等效平衡的追根溯源

2024-07-16

等效平衡的追根溯源（精选十篇）

等效平衡的追根溯源篇1

化学平衡状态与条件息息相关, 而与建立平衡的途径无关。对于同一可逆反应, 当外界条件一定时, 该反应无论从正反应开始, 还是从逆反应开始, 或是正逆反应同时进行, 只要达到平衡时条件保持不变, 加入物质的量满足一定的配比, 则可达到同一平衡状态, 称为“等效平衡”, 此时平衡混合物中各物质的质量分数相等。

等效平衡中有一类特殊的平衡, 不仅任一相同组分的质量分数均相等, 而且其物质的量均相等, 这类平衡又称为等同平衡。

二、判断等效平衡的方法———极端转化法

(1) m+n≠p+q, 反应前后气体分子数发生改变

恒温恒容时, 终极端转化后, 一侧物质的物质的量浓度与原平衡相同, 两平衡等效。

恒温恒压时, 终极端转化后, 一侧物质的物质的量浓度的比值与原平衡相同, 两平衡等效。

(2) m+n=p+q, 反应前后气体分子数不变

无论是恒温恒容还是恒温恒压, 只要终极端转化后, 一侧物质的物质的量浓度的比值与原平衡相同, 两平衡等效。

三、等效平衡的应用

(一) 条件的相互推断

【例1】某温度下, 向某密闭容器中加入1molN2和3molH2, 使之反应合成, 平衡后测得NH3的体积分数为φ (NH3) 。若T不变, 只改变起始加入量, 使反应平衡后NH3的体积分数仍为φ (NH3) 。若N2、H2、NH3的加入量用X、Y、Z表示应满足:

1.T、V恒定时

(1) 若X=0, Y=0, 则Z=。

(2) 若X=0.75, Y=, Z=。

(3) X、Y、Z应该满足的一般条件的表达式为。

2.T、P恒定时

(1) 若X=0, Y=0, 则Z=。

(2) 若X=0.75, 则Y=, Z=。

(3) X、Y、Z应满足的一般条件是。

解析:1.T、V恒定时

(1) 若X=0, Y=0时, 将1mol N2和3mol H2全部折算为NH3时应为2mol, 故此时的Z=2mol。

(2) 若X=0.75mol时, 由化学计量数可知Y=3 X=3×0.75mol=2.25mol, 把0.75mol N2和2.25mol H2全部折算为NH3时应为1.5mol, 所以Z=2-1.5=0.5mol。

(3) 依化学方程式得Zmol NH3全部折算为N2和H2时, 其物质的量分别为Z/2mol和3Z/2mol, 则X、Y、Z满足的条件为Y=3 X, X+Z/2=1, Y+3Z/2=3。

2.T、P恒定时

(1) 若X=0, Y=0, 由等温等压下等效平衡建立的条件可知, Z值应为大于零的任意数, 即Z>0。

(2) 若X=0.75mol时, 由化学计量数可知Y=3 X=3×0.75=2.25mol, Z的取值应大于或等于零, 即Z≥0。

(3) X、Y、Z应满足的条件为Z≥0, Y=3 X (其中X、Y不为0时, Z才取0) 。

(二) 确定平衡的移动方向

【例2】某温度下, 在一容积可变的容器中, 反应2A (g) +B (g) 幑幐2C (g) 达到平衡时, A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol、4mol。保持温度和压强不变, 对平衡混合物中三者物质的量作如下调整, 可使平衡右移的是 () 。

A.均减半B.均加倍C.均增加1mol D.均减少1mol

解析:选项A、B中三者比例与原平衡比例相同, 为等效平衡, 平衡不移动。C可设想为两步加入, 第一步加入1mol A、0.5mol B、1mol C此时平衡不移动, 第二步加入0.5mol B, 平衡向右移动。D可设想为:第一步减少1mol A、0.5mol B、1mol C, 此时平衡不移动, 第二步再减少0.5mol B平衡向左移动, 答案为C。

(三) 判断平衡时的转化率变化

【例3】t℃时, 在一密闭容器中充入2mol A和3mol B, 发生如下化学反应:aA (g) +B (g) 幑幐C (g) +D (g) , 平衡后测知各物质浓度有如下关系:{c (A) }a×c (B) =c (B) ×c (D) , 然后在温度不变的情况下, 扩大容器容积至原来10倍, 结果A的百分含量始终不变, 则这时B的转化率是 () 。

