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（恒溫包容或恒溫恒壓）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(shí)，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：通常可以是恒溫、包容，恒溫、恒壓。（2）等效平衡”與完全相同的平衡狀態(tài) ”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

2、、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)大一縮小或縮小 一擴(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：恒溫恒壓丁對(duì)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(shí)對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積發(fā)牛變化的反應(yīng)來(lái)說(shuō)（即VWO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)相同、兩平衡等效。III類：恒溫恒容時(shí)對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積沒有變化的反

3、應(yīng)來(lái)說(shuō)（即 -V=0一的體系）：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。解題的關(guān)鍵，讀題時(shí)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(jià)轉(zhuǎn)換”的方法，分析和解決等效平衡問題 等價(jià)轉(zhuǎn)換：通過可逆反應(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)的量三、例題解析一、 恒溫恒壓時(shí)，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(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

4、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(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。恒溫包容時(shí)，分兩種狀況:1.恒溫包容時(shí)，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)，只改變起始加入物質(zhì)的物質(zhì)的量

5、，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 + O 2= 2SO3 ,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SO2、02、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(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?若 a = 0, b = 0,貝Uc = 。若 a = 0.5 ,貝U b = , c = o(3) a、b

6、、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)2.在恒溫包容下，對(duì)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(gè)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 H 2和2moi Br2時(shí)，達(dá)到平衡后生成a mol HBr (見下表已知項(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) AC的狀態(tài)，填寫下表 中的空白。已知 編 號(hào)起始狀態(tài)物質(zhì)的量(mol)平衡時(shí)HBr的物質(zhì)的量(mo

7、l)H2Br2HBra120A240B10.5aCmn (n>2nr)針對(duì)訓(xùn)練：1、在tC時(shí)，向2L密閉容器中放入ImolA和ImolB,發(fā)生下列反應(yīng)：A (g) +B (g) = C (g) +2D (g),平衡時(shí)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(shí)，C的含量仍為m%的是()A、2molA 和 ImolBB、2molD 和 A、B、C 各 1molC、ImolC 和 2molDD、ImolC 和 ImolD2、在一個(gè)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) I- 3c(g)+D(g)達(dá)平衡時(shí)，c (C)

8、 =W mol/L。若維持容器內(nèi)體積和溫度不變，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 A +0.5mol B+1.5mol C +0.5 D(B) 2mol A + 1mol B + 3mol C + 1mol D(C) 3mol C + 1mol D + 1mol B(D) 3mol C + 1mol D3、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：I . A、B的起始量均為2mol ; n . C、D的起始量分別為2mol和6mol。下列敘述不 正確的是：（

9、）A、I、n兩途徑最終達(dá)到平衡時(shí)，體系內(nèi)混合氣體的百分組成相同B、I、n兩途徑最終達(dá)到平衡時(shí)，體系內(nèi)混合氣體的百分組成不同C、達(dá)到平衡時(shí)，途徑I的和途徑n體系內(nèi)混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量相同D、達(dá)到平衡時(shí)，途徑I的氣體密度為途徑n密度的1/24、在一個(gè)1L的密閉容器中，加入 2molA和ImolB ,發(fā)生下述反應(yīng)：2A（g）+2B（g） = 3c（g）+D（g）達(dá)到平衡時(shí)，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 DB、1mol A+0.5mol B+1.5m

10、ol C+0.5mol DC、1mol A+0.5mol B+1.5mol CD、4mol A+2mol B5、在一固定容積的密閉容器中充入2molA和ImolB,發(fā)生反應(yīng)：2A（氣）+B（氣）=1 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、1B、2C、3D、46、在一個(gè)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(shí)，C的濃度為1.2mol/L , C的體積分?jǐn)?shù)為a%。維持

11、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%）的是（）A、3mol C+1mol DB、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol DC、1mol A+0.5mol B+1.5mol CD、4mol A+2mol B7、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(shí)，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(shí)C的體積分?jǐn)?shù)仍為 m

