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1、等效平衡详细讲解一、 等效平衡概念 化学平衡状态与条件息息相关，而与建立平衡的途径无关。对于同一可逆 反应，在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，以不同投料方式（即从正 反应、逆反应或从中间状态开始）进行反应，只要达到平衡时相同组分在 各混合物中的百分数（体积、物质的量或质量分数）相等，这样的化学平 衡即互称为等效平衡。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。二、等效平衡规律规律I:恒温恒容条件下1. 恒温恒容时，对一般的可逆反应，不同的投料方式如果根据化学方程 式中计量系数比换算到同一边时，反应物（或
2、生成物）中同一组分的物质 的量完全相同，则互为等效平衡。此时一般不考虑反应本身的特点，计算 的关键是换算到同一边后各组分要完全相同。【范例1】定温定容下，可逆反应N2（g） +3H2（g） 2NH3（g）按下列四种不 同投料方式达到平衡后，N2的体积分数都相等，请填写下面的空格。 N2（g） + 3H2（g） 2NH3（g） 平衡时 n（NH3）/mol 起始量（投料 1 ）/ mol:1 3 0 a等效于（投料 2）/ mol:0等效于（投料 3）/ mol: 4/3 等效于（投料 4）/ mol: a b ca、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
3、，另一个只含 b 和 c ）: 、 。【解答】换算的基本思路是:将最初的投料方式看成起始量，其它的投料 方式看成由起始量经过反应而得来。即根据已知的一个量求出各组分消耗 或生成的量，然后由起始量减去消耗的量或加上生成的量，就可得到其它 投料方式中各组分的值。N2（g） + 3H2（g） 2NH3（g） 平衡时 n（NH3）/mol起始量（投料 1 ）/ mol:1 3 0 a等效于（投料2） / mol：0 x1 y1 n1（平）等效于/ mol:0y1/2 x13y1/2 0等效于（投料 3） / mol： x2 y2 4/3 n2（平）等效于 / mol： x2+ x y2+ 0等效于（投
4、料4） / mol： a b c n3（平） 等效于/ mol： a+c/2 b+3c/2 0 根据换算到同一边时，反应物（或生成物）中同一组分的物质的量与起始 量完全相同，得0+y1/2 = 1, x1+3y1/2=3,得 x1=0, y1=2, n1（平）=ax2+2/3 = 1, y2+2=3,得 x2=1/3, y2=1, n2（平）=aa+c/2 = 1, b+3c/2 =3, n3（平）=a 。所以a、b、c取值必须满足的一般条件为：a+c/2 = 1, b+3c/2=3。2. 恒温恒容时,对于反应前后气体分子数不变的可逆反应,不同的投料 方式如果根据化学方程式中计量系数比换算到同
5、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,即互为等效平衡。此时的反应 特点是无体积变化,计算的关键是换算到同一边后各组分只需要物质的量 之比相同即可。在具体分析中,有两种情况需要注意：最初投料方式与化学方程式计量系数比不一致时。【范例2】定温定容下，可逆反应H2（g） + 12（g） 2HI（g）按下列四种不同投料方式达到平衡后，H2的体积分数都相等，请填写下面的空格。H2（g） + I2（g） 2HI（g） 平衡时 n（HI）/mol起始量（投料 1 ）/ mol：1 2 0 a等效于（投料2）/ mol：0 1等效于（投料3）/ mol：0 1等效于（投料 4）/ mo
6、l： a b ca、 b、 c 取值必须满足的一般条件是 。【解答】H2（g） + I2（g） 2HI（g） 平衡时 n（HI）/mol起始量（投料 1 ）/ mol：1 2 0 a等效于（投料2）/ mol：0 x 1 n1（平）等效于/ mol：0+1/2 x+1/2 0等效于（投料3）/ mol：0 1 y n2（平）等效于/ mol：0+y/2 1+y/2 0等效于（投料 4） / mol： a b c等效于/ mol： a+c/2 b+c/2 0根据换算到同一边后只需要各组分物质的量之比与起始量相同，得,x=；平衡时：，得n1（平）=a/2 , y=2；平衡时：，得n2（平）=aa、
7、b、c取值必须满足的一般条件是：，得b=2a+c/2 最初投料方式与化学方程式计量系数比一致时。【范例3】定温定容下，可逆反应H2（g） + I2（g） 2HI（g）按下列四种不同投料方式达到平衡后，H2的体积分数都相等，请填写下面的空格。H2（g） + I2（g） 2HI（g） 平衡时 n（HI） /mol起始量（投料1） / mol：1 1 0 a等效于（投料 2） / mol：0等效于（投料3） / mol：1.5等效于（投料 4） / mol：1【解答】H2（g） + 12（g） 2HI（g）平衡时 n （HI） /mol起始量（投料 1） / mol： 1 1 0 a等效于（投料2）
8、 / mol：0 x1 y1 n1（平）等效于/ mol：0y1/2 x1y1/2 0等效于（投料 3） / mol： x2 1.5 y2 n2（平）等效于/ mol： x2y2/2 1.5y2/2 0等效于（投料4） / mol： x3 y3 1 n3（平）等效于/ mol： x31/2 y31/2 0根据换算到同一边后只需要各组分物质的量之比与起始量相同，得，得 x1=0, y10,平衡时：，n1（平）=，得 x2=1.5, y20,平衡时：，得 n2（平）=，得x3=y30，平衡时：，得n3（平）=由上述讨论可知，最初投料方式与化学方程式计量系数比不一致时，各投料方式 中的结果都是唯一值
