高中化学第二章化学反应速率和化学平衡3化学平衡5等效平衡及转化率问题4化学

a: 1 mol
3 mol
2NH3(g) 0
b: 0
0
2 mol
c: 0
0
4 mol
d: 1 mol
3 mol
2 mol
达到平衡时 NH3 的物质的量
a：x mol b：x mol c：______mol d：______mol
达到平衡时 NH3 的浓度
a：y mol/L b：________mol/L c：________mol/L d：________mol/L
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当a＋b＝c＋d时，A和B的转化率都 当a＋b＞c＋d时，A和B的转化率都 当a＋b＜c＋d时，A和B的转化率都
答案
一、2.(1)①相同 x x y y ②比例相同 1.5x 3x 1.5y 3y (2)比例相同 2x 2x y y y 二、2.(2)①正反应 不变 增大 减小 ②a.正反应 增大 减小 b．不变 不变 增大
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要点导学
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一、等效平衡 1．概念：在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应，不管是从正反应开 始，还是从逆反应开始，或是从既有反应物又有生成物的状态开始，在达到化学平衡状 态时，只要任何相同组分的百．分．含．量．(体积分数、物质的量分数或质量分数等)相同，这样 的化学平衡互称等效平衡。 2．分类 (1)在恒温恒容条件下 ①对于恒温、恒容条件下的气体分子数可变的反应 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________，则建立的化学平衡状态是等效的。
强是反应前的56，则 A 的转化率为( )
A．5%
B．25%
C．50%
D．67%
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【解析】 相同条件下，气体的压强之比等于物质的量之比，平衡时气体的物质的
量为56×(2＋1)mol＝2.5 mol。设达到平衡时，B 反应了 x mol。
2A(g)＋B(g) 2C(g)
a、b、c、d 达到的平衡为等效平衡，其中 a 和 b、c 和 d 的平衡状态完全相同，即平
衡时相同物质的物质的量相同，两组之间只是相同物质的物质的量分数相同。
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二、转化率 1．计算公式：对于反应：aA＋bB 反应物 A 的转化率可以表示为：
cC＋dD
α(A)＝A的初始A浓的度初－始A浓的度平衡浓度×100%
b、c 配比经转化为反应物后，都满足 n(H2)∶n(I2)＝1，则 a、b、c 达到的平衡为等效
平衡。
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(2)对于恒温、恒压的可逆反应
如果根据化学方程式中计量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________，即为等效平衡。
例如： N2(g) ＋ 3H2(g)
当a＝b＋c时，A的转化率 当a＞b＋c时，A的转化率 当a＜b＋c时，A的转化率 ②若反应物有多种，如 aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g) a．只增加 A 的量，平衡向________方向移动，B 的转化率________，A 的转化率 ________。 b．若按原平衡比例同倍增加 A 和 B 的量，平衡向正反应方向移动，达到新平衡状态 时，A 和 B 的转化率与化学反应条件和化学计量数有关。 若是恒温、恒压，则 A 和 B 的转化率________。 若是恒温、恒容，则
的状态，填写表中的空白：
起始状态物质的量(mol)
平衡时 HBr 的
H2
Br2
HBr
物质的量(mol)
①
1
2
0
a
②
3
6
0
③
1
0.5a
④
x
y(y≥2x)
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【解析】 H2(g)＋Br2(g) 2HBr(g)是一个反应前后气体分子总数不变的反应。②可 看作是 3 个一样的①的平衡容器，压缩体积至 1 个体积①，平衡并不移动，所以②中 HBr 的物质的量为 3a。③中先将 HBr 换算为 0.5 mol H2 和 0.5 mol Br2，同理可得 H2 不需再加， Br2 尚缺 0.5 mol。④中要保证各组分的物质的量分数不变的话，必然也要保证投料时 H2
程式的计量关系均转化为反应物，则 SO2 均为 2 mol，O2 均为 1 mol，三者建立的平衡状 态完全相同。
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②恒温、恒容时，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，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________，则互为等效平衡。
【答案】 B
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典例应用 2 有两个极易导热的密闭容器 a 和 b(如图所示)，a 容器体积恒定，b 容器 体积可变，压强不变，在同温同压和等体积的条件下，向 a 和 b 两容器中通入等物质的量 的 NO2，发生反应：2NO2 N2O4(正反应放热)，则以下说法正确的是( )
和 Br2 为 1∶2，设加入的 HBr 为 m，则先将 m 折算为 H2 和 Br2 各为m2 mol，则有(m2 ＋x)∶(m2
＋y)＝1∶2，解得 m＝2(y－2x)，从前 2 个选项分析可以发现，如初始投料全部从反应物 开始(即无 HBr)时，平衡时 HBr 的物质的量是投入的 H2 的物质的量的 a 倍。所以④中将 HBr 折算成 H2，得 H2 的物质的量共为2（y－2 2x）＋x＝y－x，所以平衡时 HBr 的物质的 量为(y－x)a。
反应前(mol)
2
1
0
变化量(mol)
2x
x
2x
平衡时(mol)
2－2x 1－x 2x
则(2－2x)＋(1－x)＋2x＝2.5，x＝0.5，
α(A)＝2×20.5×100%＝50%。
【答案】 C
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典例应用 5 在容积相同的 A、B 两个容器中，分别充入 2 mol SO2 和 2 mol O2，使
第三节 化学平衡(huàxuépínghéng)
第五课时 等效(děnɡ xiào)平衡及转化率问题
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目标导航
