反应限度导学案(第4课时)等效平衡

第2节化学反应的限度（第4课时）
等效平衡
【学习目标】
1.理解等效平衡的概念.
2.学会等效平衡的分类.
3.学会利用等效平衡的思想解一些相关的题目.
【重点难点】
利用等效平衡解有关题目
【知识梳理】
对于同一个可逆反应，建立等效平衡的途径：
1、先加入反应物，从正反应方向开始，可以建立化学平衡。

2、若先加入生成物，从逆反应方向开始，也可以建立化学平衡。

3、若同时加入反应物与生成物，从中间状态开始，同样可以建立化学平衡。

若这三个平衡状态中，同种物质的百分含量（质量分数、体积分数、物质的量分数等）相同，则这三个平衡等效，或称为等效平衡。

1. 定义：在一定条件（定温、定容或定温、定压）下，对同一可逆反应，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（质量分数、体积分数、物质的量分数等）相同，这样的平衡称为等效平衡。

2. 等效平衡的解法—极值转换法
无论平衡从哪个方向建立，在判断时都可根据题给条件和反应计量系数把生成物全部推算为反应物，或把反应物全部推算成生成物，(极值转换)再与原平衡加入的物质的量相比较，若物质的量“相当”，则为等效平衡。

3. 等效平衡的分类及解题方法
（1）恒温、恒容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，转换后（按计量系数，换算成方程式同一边的物质），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，且平衡后同种物质的物质的量成倍数关系。

因为这种情况下压强对于反应前后气体分子数不变的可逆反应没有影响，而成比例的增加反应物，相当于加压，所以平衡不移动，只要极值等比则平衡等效。

例： CO(g) + H2O(g) ≒ CO2(g) + H2(g)
A 2mol 2mol 0mol 0mol
B 0mol 0mol 4mol 4mol
C 1mol 1mol 1mol 1mol
D 4mol 4mol 2mol 2mol
E X mol Y mol Z mol Z mol
（ABCD均为等效平衡）
【思考】E途径下，满足等效平衡的条件？
（2）恒温、恒容条件下，对于反应前后气体分子数不同的可逆反应，转换后（按计量系数，换算成方程式同一边的物质），反应物或生成物的物质的量与原平衡相同，则二平衡等效，且平衡后同种物质的量相同。

因为这种情况下压强对于反应前后气体分子数不同的可逆反应有影响，而成比例的增加反应物，相当于加压，所以平衡会移动，必须极值等量平衡才等效。

例： N2 ＋ 3H2≒ 2NH3
A 1mol 3mol 0mol
B 0mol 0mol 2mol
C 0.5mol 1.5mol 1mol
D a b c
（ABC均为等效平衡）
【思考】D途径下，满足等效平衡的条件？
（3）恒温、恒压条件下，若转换后（按计量系数，换算成方程式同一边的物质），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，且平衡后同种物质的物质的量成倍数关系。

因为这种情况下压强不变，不管反应前后气体分子数是否改变的可逆反应平衡都没有影响，而成比例的增加反应物后体积膨胀，压强不变，所以平衡不移动，只要极值等比则平衡等效。

例： N2＋ 3H2≒ 2NH3
A 1mol 3mol 0mol
B 1mol 3mol 2mol
C 0.5mol 1.5mol 2mol
D 0mol 0mol 6mol
E a b c
（ABCD均为等效平衡）
【思考】E途径下，满足等效平衡的条件？
4.小结：
解等效平衡问题时，先看条件：定温、定容还是定温、定压？再看方程式反应前后气体分子数相同还是反应前后气体分子数不同的可逆反应？
（1）恒温、恒容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，要求极值等比。

(即是等效平衡还是等同平衡 ,就象全等三角形,即不仅同种物质的百分含量相同，而且物质的量、物质的量浓度也相同)
（2）恒温、恒容条件下，对于反应前后气体分子数不同的可逆反应，要求极值等量。

