等效平衡的基本原理和计算方法

运用对比的方法掌握等效平衡的基本原理和计算方法

一、定义

同一可逆反应，一定条件下，当改变起始时反应物或生成物物质的量或物质的量浓度，达到平衡时，混合物中各组分的百分组成相等，这样的平衡称等效平衡。

注意：等效平衡要求平衡时各物质的百分含量相等，它们的物质的量浓度不一定相等。

二、规律和技巧

1．恒温恒容时

（1）在恒温恒容时，若是反应前后气体分子数不变的反应，当起始反应物或生成物的物质的量通过化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量的比例与原平衡各物质的量的比例相同时，则建立等效平衡。

如反应H2+I2（气）2HI 在（E）、（F）时建立等效平衡

（E）起始时加入：1molH2+2molI2n(H2)：n(I2)=1:2

（F）起始时加入2mol I2和4molHI

按方程式，把HI转化为转化成H2和I2各2mol，再加上加入的2molI2，相等于加入

2molH2+4molI2, n(H2)∶n(I2)=1∶2.故在（E）、（F）时建立等效平衡

此时，在两个平衡中，各物质的百分含量（各物质的质量百分含量m%、各物质的物质的量的百分含量n%、各气体的体积百分含量v%）、各物质的物质的量浓度c、各物质的转化率α等均完全相同。但各物质的物质的量n、物质的质量m、各气体的体积V不一定相同。如（E）、（F）时，（F）时相当于加入的物质为2molH2+4molI2，是（E）时加入物质的2倍，故（F）平衡的各物质的n、m、V都是（E）平衡对应物质的2倍。

（2）恒温恒容时，对一般的可逆反应，当起始反应物或生成物的物质的量通过化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同时，则建立等效平衡。

如反应2SO2+O2 2SO3在（A）、（B）条件时建立等效平衡

（A）起始时加入：2molSO2 + 1molO2

（B）起始时加入：2molSO3

此时的两个平衡完全相同，因此也叫等同平衡。在这两个平衡中，各物质的百分含量（各物质的质量百分含量m%、各物质的物质的量的百分含量n%、各气体的体积百分含量v%、）、物质的量n、物质的质量m、各气体的体积V、各物质的物质的量浓度c、各物质的转化率α等均完全相同。

2．在恒温恒压下

当起始反应物或生成物的物质的量通过化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量的比例与原平衡各物质的量的比例相同时，则建立等效平衡。

如反应2SO2+O2 2SO3在（C）、（D）时建立等效平衡

（C）起始时加入：1molSO2 + 1molO2

（D）起始时加入：2molSO2 + 2molO2

【例1】将3 mol A和1 mol B混合于一体积可变的密闭容器P中，以此时的温度、压强和

体积作为起始条件，发生了如下反应：3A(g)+B(g) 达到平衡时C的浓度为w mol·L-1。

回答⑴～⑸小题：

(1)保持温度和压强不变，按下列四种配比充入容器P中，平衡后C的浓度仍为w mol·L-1的是( )

(A)6 mol A+2 mol B

(B)3 mol A+1 mol B十2 mol C，

(C)2 mol C+1 mol B+1 mol D

(D)1 mol C+2mol D

(2)保持原起始温度和体积不变，要使平衡后C的浓度仍为w mol·L-1，应按下列哪种配比向容器Q中充入有关物质( )

(A)3 mol A+1 mol B

(B)4 mol C十2 mol D

(C)1.5 mol A+0.5mol B+1 mol C +0.5 mol D

(D)以上均不能满足条件，

(3)保持原起始温度和体积不变，若仍按3 mol A和1 mol B配比在容器Q中发生反应，则平衡时C的浓度和w rml·L-1的关系是( )

(A)＞w(B)＜w(C)= w(D)不能确定

(4)将2 mol C和2 mol D按起始温度和压强充入容器Q中，保持温度和体积不变，平衡时C的浓度为V mol·L-1，V与w和叫的关系是( )

(A) V＞w(B) V＜w(C) V=w(D)无法比较

(5)维持原起始温度和体积不变，按下列哪种配比充入容器Q可使平衡时C的浓度为V mol·L-1 ( )

(A)1 mol C+0.5 m01 D ．

(B)3 mol A+2 mol B

(C)3 mol A+1 mol B+1 mol D

(D)以上均不能满足条件

解析⑴略：答案为（A ）

⑵ 因容器P 的体积可变，且正反应是体积缩小的反应，故相当于加压．而现在容器

Q 体积不变，条件不同了，不属等效平衡，无法判断．答案为(D)．

⑶本题所述条件相当于减压，平衡向逆反应方向移动，C 的浓度降低．答案为(B)．

⑷温度、体积不变时2mol C 和1 mol D 反应与3 mol A 和1 mol B 相当，属等效平

衡．再加1 mol D 时平衡将向左移动，V

⑸恒温恒容下n (A)=3 mol 和n(B)=1 mol 或n(C)=2 mol 和n(D)=1 mol 时均为同一平衡

状态，属等效平衡．答案为(C)．

【例2】某温度下向1L 密闭容器中充入1mol N 2和3 mol H 2，使反应N 2+3H 2NH 3达平衡，平衡混合气中N 2、H 2、NH 3的浓度分别为M 、N 、G(mol ／L)．如果温度不变，只改变初始物质的加入量，要求M 、N 、G 保持不变，则N 2、H 2、NH 3的加入量用x 、y 、z 表示时应满足的条件是：

①若x=0，y=0，则z= ；

②若x=0.75 mol ，则y= ，z= ；

③x 、y 、z 取值必须满足的一般条件是(用含x 、y 、z 方程表示，其中一个含x 、z ，另一 个含y 、z) 。

若将上述条件改为恒温、恒压，其它均不变，则

a ．若x=0，y=0，则z= ；

b ．若x=0.75 mol ，则y= ，z= ；

c ．x 、y 、z 取值必须满足的一般条件是 。

解析 因2 mol NH 3完全分解时可得到1 mol N 2、3 mol H 2，故向同一容器中加入2 mol NH 3与加入l mol N 2、3 mol H 2的混合气的起始浓度状态完全相同。

①z=0，y=0时，N 2、H 2的物质的量为0，z=2 mol ．

②z=0.75 mol 可认为是N 2有0.25 mol 已反应掉，同时消耗H2为0.75 mol ，生成NH 3 为0.5 mol ，故而y=3-0.75=2.25( mol)，z=0.5 mol 。

③依上述思路知，生成z mol NH 3时必消耗

2z mol N 2，23z mol H 2，故而 12=+z x 32

3=+z y 如上述条件改为恒温、恒压，其它均不变时，只要n(N 2)︰n(H 2)=1︰3，n(NH 3)为任意