等效平衡原理、规律及应用完美版

〖目标与要求〗

运用对比的方法掌握等效平衡的基本原理规律和计算方法

〖内容与要点〗

等效平衡原理、规律、例题和习题

一、等效平衡原理

在一定条件下（定温定容或定温定压），对于同一可逆反应，不管从正反应开始，还是从逆反应开始，只是起始时加入物质的情况不同，而达到平衡时，任何相同组分的含量均相同，这样的化学平衡互称为等效平衡。

由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关。因而，同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同，则可形成等效平衡。

如，常温常压下，可逆反应：

2SO2 + O2 2SO2

①2mol 1mol 0mol

②0mol 0mol 2mol

③

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折算成同一方向的反应物，对应各组分的物质的量均相等(如将②、③折算为①)，因此三者为等效平衡。

二、等效平衡规律

①在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体分子数改变的可逆反应只改变起始时加入物质的物质的量，如通过可逆反应的化学计量数比换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。

②在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要反应物(或生成物)的物质的量的比值与原平衡相同，则两平衡等效。

③在恒温、恒压下，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相同，则达平衡后与原平衡等效。反之，等效平衡时，物质的量之比与原建立平衡时相同。

三、等效平衡投料方案的设计

(1)“站点法”设计恒温恒容下的等效平衡

3H2 + N2 2NH3

A 4 1 0

中途站 B

: a b c

平衡站 P [] [] []

中途站 C

: a’ b’ c’

终极站 D 0 2

显然,从初始到平衡态的过程中,反应要经历中间的许多站点 B、C... 若以此站点值为起始投料方案,都能建立等效平衡.

A和D 是达到平衡站点(P)两个极端.A 站点要经正向右移而达到平衡点P; D 站点要经逆向左移而达到平衡点P. 该例中,H2的取值在4mol-1mol之间.

从一个站点到另一个站点各物质的变化量之比等于化学方程式计量数之比.如有:

(4-a):(1-b): (0+c)＝3:1:2 (1+a’): (0+b’):2-c’)＝3:1:2 等等.

(2) “扩缩法”设计恒温恒压下的等效平衡

恒温恒压下,将各物质的量增扩(或减缩)同样倍数都能建立相同的平衡态.因恒压,气体总体积要随之扩大(或缩小)相应的倍数,致使气体浓度没变,平衡没发生移动,所以这样建立的都是等效平衡。

另一思路是用“并盒法”，恒温恒压下，将反应达到平衡的两个小盒并合为一个大盒，则大盒与小盒为等效平衡。如图所示：

四、等效平衡例题

题型1：一般可逆反应在恒温、恒容条件下建立等效平衡

【例1】在一个体积固定的密闭容器中加入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a mol·L－1。若维持容器体积和温度不变，按下列四种配比作为起始物质，达到平衡后，C的浓度仍为a mol·L－1的是（）

A．4molA＋2molB

B．2molA＋1molB＋3molC＋1molD

C．3molC＋1molD＋1molB

D．3molC＋1molD

【解析】等效平衡的含义：在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后，任何相同组分的百分含量（体积分数、物质的量分数等）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。此题应用规律①

假设2 mol A和1 mol B能够完全反应，则应生成3molC＋1molD，所以如果维持容器体积和温度不变，开始时向容器中加入3molC＋1molD，达到平衡时，与原平衡是等效平衡，则C的浓度仍为a mol·L－1。所以正确答案为D。

题型2：可逆反应在恒温、恒压条件下建立等效平衡

【例2】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：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) mol A+ B+1 mol C + 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+ 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】此题为规律②和③的应用. ⑴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)．