A.60%B.40%C.4%D.无法确定

等效平衡的数学计算证明篇2

一、等效平衡

以N2+3H2=2NH3为例

设状态一：起始加入N2、H2和NH3的物质的量分别为a mol、b mol、c mol，反应一段时间后，如下图：

N2+3H2=2NH3

始：abc

变：x3x2x

终：a-xb-3xc+2x

则达到平衡时，N2、H2和NH3的物质的量分别为：(a-x)mol、(b-3x)mol、(c+2x)mol 设状态二：起始加入N2、H2和NH3的物质的量分别为m mol、n mol、p mol，反应一段时间后，要想和状态一达到相同的平衡状态，则有：达到平衡时，N2、H2和NH3的物质的量分别为：(a-x)mol、(b-3x)mol、(c+2x)mol。

N2+3H2=2NH3

始：mnp

变：m-a+xn-b+3xc+2x-p

终：a-xb-3xc+2x

反应过程中的变化量和方程式的化学计量数成正比则有max1………………得：3m+b=n+3a① nb3x3

max1………………得：2m+p=c+2a——a+c/2=m+p/2② c2xp2

nb3x3………………得：2n+3p=3c+2b——b+3c/2=n+3p/2③ c2xp2

①、②、③式的化学含义为：将方程式一侧的物质，按照反应关系，推到方程式另一侧，各物质的量对应相等。如下：

N2+3H2=2NH3

状态一：0b-3ac+2a

状态二：0n-3mp+2m

得出：b-3a=n-3mc+2a=p+2m

或者：N2+3H2=2NH3

状态一：a-b/30c+2b/3

状态二：m-n/30p+2n/3

得出：a-b/3=m-n/3即3m+b=n+3a

c+2b/3=p+2n/3

或者：N2+3H2=2NH3

状态一：a+c/2b+3c/20

状态二： m+p/2n+3p/20

“等效平衡”的考查与运用篇3

一、近三年新课标高考中涉及“等效平衡”的试题的呈现特点

1．考查频率有所降低，分值比例也有所下降

据统计，2010年有四份新课改区的高考试卷中的四道题涉及到了“等效平衡”知识点，与之相对应的2011年只有一份试卷一道题，2012年有三份试卷三道题。考查多以选择题的形式出现，且一般不像过去那样整个题目都考查“等效平衡”，往往是和其它平衡移动的相关知识夹杂在一起，只有一个选项或某一个填空涉及“等效平衡”，所占分值比例大大降低。比如：2010年北京卷第12题和江苏卷第14题均只有部分选项涉及“等效平衡”，2011和2012年高考试卷中的本类试题也多是如此，只有2012年高考天津卷第6题考查的内容、形式比较单一，只涉及到“等效平衡”知识点。

2．考查内容比较基础，考查方式也有变化

近几年的高考试题中对于“等效平衡”的考查基本没有出现旧高考中的“等效平衡”与化学计算相结合的试题，基本只涉及到对“等效平衡”基本概念的考查，难度明显降低了。

例1 （2010年江苏卷?14）在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：

（已知N2（g）+3H2（g）?2NH3（g） △H=-92.4kJ·mol－1）：

下列说法正确的是（）

A．2c1>c3 B．a+b=92.4

C．2P2

解析本题主要考查的是“等效平衡”的相关知识，内容全面基础，是一道风格平实的优秀试题。在等温等容时，若起始物质的量不同，则转化率也不同，也不成倍数关系，应该是2c1P3，C项错误；因为甲、乙两过程属于等效平衡，所以α1+α2=1，而a2>a3，所以[α1+α3]<1。综上分析可知，本题答案是BD。

例2 (2010年山东卷?28)一定温度下，向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g)，发生反应Ⅱ：H2(g)+I2(g)?2HI(g)。相同温度下，若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍，则是原来的2倍。

a．平衡常数

b．HI的平衡浓度

c．达到平衡的时间

d．平衡时H2的体积分数

答案 b

点拨以上两题均只是对“等效平衡”常见形式的判断和对建立“等效平衡”之后的结果分析，基本不涉及化学计算，因此属于中等难度的基础题。这也是因为新课标教材重新引入平衡常数后，以往需要用“等效平衡”才能解释的平衡移动方向类问题也可以通过更简单的平衡常数的比较来判定的缘故。

