条件下，填写下表中的空白： 编编号起始状态态（mol）平衡时时HBr的 物质质的量 (mol) H2Br2HBr 已知120a 240 10.5a mn(n2m) 2a 0 0.5 2(n-2m) (n-m)a 15 例、在一个盛有催化剂容积

11、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+3H2 2NH3。已知加入1molN2和 4mol H2时，达到平衡后生成amolNH3。有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：（恒温恒压） 1.5a 00.5 2g-8m (g-3m)a 16 例4在等温、等容条件下，有下列气体反应： 2A(g)+2B(g) C(g)+3D(g)。现分别从两条途径建 立平衡：、A和B的起始浓度均为2 mol/L；、C 和D的起始浓度分别为2 mol/L和6 mol/L。下列叙述 正确的是 A、和两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的 体积分数相同 B、和两途径最终达到平衡时

12、，体系内混合气体的 体积分数不同 C、达平衡时， 、两途径的反应速率相等 D、达平衡时， 途径的混合气体密度等于途径混 合气体密度的1/2 答案： （A、D ） 17 例5、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) (1)若开始时放入1molA和1molB，达到平衡后，生成 amolC，这时A的物质的量为 mol。 (2)若开始时放入3molA和3molB，到达平衡后，生成C 的物质的量为 mol (3)若开始时放入xmolA、2molB和1molC，到达平衡后 ，C的物质的量是3amol，x= mol. (4)若在(3)的平衡混合物中再加入3mol

13、C，待再次到达 平衡后，C的物质的量是 mol. 1-a 3a 2 6a 18 例2：在恒容的密闭容器中充入2molA和1molB 的气体后发生反应2A（g）+B（g）xC（g）, 达到平衡后，C的体积分数为m%。若维持容 器容积和温度不变，按0.6molA、0.3molB和 1.4molC为起始物质的量，达到平衡后，C的体 积分数仍为m%。则x的值可能为（ ） A、1 B、2 C、3 D、4 B 19 例6在1L密闭容器中加入2molA和1molB，在一 定温度下发生下列反应：2A(g)B(g) 3C(g) D(g)，达到平衡时容器内D的百分含量为a%。若 保持容器体积和温度不变，分别通入下

14、列几组物 质达到平衡时容器内D的百分含量也为a%的是 A3molC和1molD B2molA、1molB和3molC C4molC和1molD D1.9molA、0.95molB、0.15molC和0.05molD AD 20 1、A、B两容器，A容器容积固定， B容器容积可变。一定温度下，在A 中加入2molN2和3molH2，当 N2 (g)+3H2 (g) 2NH3 (g)反应达 平衡时，生成的NH3的物质的量为m 。相同温度下，保持B的容积为A的 一半，并加入1molNH3，当B中反 应达平衡时要使B中各物质的质量分 数与上述A容器中达到平衡时相同， 则起始时应加入 molN2 和 molH2 A B 0.50 能力提升训练 21 2、在一固定体积的密闭容器中，保持一定条件下发 生如下反应： X（气）2Y（气） 3Z（气），已知加入 1molX和3molY，达到平衡时生成amolZ。 （1）在相同实验条件下，若加入2molX和6molY， 达到平衡时