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1、1化学平衡中的等效平衡的类型及解题思路(一)（作者：郑文 2006、12、16）等效平衡的概念相同条件下，同一可逆反应体系，不管从正反应开始，还是从逆反应开始，达到平衡时，任何相同物质的含量(体积分数、质量分数或物质的量分数)都相同的化学平衡互称等效平衡。可分为“全等效”平衡和“相似等效”平衡。判断等效平衡的方法：使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物，然后观察有关物质的数量是否相当。等效平衡的类型在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应，起始时加入物质的物质的量不同，达平衡时的状态规律如下表：条件 等效条件 结果恒温恒容(n(g)0)投料换算成相同物质表示时 量相同两
2、次平衡时各组分百分量、n、c 均相同恒温恒容(n(g)=0)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 同比例变化恒温恒压 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、c 相同，n 同比例变化各种不同类型的等效平衡的解题思路一、恒温恒容(定 T、V)的等效平衡1在定 T、V 条件下，对于反应前后气体体积改变的反应：若改变起始加入情况，只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡时左右两边同一边物质的物质的量与原平衡 相同 ，则二平衡等效。2在定 T、V 条件下，对于反应前后气体体积不变的反应：只要反应物(或生成物)的物质的量的 比例 与原平衡相同，则二平衡等效。
3、二、恒温恒压(定 T、P)的等效平衡在定 T、P 条件下：若改变起始加入情况，只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡时左右两边同一边物质的物质的量之比。即：对于反应前后气体体积发生变化的可逆反应而言，恒容容器中要想达到同一平衡状态，投料量必须相同；恒压容器中要想达到同一平衡状态，投料量可以不同，但投入的比例得相同。例 1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 K mol/L，若维持容器体积和温度不变，按下列配比作为起始物质， A4 molA+2 molB B2 molA+1 molB+2 mol
4、C C2 molC+1 molB D2 molC E1 molA+0.5 molB+1 molC 达到平衡后，C 的物质的量浓度仍是 K mol/L 的是（ DE ）2 A 项平衡时，c(C)与 2K mol/L 的关系？分析： W W 2W 扩大一倍 若平衡不动，则C2K mol/L，现右移 2 K mol/L 平衡时各选项中 C 的平衡浓度 c(C)的大小顺序。分析：C 项，相当于 D、E 项达平衡基础上，再加 1molB，右移，c (C)增大，ABCDE 若令 a、b、c 分别代表初始加入的 A、B 、C 的物质的量，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
5、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完全相同，填写：若 a0，b0，则 c_2_。若 a0.5，b0，则 b_0.25_，c_1.5_。a、b、c 的取值必须满足的一般条件是（用两个方程式表示，一个只含 a、c，另一个只含 b、c）：_ac 2_；_bc /21_。解析：a molA+ b molB+c molC 等价转化a molA+b molB+( c molA+c/2 molB)例 2可逆反应 2A(g)3B(g) xC(g)4D(g)。若按下列两种配比：0.8molA、1.2molB 、1.2molC、2.4molD ；a molA、b molB、0.6molC 、1
6、.2molD 将它们放入一个容积不变的密闭容器中，保持温度不变，达到平衡后，C 的百分含量相同，则 a_1.4_，b_2.1_，方程式中 C 的计量数为_2_。解析： 2A(g) 3B(g) xC(g) 4D(g)0.8 1.2 1.2 2.4等价转化 ( 0.8+1.2) (20.8+2.4)2x以 A 计：a mol b molB 0.6molC 1.2mol等价转化 ( a+0.6) (2a+1.2) 0.8+1.2 a+0.62x2x20.8+2.42a+1.2 得 x2、a1.4同理：x2 代入，以 B 计 得 b2.1验证： 2A(g) 3B(g) 2C(g) 4D(g)0.8 1