3．对“等效平衡”思想的考查依然较为集中

虽然，跟以前的高考试题相比，对“等效平衡”知识点的直接、集中的考查不再常见，但仍有很多有关平衡移动的试题可以用“等效平衡”的思想快速地加以解决。因此，熟练掌握“等效平衡”对新课标时期的化学学习仍有极为现实的意义。

二、新课标学习中对“等效平衡”的处理方法

1．重视对“等效平衡”知识点中相关化学思想的培养与运用

在三类“等效平衡”中，均需运用“极限转换”思想，这也被称为“一边倒”思想或“极端假设法”思想，这是判断与运用“等效平衡”的基础。此外，“过程设计”的思想不仅在等效平衡中用到，许多非等效平衡也能用“过程设计”的思想加以解决。比如上述例1的2010年江苏卷?14题的C项，先模拟两个和乙一样的容器，分别达到平衡，即为“等效平衡”，然后模拟两容器合并并压缩，即可分析出2P2>P3的正确结果。显然，熟练掌握并运用“等效平衡”的相关思想有助于更好地解决化学平衡移动的相关问题。

2．细分“等效平衡”的几种情况，厘清相关概念和模型的细微区别

同学们普遍反映该知识点难学、难懂、更难以灵活运用。根据多年的教学实践，依据平衡建立的条件及平衡状态的特点，笔者将其分为：全等平衡、等效平衡、相似平衡，这样便于接受与理解。这三种平衡建立的条件、特点分析如下。

（1）全等平衡

条件：①恒温恒容；②起始配比完全相同（含极限转化后）

特点：①“五定”相同（c、mol％、v%、m%、[M]）；②n、V也相同

示例：恒温恒容条件下，对于反应2SO2+O2?2SO3，以下四种配比，所建平衡为全等关系：

a： 2 mol SO2+1 mol O2；

b： 2 mol SO3；

c： 1.5 mol SO2+0.75 mol O2+0.5 mol SO3；

d： 1 mol SO2+0.5 mol O2+1 mol SO3。

（2）相似平衡

条件：①恒温恒容；②n前=n后；③起始配比的比值相同（含极限转化后）

特点：①“四定”相同（mol%、v%、m%、[M]）；②n、c为倍数关系

示例：恒温恒容条件下，对于反应H2(g)+I2(g)?2HI(g)，以下四种配比，所建平衡为相似关系：

a： 1 mol H2+1 mol I2；

b： 4 mol HI；

c： 0.5 mol H2+0.5 mol I2；

d： 0.125 mol H2+0.125 mol I2+0.25 mol HI。

（3）等效平衡

条件：①恒温恒压；②起始配比的比值相同（含极限转化后）

特点：①“五定”相同（c、mol%、v%、m%、[M]）；②n、v为倍数关系

示例：恒温恒压条件下，对于反应2SO2 + O2?2SO3，以下四种配比，所建平衡为等效关系：

a： 2 mol SO2+1 mol O2；

b： 4 mol SO3；

c： 0.25 mol SO2+0.125 mol O2+0.25 mol O2；

d： 0.5 mol SO2+0.25 mol O2+0.5 mol SO3。

3．注重对“等效平衡”概念外延的拓展与分析

从近三年新课改高考试题对该知识点的考查可以看出，试题非常注重将“等效平衡”与化学平衡常数、反应热、转化率、化学反应速率等知识结合起来考查。

例3 （2011年江苏卷·15）700℃时，向容积为2 L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O,发生反应：CO（g）+H2O（g）?CO2+H2（g）反应过程中测定的部分数据见下表（表中t2>t1）:

下列说法正确的是。

A．在t1min内的平均速率为v(H2)=[0.40t]mol·L-1·min-1

B．保持其它条件不变，起始时向容器中充入0.60 mol CO和1.20 mol H2O，到达平衡时n(CO2)=0.40 mol

C．保持其它条件不变，向平衡体系中再通入0.20 mol H2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率增大，H2O的体积分数增大

