等效平衡教案

TTE 五星级专题系列

化学等效平衡

等效平衡问题：对于同一可逆反应，在同一相同条件下，无论反应是从正反应开始、还是从逆反应开始或从中间态开始，以一定的配比投入物质，则可以达到相同的平衡状态。

例如，在同一相同条件下：N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

配比1（单位mol）： 1 3 0

配比2（单位mol）：0 0 2

配比3（单位mol）：0.5 1.5 1

以上3种配比投入物质，可以达到相同的平衡状态。在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含

．．．量．（体积分数、物质的量分数、质量分数等）均相同.

一、等效平衡概念

在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量（体积分数、物质的量分数、质量分数等）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。

注意：（1）外界条件相同：①恒温、恒容，②恒温、恒压。

（2）“等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同：“等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数（或体积分数）对应相同，各组份的浓度、物质的量、反应的速率、压强等可以不同。

（3）平衡状态只与始态有关，而与途径无关，只要物料相当，就达到相同的平衡状态。

二、等效平衡的分类和判断方法

（一）：恒温、恒容条件下对反应前后气体分子数发生变化的反应（即△V≠0的体系）：

判断方法：极值等量即等效

恒温、恒容时，根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，反应物（或生成物）中同一组分的物质的量完全相同，则互为等效平衡。此时一般不考虑反应本身的特点，计算的关键是换算到同一边后各组分要完全相同。

特点：两次平衡时各组分的百分含量、物质的量、浓度均相同（全等平衡）.

【例1】定温定容下，可逆反应N2(g) +3H2(g)2NH3(g)按下列四种不同投料方式达到平衡后，N2的体积分数都相等，请填写下面的空格。

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 平衡时n（NH3）/mol 起始量（投料1）/ mol： 1 3 0 a

等效于（投料2）/ mol：0

等效于（投料3）/ mol：4/3

等效于（投料4）/ mol： a b c

a、b、c取值必须满足的一般条件是（用两个方程式表示，其中一个只含a和c，另一个只含b和c）：、。

（二）：恒温、恒容条件下对反应前后气体分子数不发生变化的反应（即△V=0的体系）：

判断方法：极值等比即等效

恒温、恒容时，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，不同的投料方式如果根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，只要反应物（或生成物）中各组分的物质的量的比例相同，即互为等效平衡。此时的反应特点是无体积变化，计算的关键是换算到同一边后各组分只需要物质的量之比相同即可。

特点：两次平衡时各组分的百分含量相同，但物质的量、浓度按比例变化（等比平衡）. 【例2】定温定容下，可逆反应H 2(g) + I 2(g)2HI(g)按下列四种不同投料方式达到平衡后，H 2的体积

分数都相等，请填写下面的空格。

H 2(g) + I 2(g)

2HI(g)

平衡时n （HI ）/mol

起始量（投料1）/ mol ： 1 2 0 a 等效于（投料2）/ mol ： 0 1 等效于（投料3）/ mol ： 0 1 等效于（投料4）/ mol ： a b c a 、b 、c 取值必须满足的一般条件是 。 练习：在一个固定容积的密闭容器中，保持一定的温度进行以下反应：

)

g (Br )g (H 2 )g (HBr 2 已知加入1mol H 2和2mol Br 2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，对下列编号①～③的状态，填写下表中的空白。

（三）恒温、恒压条件下： 判断方法：极值等比即等效

在恒温恒压时，可逆反应以不同的投料方式进行反应，如果根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，只要反应物（或生成物）中各组分的物质的量的比例相同，即互为等效平衡。

特点：两次平衡时各组分的百分含量、浓度相同，但物质的量按比例变化（等比平衡）.

【例3】在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中，保持一定的温度和压强，进行以下反应：N 2(g) +3H 2(g)

2NH 3(g)。已知加入1molN 2和4molH 2时，达到平衡后生成amol ，在相同温度、压强下，保持

起始状态时物质的量

n （mol ） H 2 Br 2 HBr 平衡时HBr 的物质的量n （mol ）

已知

编号

1 2 0 a ① 2 4 0 ② 1 0.5a ③ m

g(g ≥2m)

平衡时各组分的体积分数不变。请填写下面的空格。

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 平衡时n（NH3）/mol 起始量（投料1）/ mol： 1 4 0 a

等效于（投料2）/ mol： 1.5 6 0

等效于（投料3）/ mol： 1 0.5a

等效于（投料4）/ mol：m g（g≥4m）

【例4】在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中，保持一定的温度和压强，进行以下反应：N2(g) +3H2(g)2NH3(g)。已知加入1molN2和3molH2时，达到平衡后生成amol，在相同温度、压强下，保持平衡时各组分的体积分数不变。请填写下面的空格。

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 平衡时n（NH3）/mol 起始量（投料1）/ mol： 1 3 0 a

等效于（投料2）/ mol： 2 6

等效于（投料3）/ mol： 1

等效于（投料4）/ mol： a b c

a、b、c取值要满足的条件是：

由上述讨论可知，最初投料方式与化学方程式计量系数比不一致时，各投料方式中的结果都是唯一值，而如果最初投料方式与化学方程式计量系数比一致时，各投料方式中的结果不一定是唯一值。

练习：1、（2003年江苏卷）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)

(1)若开始时放入1molA和1molB，达到平衡后，生成a molC，这时A的物质的量

为mol

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

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

甲：大于2mol 乙：等于2mol

丙：小于2mol 丁：可能大于、等于或小于2mol

做出此判断的理由是

(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC，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（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1molA和1molB到达平衡后生成bmolC。将b与(1)小题中的a进行比较。

甲：a＜b 乙：a＞b

丙：a＝b 丁：不能比较a和b的大小

做出此判断的理由是。

2、(2007年高考理综四川卷)向某密闭容器中充入1 mol CO和2 mol H2O(g)，发生反应：CO＋

H2O(g)催化剂

CO2＋H2。当反应达到平衡时，CO的体积分数为x。若维持容器的体积和温度不变，超始物

质按下列四种配比充入该容器中，达到平衡时CO的体积分数大于x的是( )