高中化学等效平衡

等效平衡一、等效平衡的概念在相同的条件下，对同一个可逆反应，反应无论从正反应方向开始进行还是从逆方向开始进行，只要起始时加入物质的物质的量不同，而达到相同的平衡状态，这样的平衡称为等效平衡。

概念的理解：（1）相同的条件：通常指：恒温恒容或恒温恒压（2）相同的平衡状态：通常是指平衡混合物各组分的百分含量（指质量分数、体积分数、物质的量分数）相同，但各组分的物质的量、浓度可能不同。

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。

（3）建立平衡状态的途径：①可加入反应物，从正反应方向开始②可加入生成物，从逆反应方向开始③也可从加入反应物和生成物，从正、逆反应方向同时开始等效平衡的判断方法1.在一个体积固定的密闭容器中，保持一定温度，进行如下反应： H2（g）+Br2（g）2HBr（g）；已知加入1mol H2和2mol Br2时，达到平衡后生成a mol HBr（见下表已知项）。

在相同条件下，且保持平衡时各组分的体积分数不变。

填写表中空白：2.在固定体积的密闭容器内，加入2mol A、1mol B，发生反应： A(g)+B(g) 2C(g)达到平衡时，C的质量分数为W%。

在相同(T、V)条件下，按下列情况充入物质达到平衡时C的质量分数仍为W%的是 ( )A.2mol CB.3mol CC.4mol A、2mol BD.1mol A、2mol C3. 在一定温度下，把2 mol SO2和1 mol O2通入一个一定容积的密闭容器里，发生如下反应： 2SO2＋O2 2SO3 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全方位透析等效平衡化学平衡是中学化学中三大理论之一，它是电离平衡、水解平衡的基础，在中学化学教学中占据举足轻重的地位，尽管新教材总体上对化学平衡降低了难度，但它仍是值得重视的高考热点。

其中等效平衡是化学平衡教学中的重点和难点，也是高考的热点，为让学生能更好的掌握和应用等效平衡，下面笔者结合自己的教学体会，对有关等效平衡知识进行了系统的分析。

一、等效平衡的原理在一定条件（定温、定容或定温、定压）下，只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后，任何相同组分的物质的量分数（或体积分数）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。

二、等效平衡的建立化学平衡状态的建立与条件（如浓度、温度、压强等）有关，而与建立平衡时的途径无关，因而同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时的条件（浓度、温度、压强等）完全相同，则可形成等效平衡。

如常温常压下，可逆反应：2SO2 + O2 2 SO3① 2mol 1mol 0②0 0 2mol③ 1mol 0.5mol 1mol①从正反应开始，②从逆反应开始，③从正、逆反应同时开始，由于①、②、③三种情况如果按方程式的化学计量数比折算成同一方向的反应物，对应各组分的物质的量均相等[如将②、③折算为①]，因此三者为等效平衡。

三、等效平衡的规律1、定温、定容条件下的等效平衡Ⅰ类：在定温、定容条件下，对于反应前后气体化学计量数不相等的可逆反应，只改变起始时加入物质的物质的量，若通过可逆反应的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量，所得反应物（或生成物）的物质的量与原起始量对应相同，则两平衡等效。

Ⅱ类：在定温、定容条件下，对于反应前后气体化学计量数相等的可逆反应，只改变起始时加入物质的物质的量，若通过可逆反应的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量，所得反应物（或生成物）的物质的量之比与原起始量之比对应相同，则两平衡等效。

2、定温、定压条件下的等效平衡在定温、定压条件下，对于反应前后气体化学计量数任意型的可逆反应，只改变起始时加入物质的物质的量，若通过可逆反应的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量，所得反应物（或生成物）的物质的量之比与原起始量之比对应相同，则两平衡等效。

四、等效平衡的解题思想——极值法无论平衡从哪个方向建立，在判断时，都可以根据题给条件，把生成物全部推算成反应物或把反应物全部推算成生成物，再与平衡开始时加入的物质的量相比较。

推算公式是：某反应物的物质的量＋变成生成物而消耗了该反应物的物质的量=原来该反应物的物质的量理解了上述等效平衡的概念和建立方法，就能顺利应用到实际的解题中。

五、等效平衡的应用等效平衡的应用通常有三类，第一类是改变起始加入量，第二类是反应物分批加入，第三类是等效平衡的综合应用，现就此例析如下。

1、改变起始加入量时有关等效平衡的计算⑴改变起始加入量判断平衡时体积分数的大小例1（2005年江苏化学卷，18题）一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：2A(g)+B(g)3C(g)，若反应开始时充入2molA和2molB，达到平衡后A的体积分数为a%。

其他条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后A的体积分数大于a%的是( )A、2molCB、2molA、1molB和1molHe（不参加反应）C、1molB和1molCD、2molA、3molB和3 molC解析：本题考查了上述“定温、定容”条件下的等效平衡规律中的第2类等效平衡问题。