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1.了解等效平衡的概念，能应用等效平衡原理解 决化学平衡问题
重点、难点
2.学会计算反应物的转化率
重点
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【答案】 ②3a ③0 0.5 ④2(y－2x) (y－x)a
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题型 2 有关转化率的计算及判断问题 典例应用 4 在 5 L 的密闭容器中充入 2 mol A 气体和 1 mol B 气体，在一定条件下 发生反应：2A(g)＋B(g) 2C(g)，达到平衡时，在相同条件下测得容器内混合气体的压
A．反应起始时反应速率的关系：va＜vb B．反应过程中反应速率的关系：va＜vb C．两容器内反应达到平衡所需时间一定相同
D．反应达到平衡时，两容器的 NO2 的转化率相同
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【解析】 A 项，起始时 NO2 浓度相同，温度、压强相同，反应速率 va＝vb，错误； B 项，该反应是气体分子数减小的反应，随反应进行，混合气体物质的量减少，a 容器中 压强减小，b 容器压强不变，即反应过程中压强 b 中较大，速率 va<vb 正确；C 项，b 中 速率快，达到平衡时间会更短一些，错误；D 项，由于 b 中压强较大，使 NO2 转化率增 大，错误。
容器
反应物投入量
NH3 的浓度(mol·L－ 1)
反应的能量变化 体系压强(Pa) 反应物转化率
甲 1 mol N2、3 mol
H2
c1
放出 a kJ p1 α1
乙
2 mol NH3
c2 吸收 b kJ
p2 α2
12下/6/2列021 说法正确的是(
)
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丙
4 mol NH3
c3 吸收 c kJ
它们在相同温度下发生反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO(g)并达到平衡。在反应过程中，A 容 器的体积不变，B 容器的压强不变，A 中 SO2 转化率为 a%，B 中 SO2 的转化率为 b%，
则 a 和 b 的关系为( )
A．a＞b
B．a＝b
C．a＜b
D．无法确定
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或 α(A)＝
A的初始物A质的的初量始－物A质的的平量衡物质的量×100%
2．方法与规律 (1)平衡转化率的计算方法 通常利用“初始状态”“转化部分”“平衡状态”各组分的浓度或物质的量进行列式 求解。
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(2)反应转化率与浓度变化的关系 ①若反应物只有一种，如 aA(g) bB(g)＋cC(g)，增加 A 的量，A 的浓度增大，平 衡向________方向移动，A 的转化率变化等效于加压，其变化与气态物质的化学计量数 有关。
【答案】 B
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典例应用 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：H2(g) ＋Br2(g) 2HBr(g)。已知加入 1 mol H2 和 2 mol Br2 时，达到平衡后生成 a mol HBr(见下 表①项)。在相同条件下，且保持平衡时各组分的物质的量分数不变，对下列编号①～④
减小
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ห้องสมุดไป่ตู้
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典例导析
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题型 1 等效平衡原理及应用
典例应用 1 已知 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。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：
p3 α3
A．2c1>c3 C．2p2<p3
B．a＋b＝92.4 D．α1＋α3>1
【解析】 本题考查化学平衡知识，A 项，可假设丙的容积为甲的两倍，达平衡时
浓度与甲相等，再压缩至容积相等，若平衡不移动，则氨气浓度为甲中 2 倍，现平衡向 正反应方向移动，则有 2c1<c3，不正确；B 项，甲、乙两容器从两个不同方向建立相同的 平衡，故正确；C 项，由 A 项分析可知，压缩至相同体积时，若平衡不移动则丙中压强 是甲中的 2 倍，但丙中平衡会向正反应方向移动，故压强会小于甲中的 2 倍，即 2p2>p3， 故不正确；D 项，由 A 项分析可知，若压缩至相同体积时，平衡不移动，则有 α1＋α3＝1， 现在丙中平衡向正反应方向移动，则 α1＋α3<1，故错误。
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2．等效平衡的分类与规律
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例如：一定条件下的可逆反应，有 a、b、c 三种投料方式
2SO2(g) ＋ O2(g)
a: 2 mol
1 mol
2SO3(g) 0 mol
b: 0
0
2 mol
c: 0.5 mol
0.25 mol
1.5 mol
达到平衡时 SO3 的物质的量 a：x mol b：______mol c：______mol 达到平衡时 SO3 的浓度 a：y mol/L b：______mol/L c：______mol/L a 从正反应开始，b 从逆反应开始，c 从正、逆反应同时开始，上述三种配比，按方
例如： H2(g) ＋ I2(g) a: 1 mol 1 mol
2HI(g) 0
b: 0
0
3 mol
c: 2 mol
2 mol
2 mol
达到平衡时 H2 的物质的量
a：x mol b：______mol c：______mol
达到平衡时 H2 的浓度
a：y mol/L b：________mol/L c：________mol/L，
【解析】 A 为恒容容器，B 为恒压容器，而该反应为正反应气体物质的量减小的反
应，所以平衡时 B 容器体积小于 A 容器(如图)。其中步骤③为加压使平衡右移，SO2 转化 率变大。
【答案】 C
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方法导拨
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等效平衡 1．等效平衡的含义 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物质在各混合物中的百分数(体积分数、物质的 量分数或质量分数)相等，这样的化学平衡即互称为等效平衡。