D．温度升至800℃，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为吸热反应

化学等效平衡思想的生成篇4

依托教材生成丰富的教学资源在这里就显得尤为重要。教师不仅要使用教材, 更需根据课程标准和考试说明将教材内容进行整合、创生与开发, 这样有助于每一个学生进行有效的学习和共同发展。

一、教材中认识等效平衡

教材中有这样一些内容可提炼出等效平衡的思想, 例如, 某温度下, 在10L真空容器中发生反应

将1molI2 (g) 和1molH2 (g) 通入密闭容器中, 可逆反应达到平衡后, 体系中有0.2molI2 (g) , 求该温度下此反应的平衡常数。

随后可继续让学生思考以下两个问题:

1.各取2molI2 (g) 和2molH2 (g) , 相同的条件进行反应, 当达到化学平衡时, 反应体系的混合物里I2 (g) 、H2 (g) 、HI (g) 物质的量各为多少?

2.如果反应是从生成物开始反应, 在相同条件下加入2molHI (g) , 达到化学平衡时, 反应体系的混合物里I2 (g) 、H2 (g) 、HI (g) 物质的量又各是多少?

第1问先用“三段式”找出平衡时各组分的物质的量关系, 再用温度不变时, 平衡常数和题设条件计算出的平衡常数相等, 即K1=K已知, 很容易计算出达到平衡时体系中各组分物质的量为题设条件的二倍。

同理, 第2问利用“三段式”和平衡常数的倒数关系, 即K2=1/K已知也很容易解决, 细心的同学还可发现平衡时体系中各组分物质的量和题设条件完全相同。

学生解决这两个问题后, 教学指导意见要求的基本教学任务已经完成, 但是为了分解今后教学中的难点, 借助此问题的解析, 教师可引导学生“小题大做”, 指导学生进入等效平衡思想的学习。

二、合作中生成等效平衡的概念

从上面例题出发, 继续引导小组合作探究上述三种情况下体系中各组分的含量 (物质的量分数、体积分数、质量分数) , 通过计算, 学生会惊奇的发现, 同种物质在三种平衡体系中物质的量可以不相等, 但各组分的含量却相等。由此得到感性认识:同一个可逆反应, 在一定的外界条件下, 平衡和反应过程无关 (反应无论从正反应方向开始, 还是从逆反应方向开始都可) , 只要反应物 (或生成物) 的物质的量的极值符合一定的条件, 达到平衡时, 各组成成分的含量相同, 这样的化学平衡称等效平衡。所以引出等效平衡的概念为:同一可逆反应, 一定条件下, 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, 混合物中各组分的含量 (体积分数、物质的量分数、质量分数) 相同, 这样的平衡称等效平衡。

三、探究中提炼等效平衡的条件

是不是满足反应物 (或生成物) 的物质的量的极值成比例或相等就一定是等效平衡呢?利用教材P45表格数据, 学生可直观得到答案:不是。等效平衡的形成是有条件的, 再引导学生重审等效平衡例题的解析过程, 不难发现:等效平衡产生的根本原因与平衡常数有对应的关联。等效平衡是根据平衡常数计算得来的一类特殊的化学平衡, 同一个可逆反应只有当温度不变时, 平衡常数K值才会有关联。因此, 等效平衡只能在等温条件下进行讨论, 即外界条件只能有两种情况: (1) 等温等容 (压强随气体物质的量的变化而变化) , (2) 等温等压 (体积随气体物质的量的变化而变化) 。

1.等温等压条件

任一可逆反应:mA (g) +nB (g) 葑pC (g) +qD (g) , 在等温等压条件下, 气体的体积与气体的物质的量成正比, 当投料方式成比例改变时, 容器的体积也会以相同的比例发生变化, 我们可将容器虚拟构建成体积完全相同的几部分 (如下图所示) , 容器I与容器Ⅱ虚拟构建的几部分是完全等同的可逆反应。因此, 当投料方式成比例改变时, 容器体积也会随之以相同比例发生变化, 整个体系各组分的浓度没有发生变化, 平衡在整个过程中不会发生移动, 因此反应物的转化率没有改变, 即:各反应物会以相同比例的物质的量进行转化, 生成物的物质的量也会以相同比例改变, 但各组分的含量不会发生变化, 构成等效平衡。

