高中化学化学平衡中的等效平衡问题知识点分析鲁教版

化学平衡中的等效平衡问题
一．等效平衡原理
一定条件下(恒温、恒容或恒温、恒压)，对同一可逆反应，只要起始时加入的物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，各物质的百分含量(体积分数或物质的量分数)均相同，这样的平衡互称为等效平衡。

等效平衡的建立与途径无关，与外界条件和物质用量有关。

因而同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时条件相同（温度、浓度、压强）完全相同，则可形成等效平衡。

如：常温常压下，可逆反应：
①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计量关系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折算成①），因此三者为等效平衡。

二．等效平衡的规律
三．典例剖析 例1．向某密闭容器中充入1mol CO 和2mol H 2O(g)发反应g)(O H CO 2+22H CO +。

当反应达到
平衡时CO 的体积分数为x 。

若维持体积和温度不变，起始物按下列四种配比充入此容器中，达到平衡时CO 的体积分数大于x 的是（ ）
A ．0.5mol CO + 2mol H 2O(g) + 1mol CO 2 + 1mol H 2
B ．1mol CO + 1mol H 2O(g) + 1mol CO 2 + 1mol H 2
C ．0.5mol CO + 1.5mol H 2O(g) + 0.4mol CO 2 + 0.4mol H 2
D ．0.5mol CO + 1.5mol H 2O(g) + 0.5mol CO 2 + 0.5 mol H 2
解析：本题是一个等效平衡的题目，在维持容器体积和温度不变的条件下，A 项相当于1.5mol CO 2SO 2 + O 2
2SO 3 ① 2 mol
1 mol 0mol ② 0 mol
0 mol 2mol
③ 0.5 mol 0.25mol 1.5mol
和3mol H 2O(g)反应，与原始比例1︰2相同，构成等比平衡，所以达到平衡后CO 的体积分数等于x ；B 项相当于向容器中充入1mol CO 和2mol H 2O(g)达到平衡，然后再充入1mol CO ，故前一步旨在建立全等平衡，再充入1mol CO 虽使平衡正向移动，但移动是由CO 的浓度增加引起的，所以CO 的体积分数增大；C 项相当于0.9mol CO 和1.8mol H 2O(g)（两者比值1︰2）反应，达到平衡后，再充入0.1mol H 2O ，故加入水使平衡正向移动， CO 的体积分数小于x ；D 相当于1mol CO 和2mol H 2O(g)反应，与原平衡全等，故 CO 的体积分数等于x ，只有B 项合理。

答案：B
例2．在一定温度下，把2mol SO 2和1mol O 2通入一定容积的密闭容器里，发生如下反应：2SO 2+O 22SO 3并达到平衡状态。

现在该容器中维持温度不变，令a 、b 、c 分别为初始加入的SO 2、O 2和SO 3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，请填写下列空白：
（1）若a=0、b=0则c= mol 。

（2）若a=0.5mol, 则b= mol 和c= mol 。

（3）a 、b 、c 取值必须满足一般的条件是（请用两个议程式表示，其中一个只含a 和c ，另一个只含b 和c ） 。

解析：2SO 2+O 22SO 3是一个反应前后气体分子数不相等的可逆反应，它在定温、定容下由2mol SO 2、1mol O 2和0 mol SO 3建立起来了化学平衡状态。

若在同温、同容且容积固定、n(SO 2)为a mol 、n(O 2)为b mol 、n(SO 3)为c mol 的条件下建立起与上述相同的化学平衡状态，也就是下述5种不同情况均能建立起相同的化学平衡状态：
由②知a=0、b=0、c=2；由①、④知a+c=2、b+c/2=1，若a=0.5，则c=1.5、b=0.25
答案：（1）2 （2）0.25 （3）a+c=2、b+c/2=1
例3．在相同的温度和压强下，对反应)(H )(CO 22g g
+g)(O H CO(g)2+进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表：
A ．乙=丁>丙=甲
B ．乙>丁>甲>丙
C ．丁>乙>丙=甲
D ．丁>丙>乙>甲
解析：根据可逆反应的特征甲和丙、乙和丁分别为相同的平衡状态，达到平衡后n(CO)相同，甲和乙比较，乙中增加了CO 2的物质的量平衡正向移动，n(CO)增加，所以乙=丁>丙=甲。

