等效平衡解題技巧及訓(xùn)練

1、等效平衡解題技巧 一、概念 等效平衡：在一定條件（恒溫恒容或恒溫恒壓）下，同一可逆反應(yīng)體系，不管是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，在達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時，任何相同組分的百分含量（體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)等）均相同，這樣的化學(xué)平衡互稱等效平衡（包括“相同的平衡狀態(tài)”）。 概念的理解： （1）外界條件相同：通?？梢允呛銣?、恒容，恒溫、恒壓。 （2）“等效平衡”與“完全相同的平衡狀態(tài)”不同：“完全相同的平衡狀態(tài)” 是指在達(dá)到平衡狀態(tài)時，任何組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)（或體積分?jǐn)?shù)）對應(yīng)相等，并且反應(yīng)的速率等也相同，但各組分的物質(zhì)的量、濃度可能不同。而“等效平衡”只要求平衡混合物中各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)（或體積分?jǐn)?shù)）

2、對應(yīng)相同，反應(yīng)的速率、壓強(qiáng)等可以不同 （3）平衡狀態(tài)只與始態(tài)有關(guān)，而與途徑無關(guān)，（如：無論反應(yīng)從正反應(yīng)方向開始，還是從逆反應(yīng)方向開始投料是一次還是分成幾次反應(yīng)容器經(jīng)過擴(kuò)大 縮小或縮小 擴(kuò)大的過程，）只要起始濃度相當(dāng)，就達(dá)到相同的平衡狀態(tài)。 二、等效平衡的分類 在等效平衡中比較常見并且重要的類型主要有以下三種： I類：恒溫恒壓下對于氣體體系等效轉(zhuǎn)化后，若反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。II類：恒溫恒容時對于反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的反應(yīng)來說（即V0的體系）：等價轉(zhuǎn)化后，對應(yīng)各物質(zhì)起始投料的物質(zhì)的量與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。 III類：恒溫恒容時對于反應(yīng)前后

3、氣體體積沒有變化的反應(yīng)來說（即V=0的體系）：等價轉(zhuǎn)化后，只要反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。 解題的關(guān)鍵，讀題時注意勾畫出這些條件，分清類別，用相應(yīng)的方法求解。我們常采用“等價轉(zhuǎn)換”的方法，分析和解決等效平衡問題 等價轉(zhuǎn)換：通過可逆反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比換算成化學(xué)方程式的同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量三、例題解析一 、 恒溫恒壓時，改變起始時加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，只要按化學(xué)計量數(shù)之比換算成化學(xué)方程式的同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，達(dá)到平衡狀態(tài)后與原平衡等效。 例1：如圖所示，在一定溫度下，把2體積N2和6體積H2通入一個帶有活塞的容積可變的容器中，活塞的一端與大氣

4、相通，容器中發(fā)生以下反應(yīng)： （正反應(yīng)放熱），若反應(yīng)達(dá)到平衡后，測得混合氣體的體積為7體積。據(jù)此回答下列問題： （1） 保持上述反應(yīng)溫度不變，設(shè)a、b、c分別代表初始加入的N2、H2和NH3的體積，如果反應(yīng)達(dá)到平衡后混合氣體中各氣體的體積分?jǐn)?shù)仍與上述平衡相同，那么： 若a=1，c=2，則b=_。在此情況下，反應(yīng)起始時將向_（填“正” 或“逆”）反應(yīng)方向進(jìn)行。 若需規(guī)定起始時反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，則c的取值范圍是_。 （2）在上述裝置中，若需控制平衡后混合氣體為6.5體積，則可采取的措施是_，原因是_ _。 二、 恒溫恒容時，分兩種狀況：1. 恒溫恒容時，對于化學(xué)反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的可逆反應(yīng)

5、，只改變起始加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，如果轉(zhuǎn)換后的同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡的相同，則兩平衡等效。 例2：在一定溫度下，把2mol SO2和1mol O2通入一定容積的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)2SO2 + O22SO3 ，當(dāng)此反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時反應(yīng)混合物就處于化學(xué)平衡狀態(tài)。現(xiàn)在該容器中維持溫度不變，令a、b、c分別代表初始時加入的SO2、 O2 、SO3的物質(zhì)的量（mol），如果a、b、c取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的相互關(guān)系，才能保證達(dá)到平衡狀態(tài)時，反應(yīng)混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡完全相同。請?zhí)羁眨?（1）若a = 0，b = 0，則c =_。 （2）若a = 0.5，則b =_，

6、c =_。 （3）a、b、c的取值必須滿足的一般條件是_，_。（請用兩個方程式表示，其中一個只含a和c，另一個只含b和c） 2. 在恒溫恒容下，對于反應(yīng)前后氣體體積不變的可逆反應(yīng)，只要轉(zhuǎn)換反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量之比與原平衡的相同，則兩平衡等效。例3：在一個固定容積的密閉容器中，保持一定的溫度進(jìn)行以下反應(yīng)：H2（g）+ Br2 (g） 2HBr（g）。已知加入1mol H2和2mol Br2時，達(dá)到平衡后生成a mol HBr（見下表已知項），在相同條件下，且保持平衡時各組分的體積分?jǐn)?shù)不變，對下列編號AC的狀態(tài)，填寫下表中的空白。 已知編號起始狀態(tài)物質(zhì)的量（mol）平衡時HBr的物質(zhì)的量（

