高考化學(xué)等效平衡解題技巧

1、高考化學(xué)等效平衡解題技巧河南宏力學(xué)校張朝利一、概念  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(kāi)始，還是從逆反應(yīng)開(kāi)始，在達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，任何相同組分的含量（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(shí)，任何組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)（或體積分?jǐn)?shù)）對(duì)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

2、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)）對(duì)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(wú)關(guān)，（如：無(wú)論反應(yīng)從正反應(yīng)方向開(kāi)始，還是從逆反應(yīng)方向開(kāi)始投料是一次還是分成幾次反應(yīng)容器經(jīng)過(guò)擴(kuò)大縮小或縮小擴(kuò)大的過(guò)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(jiàn)并且重要的類型主要有以下三種：   I類：恒溫恒容下對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的反應(yīng)來(lái)說(shuō)（即V0的體系）：等價(jià)轉(zhuǎn)化后，對(duì)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

3、同。  II類：恒溫恒容下對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積沒(méi)有變化的反應(yīng)來(lái)說(shuō)（即V=0的體系）：等價(jià)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。  III類：恒溫恒壓下對(duì)于氣體體系等效轉(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(shí)注意勾畫(huà)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(jià)轉(zhuǎn)換”的方法，分析和解決等效平衡問(wèn)題  三、例題解析  I類： 在恒溫恒容下，對(duì)于化學(xué)反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的可逆反應(yīng)，只改變起

4、始加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，如果通過(guò)可逆反應(yīng)的化學(xué)計(jì)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)的量與原平衡相同，則兩平衡等效。  例1：在一定溫度下，把2 mol SO2和1 mol O2通入一定容積的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)，當(dāng)此反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)反應(yīng)混合物就處于化學(xué)平衡狀態(tài)?，F(xiàn)在該容器中維持溫度不變，令a、b、c分別代表初始時(shí)加入的的物質(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(shí)，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(qǐng)?zhí)羁眨?#160; （1）若a=0，b=0，則c=_。  （

5、2）若a=0.5，則b=_，c=_。  （3）a、b、c的取值必須滿足的一般條件是_，_。（請(qǐng)用兩個(gè)方程式表示，其中一個(gè)只含a和c，另一個(gè)只含b和c）  解析：通過(guò)化學(xué)方程式：可以看出，這是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不等的可逆反應(yīng)，在定溫、定容下建立的同一化學(xué)平衡狀態(tài)。起始時(shí)，無(wú)論怎樣改變的物質(zhì)的量，使化學(xué)反應(yīng)從正反應(yīng)開(kāi)始，還是從逆反應(yīng)開(kāi)始，或者從正、逆反應(yīng)同時(shí)開(kāi)始，它們所建立起來(lái)的化學(xué)平衡狀態(tài)的效果是完全相同的，即它們之間存在等效平衡關(guān)系。我們常采用“等價(jià)轉(zhuǎn)換”的方法，分析和解決等效平衡問(wèn)題。  （1）若a=0，b=0，這說(shuō)明反應(yīng)是

6、從逆反應(yīng)開(kāi)始，通過(guò)化學(xué)方程式可以看出，反應(yīng)從2 mol SO3開(kāi)始，通過(guò)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算成和的物質(zhì)的量（即等價(jià)轉(zhuǎn)換），恰好跟反應(yīng)從2 mol SO2和1 mol O2的混合物開(kāi)始是等效的，故c=2。  （2）由于a=0.5<2，這表示反應(yīng)從正、逆反應(yīng)同時(shí)開(kāi)始，通過(guò)化學(xué)方程式可以看出，要使0.5 mol SO2反應(yīng)需要同時(shí)加入0.25 mol O2才能進(jìn)行，通過(guò)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算成SO3的物質(zhì)的量（即等價(jià)轉(zhuǎn)換）與0.5 mol SO3是等效的，這時(shí)若再加入1.5 mol SO3就與起始時(shí)加入2 mol SO3是等效的，通過(guò)等價(jià)轉(zhuǎn)換可知也與起始時(shí)加入2 mo

7、l SO2和1 mol O2是等效的。故b=0.25，c=1.5。  （3）題中要求2 mol SO2和1 mol O2要與a mol SO2、b mol O2和c mol SO3建立等效平衡。由化學(xué)方程式可知，c mol SO3等價(jià)轉(zhuǎn)換后與c mol SO2和等效，即是說(shuō)，和與a mol SO2、b mol O2和c mol SO3等效，那么也就是與2 mol SO2和1 mol O2等效。故有。 II類： 在恒溫恒容下，對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積不變的可逆反應(yīng)，只要反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，則兩平衡等效。  例2：在一個(gè)固定容

8、積的密閉容器中，保持一定的溫度進(jìn)行以下反應(yīng)：   已知加入1 mol H2和2 mol Br2時(shí)，達(dá)到平衡后生成a mol HBr（見(jiàn)下表已知項(xiàng)），在相同條件下，且保持平衡時(shí)各組分的體積分?jǐn)?shù)不變，對(duì)下列編號(hào)的狀態(tài)，填寫(xiě)下表中的空白。   解析：在定溫、定容下，建立起化學(xué)平衡狀態(tài)，從化學(xué)方程式可以看出，這是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等的可逆反應(yīng)。根據(jù)“等價(jià)轉(zhuǎn)換”法，通過(guò)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算成同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，則達(dá)到平衡后與原平衡等效。  因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)項(xiàng)中n（起始）：n（起始）：n（HBr平衡）=