答案：A
巩固练习：
① 2SO 2 + O 2 2SO 3 ④ 2SO 2 + O 2 2SO 3
2 mol 1 mol 0mol a+c (b+c/2) 0
② 2SO 2 + O 2 2SO 3 ⑤ 2SO 2 + O 2 2SO 3
0 mol 0 mol 2mol 0 0 (a+c)或(c+2b)
③ 2SO 2 + O 2 2SO 3
a b c
【练习一】在一个盛有催化剂、容积固定的密闭容器中，保持一定温度进行如下反应：
N2+3H 2 2NH3，已知加入1molN2和3molH2达到平衡时，NH3的百分含量为m%。

⑴若其它条件不变，初始按如下情况分别加入N2、H2、NH3，平衡时NH3的百分含量仍为m%的是：
A．1molN2+3molH2+1molNH3 B．0.5molN2+1.5molH2+1molNH3
C．0.5molN2+1.5molH2 D．1molN2+3molH2+2molNH3
⑵若改为恒温恒压，初始按如下情况分别加入N2、H2、NH3，平衡时NH3的百分含量仍为m%的是：
A．1molN2+3molH2+1molNH3 B．0.5molN2+1.5molH2+1molNH3
C．0.5molN2+1.5molH2 D．1molN2+3molH2+2molNH3
【练习二】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1mol H2和2mol Br2时，达到平衡后生成a molHBr（见下表）。

在相同条件下，且
保持平衡时各组分的质量分数不变，对下列编号⑴⑵⑶的状态，填写表中空白：
2224NO2转化率
为a%。

⑴在温度不变，体积不变时，再通入1mol NO2气体，待新平衡建立时，测得NO2转化率为b%，则a b。

⑵在温度不变，压强不变时，再通入1mol NO2气体，待新平衡建立时，测得NO2转化率为b%，则a b。

【练习四】在一定温度下，向密闭容器中充入1mol HI气体，建立如下平衡：2HI(g)
H2(g)+I2(g)，测得HI转化率为a%，在温度不变，体积不变时，再通入1mol HI气体，待新平衡建立时，
测得HI转化率为b%，a与b比较，则
A．a＜b B．a＞b C．a=b D．无法比较
【练习五】体积相同的甲、乙两个容器中，分别都充有等物质的量的SO2和O2，在相同温度下，
发生反应：2SO2+O2 2SO3并达平衡。

在这过程中甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲
容器中SO2的转化率为a%，乙容器中SO2的转化率为b%，a与b比较，则
A．a＜b B．a＞b C．a=b D．无法比较
【练习六】甲、乙两容器，甲的容积固定，乙的容积可变。

在一定温度下，向甲中通入了3molN2
和4molH2，反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为amol。

（1）相同温度下，若再向乙中通入2molNH 3，且保持容积和甲相同，当反应达到平衡时，各物质的浓度与甲中平衡时相同，起始时乙中通入 molN 2和 molH 2
（2）相同温度下，若乙中通入6molN 2和8mol H 2，且保持压强与甲相同，当反应达到平衡时，生成NH 3的物质的量为b mol 则a/b 1/2(填“>”“<”“=”,下同)。

若乙与甲的容积始终相等，达到平衡时，生成氨的物质的量为c mol,则a/c 1/2。

【练习七】在一个容积固定的反应器中，有一可左
右滑动的密封隔板，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 和C 均为4.0摩、D 为6.5摩、F 为2.0摩，设E 为x 摩。

当x 在一定范围内变化时，均可以通过调节反应器的温度，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：
(1)若x=4.5，则右侧反应在起始时向 (填“正反应”或“逆反应”)方向进行。

欲使起始反应维持向该方向进行，则x 的最大取值应小于 。

(2)若x 分别为4.5和5.0，则在这两种情况下，当反应达平衡时，A 的物质的量是否相等？ (填“相等”、“不相等”或“不能确定”)。

其理由是： 。

【练习八】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3molB ，到达平衡后，生成C 的物质的量为 mol 。

⑶若开始时放入XmolA 、2molB 和1molC ，到达平衡后，A 和C 的物质的量分别为Ymol 和3amol ，则X= mol ，Y= mol 。

平衡时，B 的物质的量 （选填一个编号）。

(甲)大于2mol (乙)等于2mol (丙)小于2mol (丁)可能大于、等于或小于2mol
作出此判断的理由是 。

⑷若在⑶的平衡混合物中再加入3 molC ，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，在一个与⑴反应前起始体积相同，且容积固定的容器中发生上述反应。