(只等效不等同，即仅同种物质的百分含量相同，但是同种物质的物质的量、物质的量浓度可能不相同，就象相似三角形 )
（3）恒温、恒压条件下，只要求极值等比。

反应物增加或者减少时，平衡时物质的量同比例增加或者减少。

(只等效不等同，即仅同种物质的百分含量相同，但是物质的量、物质的量浓度可能不相同，就象相似三角形 )
例1、在一定温度下，将2molN2和6molH2充入固定容积的密闭容器中，发生
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，达NH3到化学平衡后，若保持温度不变，令a、b、c分别为N2、H2、NH3的物质的量，重新建立平衡，混合物中各物质的量仍和上述平衡相同，填空
(1)若a=0，b=0，则c=__________
(2)若a=1，c =2，则b =____________
(3)若a、b 、c取值必须满足的一般条件为（用两个式子表示，一个只含a和c，一个只含b和c
______________________、________________________
解析：恒温恒容，前后气体分子数不同的可逆反应，要求极值等量，平衡才等效。

（1）a=0，b=0，相当于把2molN 2和6molH 2全部转化为4mol 的NH 3因此c=4
（2）c=2，则把2mol 的NH 3全部转化为1mol N 2和3mol H 2，此时a+1=2，b+3=6，
所以b=3
（3）把c mol 的NH 3全部转化为c/2 mol N 2和3c/2 mol H 2，
因此a+c/2=2 ， b+3c/2=6
例2、温度压强不变时，将1molN 2和4molH 2充入一个装有催化剂容积可变的密闭容器中，发生 N 2(g)＋3H 2(g)
2NH 3(g)，达到化学平衡后生成amol 的NH 3，在相同温度和压强下，保持平衡时各组分的体积分数不变，填表：
解析：恒温、恒压条件下，只要求极值等比。

反应物增加或者减少时，平衡时物质的物质的量同比例增
加或者减少。

①的起始量是原起始量的1.5倍，平衡时NH 3就为1.5a mol ②平衡时NH 3为0.5a ，则加入量为原起始量的0.5倍。

根据极值转化，1 mol NH 3转化0.5mol N 2和1.5mol H 2，恰好为原起始的0.5倍。

则②中N 2、H 2都是0 mol
【随堂检测】
1、一定温度下，在固定容积的密闭容器中充入2mol A 和1mol B 发生反应2A(g)+B(g) 4C(g)，达到平衡后，C 的体积分数为C%；在相同条件下，按下列情况充入物质达到平衡时，C 的体积分数也为C%的是( )
A ．1molA 、2molC
B ．4molC
C ．4molA 、2molB
D ．1molA 、1molB
2、在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反应：2NO 2(g) N 2O 4(g)达平衡时，再向容器内通入一定量的NO 2(g)，重新达到平衡后，与第一次平衡时相比，NO 2的体积分数( ) A 、不变 B 、增大
C 、减小
D 、无法判断
3、在一恒定的容器中充入2mol A 和1mol B 发生反应2A(g)+B(g)
xC(g)，达到平衡后，C 的体积分数为C%；若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量A ：0.6mol 、B ：0.3mol 、C ：1.4mol 充入容器，达到平衡后，C 的体积分数仍为C%，则x 值为( )
A 、只能为2
B 、只能为3
C 、可能是2也可能是3
D 、无法确定
4、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1 mol H 2和2 mol Br 2时，达到平衡后生成a mol HBr(见下表的“已知”项)，在相同条件下，且保持平衡时各组分的含量不变，对下列编号(1)～(3)的状态，填写表中的空白。

5、如图所示，当关闭K 时，向A 中充入2molX 、7molY ，向B 中充入4molX 、14molY ，起始时V （A ）=V （B ）=a L ，在相同温度和有催化剂存在的条件下，两容器各自发生下列反应：2X （g ）+2Y （g ） Z （g ）+2W （g ）△H ＜0达到平衡（Ⅰ）时V （B ）=0.9a L ，试回答： （1）B 中X 的转化率α（X ）B 为 （2）A 中W 和B 中W 的物质的量的比较：
n （W ）A n （W ）B （填＜、＞、或＝）
（3）打开K ，过一段时间重新达平衡（Ⅱ）时，B 的体积为 升（用含a 的代数式表示，连通管中气体体积不计）
（4）要使B 容器恢复原来反应前的体积，可采取的措施是。