12、%,則X、Y的值分別為（）A x=3 y=1B x=4y=1C x=5 y =1D x=10 y=28、在一個(gè)容積固定的密閉容器中充入ImolHI ,建立如下平衡：H2 （g） +I2 （g） = 2HI （g）,測(cè)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ImolHI ,待平衡建立時(shí)HI的轉(zhuǎn)化率為b%,則a、b的關(guān)系為（）A.a > bB.a < bC.a=b D.無(wú)法確定9、一個(gè)真空密閉恒容容器中盛有1molPCl5 ,加熱到200 c發(fā)生如下反應(yīng)：PCl5（g） = PCl3 （g）+Cl 2 （g）,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體中 PCl5,所占體積分?jǐn)?shù)為 M%

13、,。若 同一溫度的同一容器中，最初投入 2 molPC%,反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，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） M >N （B） M=N（C） M V N （D）無(wú)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(shí)兩容 器的溫度體積相同。一段時(shí)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 數(shù)相同，下列措施中可行的是（）A.向甲容器中充入一定量的氨氣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(gè)密閉容器 A和B , A容器內(nèi)有一個(gè)移動(dòng)的活

14、塞能使容器內(nèi)保持恒壓，B容器能保持恒容。起始時(shí)向這兩個(gè)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 c的條件下使之發(fā)生如下反應(yīng)：2 SO 2+O2 = 2SO3o（1）達(dá)到平衡時(shí)所需要的時(shí)間 A容器比B容器 （填長(zhǎng)或短），A容器中SO2的轉(zhuǎn)化率 比B容器。（填大或小）（2）達(dá)到（1）所述平衡后，若向兩容器中通入數(shù)量不多的等量氣，A容器化學(xué)平衡 移動(dòng)，B容器化學(xué)平衡 移動(dòng)。（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(shí)，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(gè)盛有催

15、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):N+3H =2NH。已知加入1moN和4molH2時(shí)，達(dá)到平衡時(shí)生成amolNH（見下表已知項(xiàng)）。在相同溫度、壓強(qiáng)下，保持平衡時(shí)各組分的體積分?jǐn)?shù)不變，對(duì)下列編號(hào)AC的狀態(tài)，填寫表中的空白:13、在一個(gè)容積固定的反應(yīng)器中，有一可左右滑動(dòng)的密封隔板，兩側(cè)分別進(jìn)行如圖所£1氣）* 氣）k 2c（氣”/;云氣）十雙P市水氣）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(shí)，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(qǐng)

16、填寫以下空白:（1）若x = 4.5,則右側(cè)反應(yīng)在起始時(shí)向（填"正反應(yīng)"或"逆反應(yīng)。方向進(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(shí)，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 + 3H2=2NH3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(jià)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(shí)已知 編 號(hào)起始物質(zhì)的量（mol）平衡時(shí)NH的物質(zhì)的量（mol）H2NH

17、140aA1.560B10.5aCmn (n>4nr)N2+3H2 =2NH3原始體積：260新加入體積：1b2寺效轉(zhuǎn)換成：1 + 1b + 301 + 1b + 3，即 b = 32 6v(N2)2V(H 2)= 6就可以達(dá)到設(shè)題干中平衡時(shí)NH3的量為x體積N2+ 3H2 = 2NH3AV解得x = 1即題干中平衡時(shí)NH3為1 mol ,而中為2 mol ,比平衡狀態(tài)時(shí)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(dòng)。若需讓反應(yīng)逆向進(jìn)行，由上述所求出的題干中平衡時(shí)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(shí)產(chǎn)生的NH

18、3為4 體積），則1< C< 4 o（2）由6.5 <7可知，上述平衡應(yīng)該向體積縮小的方向移動(dòng)，亦即向放熱方向移動(dòng)，所以采 取降溫措施。（雖說(shuō)壓縮能使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但題中已說(shuō)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(dòng) 1< C< 4（2）降溫；由6.5 <7可知，上述平衡應(yīng)向體積縮小的方向移動(dòng)，亦即向放熱方向移 動(dòng)，所以采取降溫措施例二解析：通過化學(xué)方程式：2SO2 + O2=2SO3可以看出，這是一個(gè)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不等的可逆反應(yīng)，在定溫、定容條件下建立的同一化學(xué)平衡狀態(tài)。 起始時(shí)，無(wú)