⑸开始放入1molA 和1molB 到达平衡后生成bmolC 。

将b 与⑴小题中的a 进行比较 （选填一个编号）。

(甲)a ＜b (乙)a ＞b (丙)a ＝b (丁)不能比较和的大小
作出此判断的理由是 。

补充练习答案
【练习一】⑴B ⑵ABCD 。

【练习二】⑵0；0.5；0.5a ；⑶2(n-2m)；(n-m)a 。

【练习三】⑴a ＜b ；⑵a=b 。

【练习四】C 。

【练习五】A 。

【练习六】（1）2 molN 2和 1 molH 2；（2）a/b = 1/2。

a/c < 1/2。

【练习七】 (1)正反应 ；7.0。

(2)不相等；因为这两种情况是在两个不同温度下达到化学平衡的,平衡状态不同,所以物质的量也不同（需答出“不同温度下”或“温度不同”等含义，否则此空为0分）。

【练习九】⑴1-a 。

⑵3a 。

⑶2，3-3a ，丁。

若3a ＞1，B 的物质的量小于2mol ；若3a=1，B 的物质的量等于2mol ；
若3a＜1，B的物质的量大于2mol。

⑷a/（2-a）。

⑸乙。

因为⑸小题中容器容积不变，而⑴小题中容器的容积缩小，所以⑸小题的容器中的压力小于⑴小题容器中的压力，有利于逆向反应，故反应达平衡后a ＞b。

化学平衡中的思想方法之---
等效平衡的思想运用于解不等效平衡
把不等效平衡转化为等效平衡的思维方法或另外假设途径使复杂问题简单化!
例1.在甲、乙、丙、丁四个体积相等的密闭容器中发生以下反应
2A(g)+B(g) 3C(g)+2D(g),若最初加入A和B的量分别为:
甲. A 2 mol B 1 mol 乙. A 1 mol B 1 mol
丙.A 2 mol B 2 mol 丁.A 1 mol B 2 mol
在相同温度下建立平衡时,A或B 的转化率大小关系为( )。

A. A的转化率为甲<丙<乙<丁
B. A的转化率为甲<乙<丙<丁
C. A的转化率为甲>丙>乙>丁
D. 丁>乙>丙>甲
解：(上述反应达到平衡后,如再加入A,平衡右移, A本身的转化率降低, B的转化率升高)甲与乙比较：甲相当于在乙达到平衡后再加入1 molA,所以甲比乙 A的转化率降低, B的转化率升。

同理：丁比乙 B的转化率降低, A的转化率升高；丙比甲 B的转化率降低, A的转化率升高。

丙比乙：假设丙的体积是乙的体积的2倍,达到平衡后与乙的平衡等效，A和B的转化率相等,再将丙的体积压缩成与乙的体积相等,平衡要左移，A和B的转化率都要降低！丙比乙：A的转化率降低，B的转化率升高。

总之有：A的转化率甲<丙<乙<丁，B的转化率甲>乙>丙>丁
答案选 A
例2.一定温度下,将a mol 的 PCl5 通入一个容积不变的密闭容器中,发生反应：
PCl5(g) PCl3(g)+ Cl2(g)反应达到平衡时,测得混合气体的压强为P1,此时再通入a mol 的 PCl5 ,同样温度下再达到平衡时, 测得混合气体的压强为P2,下列判断正确的时( )。

A.2 P1> P2
B.PCl5的分解率增大
C.2 P1 < P2
D.Cl2的体积分数增大
解：将第二种情况的体积假设为原来的两倍,充入2a mol 的 PCl5,平衡后，与第一种情况等效，压强相等；现将容器体积压缩为第一种情况的体积,再假设平衡不移动,压强应为原来的两倍,实际上平衡左移，气体物质的量减少，压强减小，压强小于原来的两倍，PCl5 的分解率减小，Cl2 的体积分数减小。

答案选 C
例3.在t℃,体积固定的一容器中分别投入2 mol SO2和2 mol SO3;发生反应2 SO2(g) +O2(g)
2SO3(g),反应进行到一定程度时,反应达平衡时 SO3 为W mol ,相同温度下,按下列配比在相同体积的容器中反应,平衡后 SO3 的物质的量大于W mol的是( )。