2.等温等容条件

等温等容条件下, 体系的压强会随物质的量的变化而变化, 有的可逆反应平衡状态不会随压强改变发生移动, 而有的化学平衡却会随压强改变发生移动。因此, 等温等容条件下, 就要分两种情况来探究等效平衡。

像H2 (g) +I2 (g) 葑2HI (g) 这类前后气体系数和相等的可逆反应, 以不同方式投料, 运用极限转换法转换后, 各物质的物质的量成比例改变时, 各组分的浓度会以相同的比例改变, 反应速率也会随之改变, 但正、逆反应速率改变的程度相等, 平衡不发生移动, 反应物的转化率也不会改变, 达到平衡时, 各组分的物质的量浓度会同比例改变, 但是各组分的含量不变, 形成等效平衡。

像2A (g) +B (g) 葑3c (g) +D (g) 这类前后气体系数和不相等的可逆反应, 运用极限转换法转换后, 若起始时加入物质的物质的量比值相等, 各组分的浓度会同比例的改变, 反应速率也会随之改变, 但正逆反应速率改变的程度不相等, 平衡移动导致平衡时各组分的物质的量浓度不会同比例改变, 此时不是等效平衡。这种情况, 只有当运用极限转换法, 起始加入物质的物质的量完全相同时, 才能够成等效平衡。

3.等效平衡的理解

(1) 等效平衡只与外界条件和始态有关, 而与途径无关。外界条件相同时, 无论反应从正、逆反应哪一方向开始, 无论是将反应物一次性投入还是分次投入, 只要起始量按上述条件加入, 就可达到等效平衡状态。

(2) “等效平衡”不同于“完全相同的平衡状态”。“完全相同的平衡状态”是指在达到平衡状态时, 任何组分的含量对应相等, 并且反应的速率相同, 各组分的物质的量浓度相同。“等效平衡”只需平衡混合物中各组分的含量对应相同, 反应的速率、各组分的物质的量、浓度等可以不同。

(3) 虽是等效平衡, 但转化率与起始量有关, 反应热与参加反应的量有关, 故它们可以不同。

四、题目重组中运用等效平衡

概念的理解不能只靠理论讲解, 要以疑设题、以练帮思、以练释疑, 将大量试题进行归类改编, 用精炼的题目解惑等效平衡的难点是非常有必要的。

以反应N2O4 (g) 葑2NO2 (g) , H=akJ/mol为例。

题目1.若在恒温恒压下, 向甲、乙两体积可变的容器中, 分别充入甲:lmolN2O4 (g) ;乙:2molN2O4 (g) 当达到平衡后, 试比较:

(1) 甲、乙两个容器中放出的热量与a的关系; (2) 甲、乙两个容器中N2O4的转化率的大小关系; (3) 甲、乙两个容器中平衡常数的大小关系; (4) 甲、乙两个平衡体系中反应速率的大小关系; (5) 甲、乙两个容器中NO2、N2O4的浓度的大小关系; (6) 甲、乙两个容器中NO2、N2O4的物质的量的大小关系; (7) 甲、乙两个容器中NO2、N2O4的体积百分含量的大小关系。

题目2.恒温恒容下, 向甲、乙两个容积相等的密闭容器中, 分别充入甲:lmolN2O4 (g) ;乙:2molN2O4 (g) 当达到平衡后, 试比较:

(1) 甲、乙两个容器中放出的热量与a的关系; (2) 甲、乙两个容器中N2O4的转化率的关系; (3) 甲、乙两个容器中平衡常数的大小关系; (4) 甲、乙两个平衡体系中反应速率的大小关系; (5) 甲、乙两个容器中NO2、N2O4的浓度的大小关系; (6) 甲、乙两个容器中NO2、N2O4的物质的量的大小关系; (7) 甲、乙两个容器中NO2、N2O4的体积百分含量的大小关系。

新课程理念下, 教材不是唯一的教学资源, 教师可根据课程标准和考试说明对教材内容进行整合, 调整教学思路, 从教材中生成新的教学资源, 更好地服务于教学。

参考文献

[1]王祖浩.化学反应原理 (苏教版) .南京:江苏教育出版社, 2008.