首先把各选项中的C都折算成A和B，再与题干相比较。

选项A中把“2molC”完全转化为“4/3molA 和2/3molB”，可设想分两步进行，第一次先加入4/3molA和4/3molB，与题干中比例一致，与原平衡等效，平衡后A的体积分数为a%，第二次再移走2/3molB，会使平衡逆向移动，A的物质的量增加（但总物质的量减小），故平衡后A的体积分数大于a%；选项B中所充入的“1molHe”不能改变各组分分压，对平衡无影响，只需分析加入“2molA、1molB”的情况即可，其分析原理与选项A类似，故平衡后A的体积分数也大于a%；选项C中把“1molB 和1molC”完全转化为“4/3molA和5/3molB”，也可假设分批加入，第一次先加入4/3molA 和4/3molB，与原平衡等效，平衡后A的体积分数为a%，第二次再加入1/3molB，会使平衡正向移动，A的物质的量减小（但总物质的量增加），故平衡后A的体积分数小于a%；选项D中把“2molA、3molB和3 molC”完全转化为“4molA和4molB”，与原平衡等效，平衡后A的体积分数为a%。

故符合题意的为AB。

⑵改变起始加入量时计算平衡时物质的量浓度大小例2(2004年北京理综卷，14题)在一定温定容的密闭容器中有如下平衡：H2(g)+I2(g)2HI(g)，已知H2和I2的起始浓度均是0.10mol/L，达到平衡时HI的浓度为0.16 mol/L，若H2和I2的起始浓度均变为0.20mol/L时，则平衡时的H2浓度(mol/L)是（）A、0.16mol/LB、0.08mol/LC、0.04mol/LD、0.02mol/L解析此题仍运用等效平衡规律处理，仍假设第一种情况的反应体系的体积为VL，第二种情况的反应体系的体积为2VL，则在等温条件下，两者建立等效平衡。

其中H2的平衡浓度相同，为0.02mol/L（由第一种情况平衡时，HI浓度为0.16mol/L，可推知H2转化浓度为0.08mol/L，则剩余浓度为0.02mol/L得）。

这样，由第二种情况的反应体积为2VL压缩到VL 时，平衡不移动，但H2、I2和HI的浓度均增大2倍，所以H2的平衡浓度则为0.04mol/L。

应选C。

⑶利用等效平衡讨论可逆反应化学计量数例3、在一固定体积的密闭容器中，充入2molA和1molB，发生反应2A(g)+B(g)xC(g)，达平衡后，C的体积分数为W%，若维持容器容积和温度不变，按0.6molA、0.3molB和1.4molC为起始配比投入，达平衡后，C的体积分数也为W%，则x的值为（）A、1B、2C、3D、4解析看题意多数学生认为这是“恒温恒容”条件下的等效平衡问题，常用极端假设法，即完全推算到A、B这两种反应物一端，即有0.6+1.4×2/x=2，或0.3+1.4×1/x=1，得x=2，应选B。

然而还应考虑到等效平衡的另一种情况，即定温、定容条件下对于反应前后气体化学计量数不变的可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质的量之比与原起始量之比对应相同，则两平衡等效，即为当x=3时的情况，因此本题正确答案应为B、C。

2、反应物分批加入时有关等效平衡的计算⑴反应物分批加入时判断平衡移动方向例4（2003年全国新课程卷，12题）某温度下，在一容器可变的容器中，反应2A(g)+B(g)2C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol。

保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量作如下调整，可使平衡右移的是（）A、均减半B、均加倍C、均增加1molD、均减小1mol 解析本题考查了上述规律中“定温、定压”条件下的等效平衡问题。

选项A、B中三者比例为2：1：2，与题中比例一致，为等效平衡，平衡不移动。

C可设想为两步加入，第一次加入1molA、0.5molB、1molC，此时平衡不移动，第二次再加入0.5molB（此法与一次性各加入1mol等效），提高反应物B的浓度，平衡向右移动。

D中均减小1mol，也可设想为两步进行，先将A减小1mol，B减小0.5mol，C减小1mol，此时平衡不移动，再将B减小0.5mol，降低反应物B的浓度，平衡向左移动，故本题应选C。

⑵反应物分批加入时判断平衡时体积分数的大小例5（2004年广东化学卷，5题）在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反应：2NO2(g)N2O4(g)达到平衡时，再向容器中通入一定量的NO2，重新达到平衡后，与第一次平衡时相比，NO2体积分数（）A、不变B、增大C、减小D、无法判断解析有关“等效平衡”问题，一般都假设过程：设原平衡在建立前初始时，只放入NO2其物质的量是amol，此时容器的体积为VL，再加入的NO2是namol，此时容器的体积为(1+n)VL，两种情况下在等温等压条件下建立的平衡状态是相同的（即等效平衡），此时NO2的体积分数相同。

再把容器的体积由(1+n)VL压缩为VL时（因为题设条件是等温等容，所以需把假设过程的虚设体积恢复至原体积），该可逆反应的原平衡会发生正向移动，再建立新的平衡状态，此时反应物NO2的体积分数会比原平衡减小。

故应选C。

3、等效平衡的综合应用例6（2003年江苏化学卷，26题）Ⅰ. 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)⑴若开始时放入1molA和1molB，到达平衡后，生成amolC，这时A的物质的量为mol。

⑵若开始时放入3molA和3 molB，到达平衡后，生成C的物质的量为mol。