A . 2 mol SO2 , 1 mol O2
B . 4 mol SO2, 1 molO2
C . 2 mol SO2 ,1 mol O2 2 mol SO3 D. 3 mol SO2,1 mol SO3
解：题干中的2 mol SO2 和2 mol SO3 等效于加入4 mol SO2 和1 mol O2, 平衡时 SO3 为W mol。

A 中相当于先加4 mol SO2 和1 mol O2平衡后,再将 SO2 移走2 mol,平衡左移,所以 SO3 的物质的量小于W mol。

B中平衡时 SO3 为 W mol C 中相当于加入4 mol SO2 和2 mol O2 即理解为先加入4 mol SO2 和1 mol O2 ,平衡时 SO3 为W mol,然后再加入1 molO2,平衡要右移, 所以 SO3 的物质的量大于W mol，D 中相当于先加4 mol SO2 和1 molO2 平衡后，再将 O2 移走0.5 mol。

平衡左移,所以 SO3 的物质的量小于W mol。

答案选 C
例4.在一定温度,容积可变的密闭容器中,加入X 、Y、Z, 发生反应2X(g)＋Y(g)2Z(g),达平衡时, X 、Y、Z的物质的量分别为6 mol、3 mol、6 mol,若保持温度压强不变,对平衡混合物调整如下请填平衡如何移动( )。

(1)均减少一半(2) 均增加 2 mol (3) 均增加2倍(4)均减少2 mol
解:因为是恒温恒压条件,所以如果再按6:3:6即2:1:2充入X 、Y、Z平衡不移动,
(1)均减少一半,平衡不移动。

(2)均增加2 mol,理解为先加入X 、Y、Z的物质的量分别为2 mol、1 mol、
2 mol,平衡不移动,再加入1 mol Y,显然平衡右移。

(3)均增加2倍,平衡不移动。

(4)均减少2 mol, 理解为先减少X 、Y、Z的物质的量分别为2 mol、1 mol、2 mol,平衡不移动,再减少1 mol Y,显然平衡左移。

答案为：平衡不移动平衡右移平衡不移动平衡左移
习题:
1.在t℃,体积固定的一容器中分别发生反应：
A(g)+3B(g) 2C(g)达平衡后，测得A、B、C的物质的量之比为1:1:2,若温度不变,以1:1:2的比例再充入A、B、C,下列说法正确的是( )。

A. 平衡不移动
B. 平衡左移、
C. 再次达平衡时各物质的浓度都比原平衡的大
D.C的质量分数减小
2.在t℃,体积固定的一容器中分别发生反应2A(g)+B(g) 3C(g)反应开始投入2 mol A和2 mol B,平衡后A的体积分数为a%相同温度下,按下列配比在相同体积的容器中反应,平衡后A的体积分数大于a%的是( )。

A. 2 mol C
B. 2 mol A 、1 mol B、2 mol He(不参加反应)
C. 1 mol B、1 mol C
D. 2 mol A、3 mol B、3 mol C
3.某反应2A(g) B(g),温度不改变,一定条件下达平衡.改变下列条件.请判断气体A的平衡浓度C(A)与气体B的平衡浓度C(B)的比值的变化情况,在小题后括号内填“增大”或“减小”或“不变”.(1) 使容器体积增大为原来的2倍 ( )(2) 保持容器体积不变,增加A气体 ( )
4.反应N2O4(g) 2NO2(g),温度不改变,一定条件下达平衡，改变下列条件，请判断气体 NO2 的体积分数如何变化,在小题后括号内填“增大”或“减小”或“不变”
(1)恒温、恒容,再通入N2O4气体( ) (2)恒温、恒容,再通入NO2气体( ) (3)恒温、恒压,再通入N2O4气体( ) (4) 恒温、恒压,再通入NO2气体( )
5 恒温、恒容的条件下,反应x A (g) y B(g)达平衡后,缩小容器体积为原来的一半, 重新达平衡后A的浓度为原平衡浓度的2.2倍,则以下说法正确的是( )。

A. x>y
B. 平衡右移
C. A的体积分数增大
D. A的体积分数减小
参考答案 1 . C 2 . A B 3 . 增大减小 4. 减小减小产变不变 5 . C。