等效平衡的类型及解题思路

化学平衡中的等效平衡的类型及解题思路

[等效平衡的概念]

相同条件下，同一可逆反应体系，不管从正反应开始，还是从逆反应开始，达到平衡时，任何相同物质的含量(体积分数、质量分数或物质的量分数)都相同的化学平衡互称等效平衡。可分为“全等效”平衡和“相似等效”平衡。判断等效平衡的方法：使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物，然后观察有关物质的数量是否相当。[等效平衡的类型]

在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应，起始时加入物质的物质的量不同，达平衡时的状态规律如下表：

[各种不同类型的等效平衡的解题思路]

一、恒温恒容(定T、V)的等效平衡

1．在定T、V条件下，对于反应前后气体体积改变的反应：若改变起始加入情况，只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡时左右两边同一边物质的物质的量与原平衡相同，则二平衡等效。

2．在定T、V条件下，对于反应前后气体体积不变的反应：只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡相同，则二平衡等效。

二、恒温恒压(定T、P)的等效平衡

在定T、P条件下：若改变起始加入情况，只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡时左右两边同一边物质的物质的量之比。

即：对于反应前后气体体积发生变化的可逆反应而言，恒容容器中要想达到同一平衡状态，投料量必须相同；恒压容器中要想达到同一平衡状态，投料量可以不同，但投入的比例得相同。

例1．在一个固定体积的密闭容器中，加入2molA和1molB，发生反应2A(g)＋B(g) 2C(g)，达到平衡时，C的物质的量浓度为K mol/L，若维持容器体积和温度不变，按下列配比作为起始物质， A．4 molA+2 molB B．2 molA+1 molB+2 molC C．2 molC+1 molB D．2 molC E．1 molA+ molB+1 molC

①达到平衡后，C的物质的量浓度仍是K mol/L的是（ DE ）

② A项平衡时，c(C)与2K mol/L的关系

分析：→

扩大一倍若平衡不动，则[C]＝2K mol/L，现右移∴>2K mol/L

③平衡时各选项中C的平衡浓度c(C)的大小顺序。

分析：C项，相当于D、E项达平衡基础上，再加1molB，右移，c(C)增大，

A＝B>C>D＝E

④若令a、b、c分别代表初始加入的A、B、C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，填写：

Ⅰ若a＝0，b＝0，则c＝__2___。

Ⅱ若a＝，b＝0，则，c＝。

Ⅲa、b、c的取值必须满足的一般条件是（用两个方程式表示，一个只含a、c，另一个只含b、c）：_a＋c＝2___；___b＋c/2＝1____。

解析：a molA+b molB+c molC 等价转化→a molA+b molB+(c molA+c/2 molB)

例2．可逆反应2A(g)＋3B(g) xC(g)＋4D(g)。若按下列两种配比：①、、、；②a molA 、

b molB 、、将它们放入一个容积不变的密闭容器中，保持温度不变，达到平衡后，C 的百

分含量相同，则a ＝，b ＝，方程式中C 的计量数为_2_。

解析： 2A(g) ＋ 3B(g) ＝ xC(g) ＋ 4D(g)

等价转化 (2

x ×+ (2×+ 以A 计：a mol b molB

等价转化 (

2

x ×a + (2×a + ∴2x ×+＝2x ×a + 2×+＝2×a + 得x ＝2、a ＝

同理：x ＝2代入，以B 计 得b ＝

验证： 2A(g) ＋ 3B(g) ＝ 2C(g) ＋ 4D(g)

等价转化 2 4

等价转化 2 4

另：若△V ＝0，直接看出x ＝1，再由投料比求出a 、b

例3．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：H 2(g)＋

Br 2(g)2HBr(g),已知加入1molH 2和2molBr 2时，达到平衡后生成a molHBr （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 H 2 Br 2

HBr

已知 1

2 0 a 1

2 4 0 2a 2

0 1 3 m n （n ≥2m ） 2n －4m （n －m ）a

解析：放大缩小模型，可知对H 2(g)＋Br 2(g)→2HBr(g)，1molH 2＋2molBr 2与k molH 2＋

2k molBr 2在同温同压下一定可达“等百分含量”即等效平衡，后者平衡时生成了ka molHBr

H 2(g)＋Br 2(g)→2HBr(g)

1 2 a

k 2k ka

① 即k ＝2，∴HBr ：2a mol

② 即k ＝，需＋1molBr 2 等价转化∽ ――应达到

而1molHBr ∽ ＋ 起始等效

∴＋1molBr 2 ∽ 0 molH 2＋＋1molHBr （比较得出）

③ 设最初m molH 2＋n molBr 2＋x molHBr

而x molHBr ∽ 21x molH 2＋2

1x molBr 2 ∴m molH 2＋n molBr 2＋x molHBr ∽ （m ＋

21x ）molH 2＋（n ＋21x ）molBr 2 且（m ＋21x ）∶（n ＋21x ）＝1∶2平衡时生成（m ＋2

1x ）a mol HBr 解得x ＝2(n －2m )

∴x 代入（m ＋2

1x ）a （即现在的k ）＝（n －m ）a 例4.向体积不变的密闭容器中充入2 mol N 2和6 mol H 2，一定条件下发生反应：

N 2（气）+ 3 H 2（气） 2 NH 3（气），平衡时混合气共7 mol ．令a 、b 、c 分别代表N 2、

H 2、NH 3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 ＝ 4 ．