19、論怎樣改變SO2、02、SO3的物質(zhì)的量，使化學(xué)反應(yīng)從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，或者從正、逆反應(yīng)同時(shí)開始，但它們所建立起來(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題。(1)若a=0, b=0,這說(shuō)明反應(yīng)是從逆反應(yīng)開始，由下列對(duì)應(yīng)關(guān)系可知2SO2+02 = 2SO3原始量： 21新加入量：0等效轉(zhuǎn)換成：c把S03的物質(zhì)的量c mol通過化學(xué)方程式化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算成S02和02的物質(zhì)的1 2©C2 C10bcb + c0c重(即等價(jià)轉(zhuǎn)換)：c mol和萬(wàn) mol根據(jù)恒溫包容下，對(duì)于化學(xué)反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的

20、可逆反應(yīng)”的等效平衡條件可c以看出，反應(yīng)從c mol SO 3開始，恰好跟反應(yīng)從c mol SO 2和5mol O 2的混合物開始是等效c的；則要跟原題中2mol SO 2和1mol 0 2達(dá)到等效平衡，必須c mol SO 2和2mol O 2分別等 于2和1,故c=2。+ O2 = 2SO3(2) 2SO22C原始量：2新加入量：0.5等效轉(zhuǎn)換成：0.5 + c若 0.5+ c =2、b+ "2 = 1,則新加入量：0.5 mol SO 2、b mol O 2、c mol SO 3 與原加入 量：2 mol SO 2、1 mol O 2 是等效的，故可求得 b = 0.25 ,

21、c = 1.5。(3)2SO22C原始量： 2新加入量： a等效轉(zhuǎn)換成：a+ c12c2C10bcb + 20O2 - 2SO3題中要求2mol SO 2和1mol O 2要與a mol SO 2、b mol O 2和c mol SO 3建立等效平衡。由化學(xué)方程式2SO2 + O22SO3 可知，c mol SO 3等價(jià)轉(zhuǎn)換后與c mol SO 2和2 mol O2等效, 即是說(shuō)，(a+ c )mol SO 2 和(b + c )mol O 2 與 a mol SO 2、b mol O 2 和 c mol SO 3 等效，那 么也就是與2mol SO 2和1mol O 2等效。故有a + c

22、= 2, b + 2 = 1 答案：(1) c=2(2) b = 0.25 , c = 1.5c(3) a + c = 2, b + -2 = 1 或a + c = 2, 2b + c = 2例三解：建立模型，會(huì)使此題更簡(jiǎn)單:A組:原始態(tài)代 + Br 21 + 2始態(tài)A始態(tài)A1始態(tài)A2H + Br 21 + 2兩狀態(tài)之和,因此始態(tài)A平衡混合物中各組分的物質(zhì)的量就是始態(tài) A1和始態(tài)A2平衡混合物中各組分的物1 一 ,質(zhì)的量之和。而始態(tài)A1與原始態(tài)相比，就是把原始態(tài)壓縮至原體積的 -o而由H2 (g) + Br2因此始態(tài)A1中平衡后HBr的量與原始態(tài)平衡后相等，也是a摩。于是始態(tài)A1和始態(tài)A2中

23、平衡后HBr共2a摩，即始態(tài)A中平衡后HBr為2a摩。由此，可得出結(jié)論：對(duì)于等效平衡狀態(tài)，若改變加入量弁不能使平衡移動(dòng)，則不同加入量時(shí)某物質(zhì)的物質(zhì)的量 之比等于不同加入量對(duì)應(yīng)的 平衡混合物中某物質(zhì)的物質(zhì)的量之比（2） B組：原始態(tài)中，H2、Br2和HBr分別應(yīng)為2摩、1摩和0摩由例的結(jié)論可知，要使平衡時(shí)HBr為0.5a摩,H2、Br2和HBr分別應(yīng)為1摩、0.5摩和0摩設(shè)H2為x摩，Br2為y摩H22HBr原始量（mol）: 新加入量（mol）: 等效轉(zhuǎn)換成（mol）:x + 0.5 y + 0.50由A組的結(jié)論可知：1_ ax + 0.5 = 05a2_ ay + 0.5 =遍x = 0y = 0.5平衡后HBr的量（mol）a0.5a（3） C組：