7、mol）H2Br2HBra120A240B10.5aCmn（n2m）針對訓(xùn)練： 1、在t時，向2L密閉容器中放入1molA和1molB，發(fā)生下列反應(yīng)： A（g）+B（g） C（g）+2D（g），平衡時C的含量為m%，保持其他條件不變，若按下列 配比將物質(zhì)放入容器中達(dá)到平衡時，C的含量仍為m%的是（） A、2molA和1molB B、2molD和A、B、C各1mol C、1molC和2molD D、1molC和1molD 2、在一個固定體積的密閉容器中，加入2mol A和1mol B，發(fā)生反應(yīng)： 2A(g)B(g) 3C(g)D(g) 達(dá)平衡時，c (C)W mol/L。若維持容器內(nèi)體積和溫度不

8、變，按 下列四種配比作起始物質(zhì)，達(dá)平衡后，C濃度仍為W mol/L的是（） （A）1mol A0.5mol B1.5mol C0.5 D （B）2mol A1mol B3mol C1mol D （C）3mol C1mol D1mol B （D）3mol C1mol D 3、在一恒溫恒容密閉容器中，A、B氣體可建立如下平衡：2A(g)+2B(g)C(g)+3D(g)現(xiàn)分別從兩 條途徑 建立平衡：. A、B的起始量均為2mol；. C、D的起始量分別為2mol和6mol。下列敘述不正確的是：（） A、兩途徑最終達(dá)到平衡時，體系內(nèi)混合氣體的百分組成相同 B、兩途徑最終達(dá)到平衡時，體系內(nèi)混合氣體的百分

9、組成不同 C、達(dá)到平衡時，途徑的 和途徑體系內(nèi)混合氣體平均相對分子質(zhì)量相同 D、達(dá)到平衡時，途徑的氣體密度為途徑密度的1/2 4、在一個1L的密閉容器中，加入2molA和1molB ，發(fā)生下述反應(yīng)： 2A(g)+2B(g) 3C(g)+D(g)達(dá)到平衡時，C的濃度為1.2mol/L , C的體積分?jǐn)?shù)為a% 。 維持容器的體積和溫度不變，按下列配比作為起始物質(zhì)，達(dá)到平衡后，C的濃度仍是1.2mol/L的 是 （） A、3mol C+1mol D B、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol D C、1mol A+0.5mol B+1.5mol C D、4mol A+2mol

10、 B 5、在一固定容積的密閉容器中充入2molA和1molB，發(fā)生反應(yīng)：2A(氣)+B(氣) xC(氣),達(dá)到平 衡后，C的體積分?jǐn)?shù)為W%。若維持容器體積和溫度不變，按0.6molA、0.3molB和1.4molC為起始物質(zhì)，達(dá)到平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)仍為W%，則x值為（） A、1 B、2 C、3 D、4 6、在一個1L的密閉容器中，加入2molA和1molB ，發(fā)生下述反應(yīng)： 2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g)達(dá)到平衡時，C的濃度為1.2mol/L , C的體積分?jǐn)?shù)為a% 。維持容器的壓強(qiáng)和溫度不變，按下列配比作為起始物質(zhì)，達(dá)到平衡后，C的濃度仍是1.2mol/L（或C的體積分?jǐn)?shù)仍是a

11、%）的是 （ ） A、3mol C+1mol D B、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol D C、1mol A+0.5mol B+1.5mol C D、4mol A+2mol B 7、在恒溫、恒壓的條件下，向可變?nèi)莘e的密閉容器中充入3LA和2LB，發(fā)生如下反應(yīng)： 3A（氣）+2B（氣） xC（氣）+yD(氣) 達(dá)到平衡時，C的體積分?jǐn)?shù)為m%。若維持溫度壓強(qiáng)不變，將0.6LA 、0.4LB、4LC、0.8LD作為 起始物質(zhì)充入密閉容器中,達(dá)到平衡時C的體積分?jǐn)?shù)仍為m%,則X、Y的值分別為 （） A x=3y=1B x=4 y=1 C x=5y =1D x=10y=2

12、8、在一個容積固定的密閉容器中充入1molHI，建立如下平衡：H2（g）+I2 （g） 2HI（g），測得HI的轉(zhuǎn)化率為a%。其他條件不變，在上述平衡體系中再充入1molHI，待平衡建立時HI的轉(zhuǎn)化率為b%，則a、b的關(guān)系為 （） A.ab B.ab C.a=bD.無法確定 9、一個真空密閉恒容容器中盛有1molPCl5，加熱到200發(fā)生如下反應(yīng)： PCl5(g)PCl3 (g)+Cl2 (g) ，反應(yīng)達(dá)到平衡時，混合氣體中PCl5，所占體積分?jǐn)?shù)為M%，。若同一溫度的同一容器中，最初投入2 molPCl5，反應(yīng)達(dá)平衡時，混合氣體中PCl5，所占體積分?jǐn)?shù)為N%。則M和N的關(guān)系是 () (A)MN