等效平衡的追根溯源篇5

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，任何相同组分的物质的量分数(或体积分数)均相同，这样的化学平衡互称等效平衡． 2．等效平衡的建立

化学平衡状态的建立与条件(如浓度、温度、压强等)有关，而与建立平衡时的途径无关，因而同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时的条件(浓度、温度、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 ⇌2SO3

①2mol 1mol

0 ②0

2mol ③1mol 0.5mol 1mol 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化学计量数比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。3．等效平衡的规律

（1）恒温、恒容条件下的等效平衡

Ⅰ类：在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体化学计量数不相等的可逆反应，只改变起始时加入物质的物质的量，若通过可逆反应的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量，所得反应物(或生成物)的物质的量与原起始量对应相同，则两平衡等效．简记：必须对应相同．

Ⅱ类：在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体化学计量数相等的可逆反应，只改变起始时加入物质的物质的量，若通过可逆反应的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量，所得反应物(或生成物)的物质的量之比与原起始量之比对应相同，则两平衡等效．简记：对应成比例．（2）恒温、恒压条件下的等效平衡

在恒温、恒压条件下，对于反应前后气体化学计量数任意性的可逆反应，只改变起始时加入物质的物质的量，若通过可逆反应的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量，所得反应物(或生成物)的物质的量之比与原起始量之比对应相同，则两平衡等效．简记：对应成比例【重难点指数】★★★ 【重难点考向一】恒温恒容条件下，反应前后气体化学计量数不相等的可逆反应

【例1】在一密闭的容器中充入2mol A和1mol B发生反应：2A(g)+B(g)⇌xC(g)，达到平衡后，C的体积分数为w%；若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量A：0.6mol、B：0.3mol、C：1.4mol充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为w%，则x的值为()A．只能为2

B．只能为3

C．可能为2，也可能为3

D．无法确定【答案】C

【重难点点睛】考查化学平衡计算、等效平衡等，难度中等，理解等效平衡规律：

1、恒温恒容，反应前后气体体积不等，按化学计量数转化一边，对应物质满足等量；反应前后气体体积相等，按化学计量数转化一边，对应物质满足等比；

2、恒温恒压，按化学计量数转化一边，对应物质满足等比；恒温恒容下，开始充入2molA和1molB与开始充入0.6molA、0.3molB和1.4molC达到平衡后，C的体积分数为w%，说明为完全等效平衡，按化学计量数转化到左边，满足n(A)=2mol、n(B)=1mol，据此解答。

【重难点考向二】恒温恒容条件下，反应前后气体化学计量数相等的可逆反应

【例2】一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：2A(g)+B(g)⇌3C(g)，若反应开始时充入2mol A和2mol B，达平衡后A的体积分数为a%．其它条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后A的体积分数小于a%的是()A．2mol C

B．2mol A、1mol B和1mol He(不参加反应)

C．1mol B和1mol C

D．2mol A、2mol B和3mol C 【答案】C 【解析】反应2A(g)+B(g)⇌3C(g)中，气体的体积前后相同，在一定温度下，在恒容密闭容器中得到平衡状态，只要满足物质全部转化为A、B，且满足n(A)：n(B)=1：1，则: A.2molC相当于4/3molA和2/3molB，二者的比值为2：1，大于1：1，则平衡后A的体积分数大于a%，故A错误；B.2molA、1molB和1molHe(不参加反应)，n(A)：n(B)=2：1，大于1：1，则平衡后A的体积分数大于a%，故B错误；C.1molB和1molC，相当于2/3molA和4/3molB，n(A)：n(B)=1：2，小于1：1，则平衡后A的体积分数小于a%，故C正确；D.2molA、2molB和3molC，相当于4molA和3molB，二者的比值为4：3，大于1：1，则平衡后A的体积分数大于a%，故D错误；故选C。

【名师点睛】考查等效平衡问题，反应2A(g)+B(g)⇌3C(g)中，气体的体积前后相同，在一定温度下，在恒容密闭容器中得到平衡状态，只要满足物质全部转化为A、B，且满足n(A)：n(B)=1：1，即可得到相同平衡状态，结合浓度对平衡移动的影响进行判断。

【重难点考向三】恒温恒压条件

【例3】将3mol A和1mol 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)⇌2C(g)+D(g)，达到平衡时C的浓度为w mol/L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的是()A．6molA+2molB