7、.2 1.2 2.4等价转化 2 41.4 2.1 0.6 1.2等价转化 2 4另：若 V0，直接看出 x1，再由投料比求出 a、b例 3在一个固定体积的密闭容器中，保持一定温度，进行以下反应：H 2(g)Br 2(g)2HBr(g),已知加入 1molH2 和 2molBr2 时，达到平衡后生成 amolHBr（见表） 。在相同条件下，且保持平衡时各组分的百分含量不变，对下列编号的状态，填写：编号 起始状态 mol 平衡时 HBr 物质的量 mol3H2 Br2 HBr已知 1 2 0 a1 2 4 0 2a2 0 0.5 1 0.5a3 m n（n2m） 2n 4m （ n m） a解析
8、：放大缩小模型，可知对 H2(g)Br 2(g)2HBr(g)，1molH 22molBr 2 与kmolH22kmolBr 2 在同温同压下一定可达“等百分含量” 即等效平衡，后者平衡时生成了 kamolHBrH2(g)Br 2(g)2HBr(g)1 2 ak 2k ka 即 k2，HBr ：2amol 即 k0.5，需 0.5molH21molBr 2 等价转化 0.5amolHBr应达到而 1molHBr 0.5molH 20.5molBr 2 起始等效0.5molH 21molBr 2 0 molH 20.5molBr 21molHBr（比较得出） 设最初 m molH2n molBr
9、 2x molHBr而 x molHBr x molH2 x molBr211m molH 2n molBr 2x molHBr （m x）molH 2（n x）molBr 211且（m x）（n x）12 平衡时生成（m x）amol HBr1解得 x2( n2m)x 代入（m x）a（即现在的 k）（nm）a例 4.向体积不变的密闭容器中充入 2 mol N2 和 6 mol H2，一定条件下发生反应：N2（气）+ 3 H2（气） 2 NH3（气） ，平衡时混合气共 7 mol令 a、b、c 分别代表N2、H 2、NH 3 起始加入的物质的量，维持温度不变，使达到平衡时各成分的百分含量不变
10、则：若 a0，b0，则 c 4 若 a0.7，b2.1，则：c 2.6 这时反应向 逆反应 进行若要维持反应开始向该反应方向进行，c 的范围是 1c4 欲使起始反应维持向与相反的方向进行，则 b 的范围是 4.5b6 分析：符合题设条件的各起始量之差应与反应式中相应系数成比例 N2（气）+ 3 H 2（气） 2 NH3（气）起始 2 6 0条件 0.7 2.1 c4 0.7 2， c2.6 题设条件平衡时共 7 mol 气体，而小题起始量才 5.4 mol（0.72.12.6） ，所以起始方向向逆反应进行从三个极限起始量考虑，即 N2 转化率等于 0 时，2 mol N2、6 mol H2、N
11、H 30；N 2转化率等于 100时，N 20 、H 20、NH 34 mol；现求平衡时各成分的物质的量N2（气） + 3 H2（气） 2 NH3（气）2 6 0x 3x 2x2x 63x 2x依题意：（2x）+（63x）+ 2x = 7，x = 0.5所以平衡时，N 21.5 mol 、H 24.5 mol 、NH 31 mol 将三个极限起始量加以分析对比：N2（气） + 3 H2（气） 2 NH3（气）2 6 0 （N 2 转化率为 0 时起始量）1.5 4.5 1 （平衡量为起始量）0 0 4 （N 2 转化率为 100时起始量）可以看出，为了维持反应开始向逆反应进行，NH 3 的起
12、始范围是 1c4同理，为了维持反应开始向正反应进行，H 2 的起始范围是 4.5b6例 5在一个容积固定的反应器中，有一可左右滑动的密闭隔板，两侧分别进行如图所示的可逆反应，各物质的起始加入量如下：A、B、C 均为 4mol，D 为 6.5mol，F 为2.0mol，设 E 为 x mol。当 x 在一定范围内变化时，均可通过调节反应器的温度，使两侧反应都达到平衡，并且隔板恰好处于反应器的正中位置，请填写以下空白： 若 x4.5，则右侧反应在起始时间向_正反应_（填正反应或逆反应）方向进行，欲使起始反应维持向该反应方向进行，则 x 的最大取值应小于_7_mol 。解析：等效平衡的前提：温度一定
13、，现变温，所以由题意，等效是体现在左、右量相等上。左边 V0， n(总) 12 mol右边：n(总)12 mol 时，隔板在中央。D(g) + 2E(g) 2F(g)6.5 x4.5 2.0n(总)6.54.52.013 mol 12 mol 向体积减小的正反应方向移动。设达平衡时，E 的消耗量为 2a molD(g) + 2E(g) 2F(g)6.5 x 2.06.5a x2a 2.02a(6.5a)+( x2a)+(2.02a)=12 molx2a 0A(g)+B(g) 2C(g) D(g)+2E(g) 2F(g)5得 x y B.x甲 B平衡后 SO2 的浓度：乙甲CSO 2 转化率：乙甲4某温度下，在容积固定的密闭容器中发生可逆反应 A(g)十 2B(g)2Q(g)平衡时，各物质的浓度比为 c(A)：c(B)：c(Q)1：1：2，保持温度不变，以 1：1：2 的体积比再充人 A、B、Q，则下列叙述正确的是A刚充入时反应速率 v(正)减小，v( 逆)增大B达到新的平衡时，反应混合物中 A、B 的体积分数增加C达到新的平衡时 c(A)：c（B ）：c（Q ）仍为 1：1：2D达到新的平衡过程中，体系压强先增大，后逐渐减小5、在一个真空固定体积的密闭容器内，
