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。