等效平衡专题教案

一、复习预习

1、化学平衡移动原理的内容是什么

2、影响平衡移动的外界因素有哪些

二、知识讲解

考点1等效平衡定义

对同一可逆反应，在一定条件下（常见的为恒温恒容或恒温恒压），起始投料方式不同（从正、逆或中间等方向开始），若达到的化学平衡同种物质的百分含量均相同，这样的平衡状态互称为等效平衡。

考点2等效平衡的常见分类和状态

以如下反应为例：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)

（1）如果m+n≠p+q

①恒温恒容：使用极限转化分析法，一边倒后相同起始物质的物质的量相等。达到平衡后各物质浓度相等，百分含量相等，体积没变化，压强没有变化，达到平衡后正逆反应速率相同。唯一不同的是根据投料方式的不同会导致反应热不同。

②恒温恒压：一边倒后相同起始物质的物质的量之比相等。达到平衡后各物质浓度相等，百分含量相等，体积可有变化，压强没有变化，达到平衡后正逆反应速率相同。根据投料的量和方式的不同会导致反应热不同。

（2）如果m+n=p+q

③一边倒后相同起始物质的物质的量之比相等。恒温恒压的话，达到平衡后体积未必相等；恒温恒容的话，除了体积相等，达到平衡后各物质浓度、压强、正逆反应速率都可能不同。两种情况下反应热根据投料的量和方式的不同而不同。比较见下表1.

等效平衡解题建模过程

对于反应N 2(g)＋3H 2(g)2NH 3(g)，按照①、②、③的投料方式进行反应，

（1）恒温恒容下，则所能达到等效平衡的状态为：①=②≠③。

③为①或②、④进行加压后的情况，对于这种△vg<0的情况,压强增大,平衡向正方向 移动, N 2转化率升高。

（2③。 2(g)

（3基于上面几种类型的建模过程，对照表1

三、例题精析

【例题1】

3和2PCl 1.0molP Cl 3和0.4mol 【答案】C

【解析】此题属于恒温恒容，△Vg ﹤0。移走后，相当于一开始就是1.0mol PCl 3和0.5mol Cl 2在反应。若平衡不移动，PCl 5为0.2 mol 。若用虚拟隔板将体积压缩为一半，则移走前后互

为等效平衡。实际情况是要把隔板抽掉，压强变小，平衡左移，选C。

【例题2】

【题干】温度为T时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0 molPCl 5，反应PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2

下列说法正确的是

A．反应在前50 s的平均速率为v（PCl3）=0.0032 mol•L-1•s-1

B．保持其他条件不变，若升高温度，平衡时，c（PCl3）=0.11 mol•L-1，则反应为放热反应

C.相同温度下，起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2，达到平衡前v(正)＞v(逆)

D.相同温度下，起始时向容器中充入 2.0molPCl3、2.0molCl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%

【答案】C

【解析】此反应初始平衡状态用三行式分析如下：

PCl 5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)

C0（mol/L） 0.5 0 0

C变（mol/L） 0.1 0.1 0.1

C平（mol/L） 0.4 0.1 0.1

A、由表中数据可知50s内，△n（PCl3）=0.16mol，

根据v=

△n

V

△t

计算v（PCl3）；

B、由表中数据可知，平衡时n（PCl3）=0.2mol，保持其他条件不变，升高温度，平衡时，c（PCl3）=0.11 mol/L，则n′（PCl3）=0.22mol，根据平衡时n（PCl3），判断平衡移动方向，升高温度平衡向吸热反应方向移动；

C.先求得平衡常数K=（0.1）2/0.4=0.025，再求相同温度下，更换投料方式后的浓度商Qc=（0.1）2/0.5=0.02, Qc﹤K,相当于在原来的平衡基础上增大了反应物的浓度（原平衡状态即为参照系），正逆反应速率均增大，要达到新的平衡分子应减小，分母应增大，平衡向正反应方向移动，达到平衡前v(正)＞v(逆)。

D.本题原平衡中PCl5的转化率为20%，采用一边倒的极限转化分析，若投料方式从逆向开始，则转化率为80%。先建立原容器体积的两倍的模型，可得等效平衡的参照系，再把容器压缩为原容器，则平衡向逆反应方向移动，PCl3的转化率应大于80%。

【例题3】

【题干】向体积不变的密闭容器中充入2 mol N2和6 mol H2，一定条件下发生反应：N2(g)

＋3H 2(g)2NH3(g)，平衡时混合气体共7 mol。令a、b、c分别代表N2、H2、NH3起始加入的物质的量，维持温度不变，使达到平衡时各成分的百分含量不变。则：

(1)若a＝0，b＝0，则c＝；

(2)若a＝0.7，b＝2.1，则：①c＝②这时反应向进行；

③若要维持反应开始时即向该反应方向进行，c的取值范围是；

(3)欲使起始反应维持向正方向进行，则b的取值范围是。

【答案】⑴c＝4；(2) ① c＝2.6，②起始量5.4mol(0.7mol＋2.1mol＋2.6mol) ﹤7mol，向生成气体更多物质的量的逆向进行。③为了维持反应开始向逆向进行，c：1

【解析】根据题意，可以列三行式求得达到平衡时平衡时各成分的物质的量，设平衡时N2转化了x mol，

N 2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

n0 （mol） 2 6 0

n变（mol）x 3x 2x

n平（mol）2－x 6－3x 2x

依题意：(2－x)＋(6－3x)＋2x＝7，x＝0.5。

该题属于恒温恒容，△Vg≠0，一边倒后跟起始投料量完全一致时才能够达到等效平衡。可利用极限转化（极转）的思维进行分析。

N 2 ＋ 3H22NH3

n（原始投料/mol） 2 6 0

n（其他投料/mol） a b c

n（等效平衡投料/mol）a+c/2=2 b+3c/2=6 0

n（平衡投料/mol） 1.5 4.5 1

n（逆向投料/mol） 0 0 4

解得（1）c＝4；(2) ① c＝2.6，②起始量5.4mol(0.7mol＋2.1mol＋2.6mol) ﹤7mol，向生成气体更多物质的量的逆向进行。③为了维持反应开始向逆向进行，c：1

4.5

四、课堂运用

【基础】

1.在一密闭的容器中充入2 mol A和1 mol B发生反应：2A(g)＋B(g)→xC(g)，达到平衡后，C的体积分数为w%；若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量A：0.6mol、B：0.3 mol、C：1.4 mol充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为w%，则x的值为( )

A、只能为2

B、只能为3

C、可能为2，也可能为3

D、无法确定

【答案】C

【解析】包括两种情况。若x等于3，则这一反应是一个前后气体体积不变的类型，因此只