9、，而如果最初投料方式与化学方程式计量系数比一致时，各 投料方式中的结果不一定是唯一值。【范例4】在恒容的密闭容器中，充入2molA和1 molB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为起始物质的量，达到平衡后，C的体 积分数仍为W%。则x值可能为（）A 1 B 2 C 3 D 4【解答】此题关键是分析要全面。若反应前后体积不相等，则两种投料方式换算 到同一边后各组分应完全相同（即恒温恒容时一般可逆反应的等效平衡换算）： 2A（g） + B（g） xC（g）起始量/mol：
10、2 1 0等效于/mol：0.6 0.3 1.4等效于/mol：0.6+1.4x 0.3 + 1.4x 00.6 + 1.4x =2， 0.3+1.4x =1，得 x=2若反应前后气体体积不变（即x=3），等效平衡只需要两种投料方式换算到同 一边后各组分比例相同即可（恒温恒容时分子总数不变的可逆反应的等效平衡换 算）。而1.4molC换算到反应物后，A与B的物质的量之比为，与起始量的投 料比相同，故 x= 3 成立。选 BC。规律II：恒温恒压条件下： 在恒温恒压时，可逆反应以不同的投料方式进行反应，如果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
11、 相同，即互为等效平衡。此时计算的关键是换算到一边后只需比例相同即可，并 对反应特点没有要求。在具体分析中亦有两种情况需要注意：1. 最初投料方式与化学方程式计量系数比不一致时。【范例 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（g） +3H2（g） 2NH3（g）。已知加入1molN2和4molH2时，达 到平衡后生成amol，在相同温度、压强下，保持平衡时各组分的体积分数不变。 请填写下面的空格。N2（g） + 3H2（g） 2NH3（g） 平衡时 n（NH3）/mol起始量（投料1 ）/ mol：1 4 0 a等效于（投料2）/ mol：1.5
12、6 0等效于（投料3）/ mol：1 0.5a等效于（投料 4） / mol： m g（g4m）【解答】 N2（g） + 3H2（g） 2NH3（g） 平衡时 n（NH3） /mol起始量（投料 1） / mol：1 4 0 a等效于（投料2）/ mol：1.5 6 0 n1（平）等效于（投料 3） / mol： x y 1 0.5a等效于/ mol： x1/2 y3/2 0等效于（投料 4） / mol： m g （g4m） z n2（平）等效于/ mol： mz/2 g3z/2 0根据换算到同一边后只需要各组分物质的量之比与起始量相同，得，得 n1（平）=1.5a,，得 x=0, y=0.
13、5，得 z=2 （g4m）,平衡时：，得 n2（平）=（g3m） a2. 最初投料方式与化学方程式计量系数比一致时。【范例 6】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（g） +3H2（g） 2NH3（g）。已知加入1molN2和3molH2时，达 到平衡后生成amol，在相同温度、压强下，保持平衡时各组分的体积分数不变。 请填写下面的空格。N2（g） + 3H2（g） 2NH3（g） 平衡时 n（NH3） /mol起始量（投料 1 ） / mol：1 3 0 a等效于（投料2） / mol：2 6等效于（投料 3） / mol：1等效于（投料 4） /
14、 mol： a b ca、 b、 c 取值要满足的条件是：【解答】 N2（g） + 3H2（g） 2NH3（g） 平衡时 n（NH3） /mol起始量（投料 1 ） / mol：1 3 0 a等效于（投料2） / mol：2 6 x n1（平）等效于/ mol：2x/2 63x/2 0等效于（投料3） / mol： y z 1 n2（平）等效于/ mol： y1/2 z3/2 0等效于（投料4） / mol： m n q n3（平）等效于/ mol： mq/2 n3q/2 0根据换算到同一边后只需要各组分物质的量之比与起始量相同，得，得x0,平衡时：，得n1(平)=，得z=3y, y0,平衡时
15、：，得n2(平)=，得 n=3m，m0，q0,平衡时：，得 n3(平)=a、b、c取值要满足的条件是：n=3m，m0，q0。由上述讨论可知，最初投料方式与化学方程式计量系数比不一致时，各投料方式 中的结果都是唯一值，而如果最初投料方式与化学方程式计量系数比一致时，各 投料方式中的结果不一定是唯一值。【范例7】(2003年江苏卷)1: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)若开始时放入ImolA和ImolB，达到平衡后，生成a molC，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x molA、2 molB和1 molC，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。甲：大于 2mol 乙：等于 2mol丙：小于 2mol 丁：可能大于、等于或小于 2mol做出此判断的理由是(4) 若在(3)的平衡混合物中再加入3molC，待再次达到平衡后C的物质的量分数 是。II：若维持温度不变