9、1：2：a，將n（H2起始）=2 mol，n（Br2起始）=4 mol，代入上式得n（HBr平衡）=2a。  參照標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)可知，n（HBr平衡）=0.5a mol，需要n（H2起始）=0.5 mol，n（Br2起始）=1 mol，n（HBr起始）=0 mol。而現(xiàn)在的起始狀態(tài)，已有1 mol HBr，通過(guò)等價(jià)轉(zhuǎn)換以后，就相當(dāng)于起始時(shí)有0.5 mol H2和0.5 mol Br2的混合物，為使n（H2起始）：n（Br2起始）=1：2，則需要再加入0.5 mol Br2就可以達(dá)到了。故起始時(shí)H2和Br2的物質(zhì)的量應(yīng)為0 mol和0.5 mol。  設(shè)起始時(shí)HB

10、r的物質(zhì)的量為x mol，轉(zhuǎn)換成H2和Br2后，則H2和Br2的總量分別為（）mol和（）mol，根據(jù)，解得。設(shè)平衡時(shí)HBr的物質(zhì)的量為y mol，則有，解得。  III類： 在恒溫恒壓下，改變起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，只要按化學(xué)計(jì)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3：如圖所示，在一定溫度下，把2體積N2和6體積H2通入一個(gè)帶有活塞的容積可變的容器中，活塞的一端與大氣相通，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(cè)得混合氣體的體積為7體積。據(jù)此回答下列問(wèn)題：  （1）保

11、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(shí)將向_（填“正”或“逆”）反應(yīng)方向進(jìn)行。  若需規(guī)定起始時(shí)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_。 解析：（1）化學(xué)反應(yīng)：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，只要起始時(shí)就可以達(dá)到。已知起始時(shí)各物質(zhì)的體積分別為1體積N2、b體積H2和2體積

12、。根據(jù)“等價(jià)轉(zhuǎn)換”法，將2體積通過(guò)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算成和的體積，則相當(dāng)于起始時(shí)有（1+1）體積和（b+3）體積，它們的比值為，解得b=3。 因反應(yīng)前混合氣體為8體積，反應(yīng)后混合氣體為7體積，體積差為1體積，由差量法可解出平衡時(shí)為1體積；而在起始時(shí)，的體積為c=2體積，比平衡狀態(tài)時(shí)大，為達(dá)到同一平衡狀態(tài)，的體積必須減小，所以平衡逆向移動(dòng)。  若需讓反應(yīng)逆向進(jìn)行，由上述所求出的平衡時(shí)的體積為1可知，的體積必須大于1，最大值則為2體積和6體積完全反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的的體積，即為4體積，則。 （2）由6.5<7可知，上述平衡應(yīng)向體積縮小的方向移動(dòng)，亦即向放熱

13、方向移動(dòng)，所以采取降溫措施。  例4：（一）恒溫、恒壓下，在一個(gè)容積可變的容器中發(fā)生如下反應(yīng)：   （1）若開(kāi)始時(shí)放入1 mol A和1 mol B，達(dá)到平衡后，生成a mol C，這時(shí)A的物質(zhì)的量為_(kāi) mol。  （2）若開(kāi)始時(shí)放入3 mol A和3 mol B，達(dá)到平衡后，生成C的物質(zhì)的量為_(kāi)mol。  （3）若開(kāi)始時(shí)放入x mol A、2 mol B和1 mol C，達(dá)到平衡后，A和C的物質(zhì)的量分別為y mol和3a mol，則x=_，y=_。平衡時(shí)，B的物質(zhì)的量_（填編號(hào)）。 （甲）大于

14、2 mol  （乙）等于2 mol  （丙）小于2 mol  （丁）可能大于、等于或小于2 mol （4）若在（3）的平衡混合物中再加入3 mol C，待再次達(dá)到平衡后，C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是_。  （二）若維持溫度不變，在一個(gè)與（一）反應(yīng)前起始體積相同，且容積固定的容器中發(fā)生上述反應(yīng)。 （5）開(kāi)始時(shí)放入1 mol A和1 mol B到達(dá)平衡后生成b mol C。將b與（1）小題中的a進(jìn)行比較_（填編號(hào)）。 （甲）a>b（乙）a<b（丙）a=b（?。┎荒鼙容^a和b的大小 作出此判斷的理由是_。&#

15、160; 解析：（一）（1）由反應(yīng)知，反應(yīng)達(dá)平衡后，若有a mol C生成，則必有a mol A物質(zhì)消耗，此時(shí)剩余A的物質(zhì)的量為（1a）mol。 （2）在恒溫、恒壓下，若投放3 mol A和3 mol B，則所占有的體積為（1）中的3倍。由于A、B的投放比例與（1）相同，故平衡時(shí)與（1）等效，而C的物質(zhì)的量為3a mol。 （3）由于達(dá)到平衡時(shí)C的物質(zhì)的量為3a mol，故此平衡狀態(tài)與（2）完全相同。若把C的物質(zhì)的量完全轉(zhuǎn)化為A和B，A、B的物質(zhì)的量應(yīng)與（2）完全相等。  起始（mol）：    

16、0;          x      2       1 將C轉(zhuǎn)化為A、B（mol）：     x+1   2+1      0 平衡時(shí)（mol）：             y    33a    3a 據(jù)題意有：，解得；，解得y=33a。  通過(guò)上述可知，平衡時(shí)B的物質(zhì)的量為（33a）mol，由于該反應(yīng)起始時(shí)投放的物質(zhì)為A、B、C均有，即從中