选修4 等效平衡与转化率

第四讲等效平衡与转化率

一、等效平衡原理

在一定条件下（恒温恒容或恒温恒压），对于同一可逆反应，起始时投料方式不同，不管从正反应开始，还是从逆反应开始，只要达到平衡状态时，各组分在混合物中的百分含量相同，这样的化学平衡就互称为等效平衡。

如：恒温恒压下，对可逆反应：2SO2+ O22SO3

① 2mol 1mol 0mol

② 0mol 0mol 2mol

③ 0.5mol 0.25mol 1.5mol

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换算成同边的物质，对应各组分的百分含量均相等，因此三者互为等效平衡。

二、等效平衡规律

根据反应条件(恒温恒容或恒温恒压)以及可逆反应的特点(反应前后气体分子数是否相等)，可将等效平衡问题分成三类：

①恒温恒容时，对于反应前后气体分子数改变的可逆反应，用“一边倒”的方法将各种投料方式换算为同一边的物质，若各物质的物质的量相等，则两平衡等效。

此种情况下，两等效平衡状态中，各组分的百分含量，物质的量，物质的量浓度。

【例1】恒温恒容时，判断哪些是等效平衡？（）

N2 + 3H2 2NH3

(A) 2mol 6mol 0mol

(B) 0mol 0mol 4mol

(C) 0.5mol 1.5mol 1mol

(D) 1mol 3mol 2mol

【例2】将2molSO2 (g)和2molSO3 (g)混合于某固定体积的容器中，在一定条件下达平衡，平衡时SO3(g)为w mol，同温下，分别按下列配比在相同体积的容器中反应，达平衡时SO3 (g)的物质的量仍为w mol 的是（）

A．2molSO2(g)+1mol O2(g) B．4mol SO2(g)+ 1mol O2(g)

C．2mol SO2(g)+ 1mol O2(g)+ 2mol SO3(g) D．3mol SO2(g)+1.5mol O2(g)+ 1mol SO3(g)

【例3】在一个固定容积的密闭容器中加入2 mol A和1 mol B，发生反应2A(g)+B(g) ⇌3C(g)+D(g)，达到平衡时，C的浓度为w mol/L。若维持容器的容积和温度不变，按下列情况配比为开始浓度，达到平衡后C的浓度仍为w mol/L的是（）

A．4molA+2molB B．2molA+1molB+3molC+1molD C．3molC+1molD+1molB

D．3molC+1molD E．1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD

【例4】在一定温度下，把2 mol SO2和1 mol O2通入固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态。现在该容器中，维持温度不变，令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3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的完全相同。请填写下列空白：

（1）若a=0，b=0，则c = ___________。（2）若a=0.5，则b=_________，c= _________。

（3）a、b、c取值必须满足的一般条件是，。

②恒温恒容时，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，用“一边倒”的方法将各种投料方式换算为同一边的物质，若各物质的物质的量成比例，则两平衡等效。

此种情况下，两等效平衡状态中，各组分的百分含量，物质的量，物质的量浓度。

【例1】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（见表）。在相同条件下，且保持平衡时各组分的百分含量不变，对下列编号的状态，填写：

编号

起始状态(mol) 平衡时HBr物

质的量(mol) H2Br2HBr

已知 1 2 0 a

1 2 4 0

2 0 0.5 0.5a

3 m n（n≥2m）

【例2】在恒温恒容条件下，有下列气体反应2A(g) + 2B(g) C(g) + 3D(g)，现分别从两条途径建立平衡：(I) A、B的起始浓度均为2 mol/L，(II) C、D的起始浓度分别为2 mol/L 和6 mol/L，下列叙述正确的是（）

A．I、II两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成相同

B．I、II两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成不同

C．达到平衡时I途径的v(A)等于II途径的v(A)

D．达到平衡后，I途径混合气体密度为II途径混合气体密度的二分之一

【例3】将装有1 mol HI的容器密封并加热，部分HI分解成H2和I2 (g)并达到化学平衡，此时I2 (g)的体积分数为x%，若在该容器中加入2 mol HI后密封，加热到相同温度使之达到平衡，设此时I2的体积分数为y%，则x与y的关系为（）

A．B．C．D．

③恒温恒压时，对于所有的可逆反应，用“一边倒”的方法将各种投料方式换算为同一边的物质，若各物质的物质的量成比例，则两平衡等效。

此种情况下，两等效平衡状态中，各组分的百分含量，物质的量，物质的量浓度。

【例1】Ｉ．恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：

Ａ（气）＋Ｂ（气）Ｃ（气）

(1) 若开始时放入1 mol A和1 mol B，到达平衡后，生成a mol C，这时Ａ的物质的量为mol；

(2) 若开始时放入3 mol A和3 mol B，到达平衡后，生成Ｃ的物质的量为mol；

(3) 若开始时放入x mol A、2 mol B和1 mol C，到达平衡后，A和C的物质的量分别是y mol和3a mol，则x= mol，y= mol。平衡时，B的物质的量

（甲）大于2 mol （乙）等于2 mol

（丙）小于2 mol （丁）可能大于、等于或小于2 mol

作出此判断的理由是

(4) 若在(3)的平衡混合物中再加入3 molC，待再次到达平衡后，C的物质的量分数是

II．若维持温度不变，在一个与(Ｉ)反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应

(5) 开始时放入1 mol A和1 mol B到达平衡后生成b mol C。将b与(1)小题中的a进行比较

（甲）ab （丙）a=b （丁）不能比较a和b的大小

作出此判断的理由是