13、(B) M=N (C) M N(D)無法確定 10、已知甲為恒溫恒壓容器，乙為恒溫恒容容器。兩容器中均充入2mol SO2、1mol O2，初始時兩容 器的溫度體積相同。一段時間后反應(yīng)達(dá)到平衡，為使兩容器中的SO2在平衡混合物的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相同，下列措施中可行的是（ ） A向甲容器中充入一定量的氦氣 B向乙容器中充入一定量的SO3氣體 C升高乙容器的溫度 D增大甲容器的壓強(qiáng) 11、有兩個密閉容器A和B，A容器內(nèi)有一個移動的活塞能使容器內(nèi) 保持恒壓，B容器能保持恒容。 起始時向這兩個容器中分別充入等量 的體積比為2：1的SO2和O2的混合氣體，并使A和B的容積相等。在保持400的條件下使之發(fā)生如

14、下反應(yīng)：2 SO2+O22SO3。 （1） 達(dá)到平衡時所需要的時間A容器比B容器 （填長或短），A容器中 SO2的轉(zhuǎn)化率比B容器 。 （填大或?。?（2）達(dá)到（1）所述平衡后，若向兩容器中通入數(shù)量不多的等量氬氣，A容器化學(xué)平衡 移 動，B容器化學(xué)平衡 移動。 （3）達(dá)到（1）所述平衡后，若向兩容器中通入等量的原反應(yīng)氣體，達(dá)到平衡時，A容器SO3物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；B容器中SO3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù) 。（填增大、減小、不變） 12、在一個盛有催化劑的容積可變的密閉容器中，保持一定溫度和壓強(qiáng)進(jìn)行以下反應(yīng)：N2+3H2 2NH3。已知加入1molN2和4molH2時，達(dá)到平衡時生成amolNH3（見下表已知項）

15、。在相同溫度、壓強(qiáng)下，保持平衡時各組分的體積分?jǐn)?shù)不變，對下列編號AC的狀態(tài)，填寫表中的空白：已知編號起始物質(zhì)的量（mol）平衡時NH3的物質(zhì)的量（mol）N2H2NH3140aA1.560B10.5aCmn（n4m）13、在一個容積固定的反應(yīng)器中，有一可左 右滑動的密封隔板，兩側(cè)分別進(jìn)行如圖所 示的可逆反應(yīng).各物質(zhì)的起始加入量如下：A、 B和C均為4.0摩、D為6.5摩、F為2.0摩， 設(shè)E為x摩。當(dāng)x在一定范圍內(nèi)變化時，均可以通過調(diào)節(jié)反應(yīng)器的溫度，使兩側(cè)反應(yīng)都達(dá)到平衡， 并且隔板恰好處于反應(yīng)器的正中位置。請?zhí)顚懸韵驴瞻祝?(1) 若x = 4.5，則右側(cè)反應(yīng)在起始時向 (填正反應(yīng)或逆反應(yīng))方

16、向進(jìn)行，欲使起始反應(yīng)維持向 該方向進(jìn)行, 則x的最大取值應(yīng)小于 . (2) 若x分別為4.5和5.0，則在這兩種情況下,當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時，A的物質(zhì)的量是否相等? (填相 等、不相 等 或不能確定).其理由是： 例一解：（1）化學(xué)反應(yīng)：N2 + 3H22NH3 在定溫、定壓下進(jìn)行，要使平衡狀態(tài)與原平衡狀態(tài)等效，必須保證等價轉(zhuǎn)換后起始物各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比相等，即只要起始時 = 就可以達(dá)到 N2 + 3H2 2NH3 原 始 體積： 2 6 0 新加入體積： 1 b 2 等效轉(zhuǎn)換成： 1 + 1 b + 3 0 = ，即b = 3設(shè)題干中平衡時NH3的量為x體積N2 + 3H2 2NH3 V 2 4

17、 2 x 8 7解得 x = 1即題干中平衡時NH3 為1 mol，而 中為2 mol，比平衡狀態(tài)時大，為達(dá)到同一平衡狀態(tài)，NH3 的體積必須減小，所以平衡逆向移動。 若需讓反應(yīng)逆向進(jìn)行，由上述所求出的題干中平衡時NH3的體積為1可知，NH3的體積必須大于1，最大值則為4體積（2體積 N2和6體積H2完全反應(yīng)時產(chǎn)生的NH3 為4體積）， 則1 C 4 。(2)由6.5 7可知，上述平衡應(yīng)該向體積縮小的方向移動，亦即向放熱方向移動，所以采取降溫措施。（雖說壓縮能使平衡向正反應(yīng)方向移動，但題中已說明活塞的一端與大氣相通，壓強(qiáng)是不變的，故壓縮這一方法不符合題意） 答案：（1） b = 3；平衡逆向移動 1 C 4（2）降溫；由6.5 12摩,欲使平衡時隔板恰好處于反應(yīng)器的正中位置，只有使平衡向氣體的總物質(zhì)的量減少的方向進(jìn)行，即向正