B．3molA+1molB+2molC

C．2molC+1molB+1molD

D．1molC+2molD 【答案】A

【名师点睛】考查等效平衡的判断及应用，注意明确常见的等效平衡规律，在恒温恒压条件下，两个平衡中C的百分含量不变，说明两个反应为等效平衡，按照化学计量数将各选项中各物质的物质的量转化成A和B，只要满足n(A)：n(B)=3mol：1mol=3：1即可。

【重难点考向四】等效平衡的建立

【例4】在一个固定体积的密闭容器中，保持一定温度，进行以下反应：H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)．已知起始时加入1mol H2和2mol I2(g)，当达到平衡时H2的体积分数为φ．下列四种情况分别投入上述容器，且始终保持原温度，平衡时H2的体积分数也为φ的是()A．2 mol H2(g)和1 mol I2(g)B．3 mol HI(g)C．2 mol H2(g)和2 mol I2(g)D．1 mol I2(g)和2 mol HI(g)【答案】D

【名师点睛】考查两边计量数相等的等效平衡判断，理解等效平衡规律是解题的关键，等温等容条件下，对于反应前后气体物质的量不变的反应，经过等价转化只要最初加入的物质的量之比与原平衡相等，就会建立等效平衡，平衡时各物质的体积分数相同，由此分析解答。

1．在恒温恒容条件下，将4molA和2molB放入一密闭容器中2A(g)+B(g)⇌2C(g)+D(s)，达到平衡时，C的体积分数为a；在相同条件下，按下列配比分别投放A、B、C、D，达到平衡时，C的体积分数不等于a的是()A．4mol、2mol、0mol、2mol B．2mol、1mol、2mol、2mol C．2mol、1mol、2mol、1mol D．2mol、1mol、0mol、1mol 【答案】D 【解析】A.4mol、2mol、0mol、2mol，D是固体不考虑，相当于加入了4molA、2molB，两个平衡为完全等效平衡，达到平衡时C的体积分数仍为a，故A错误；B.2mol、1mol、2mol、2mol，固体剩余无影响，按照化学计量数转化成反应物，相当于加入了4molA、2molB，两个平衡为完全等效平衡，达到平衡时C的体积分数仍为a，故B错误；C.2mol、1mol、2mol、1mol，按照化学计量数转化成反应物，相当于加入了4molA、2molB，两个平衡为完全等效平衡，达到平衡时C的体积分数仍为a，故C错误；D.2mol、1mol、0mol、1mol，D是固体不考虑，相当于加入了2molA、1molB，与原反应中4molA、2molB不互为等效平衡，达到平衡时C的体积分数不等于a，故D正确；故选D。

【名师点睛】保持温度、容器容积不变条件下，按照一定的配比将物质放入容器中，达平衡时C的体积分数为a的，说明新的平衡与原平衡为等效平衡；只要按照化学计量数将各物质转化成反应物，满足n(A)=4mol、n(B)=2mol，则两个平衡互为完全等效平衡，则达到平衡时C的体积分数为a；否则达到平衡时，C的体积分数不等于a。2．如图所示，隔板Ⅰ固定不动，活塞Ⅱ可自由移动，M、N两个容器中均发生反应：

N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-192kJ•mol．向 M、N 中，都通入 xmol N2 和ymol H2的混合气体，初始M、N容积相同，保持温度不变．下列说法正确的是()

1A．若x：y=1；2，则平衡时，M中的转化率：N2＞H2

B．若x：y=1：3，当M中放出热量172.8kJ时，N2的转化率为90% C．若x=1，y=3，则达到平衡时反应物的转化率N＞M D．平衡时N2气体在两容器中体积分数可能相等【答案】CD 【解析】M容器保持恒容，N容器保持恒压，由于反应前后的气体系数和不等，所以两个平衡态也不一样，A、x：y=1：2，即y=2 x，设反应中消耗掉amoN2l，则：

N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)初始(mol)：x

0 变化(mol)：a

2a 故N2的转化率=a/x，H2的转化率=3a/2x，则平衡时，M中的转化率：N2＜H2，故A错误；B、题目中热化学方程式的意义：若1moN2l完全反应，放热192 kJ，当M中放出热量172.8 kJ时，参加反应的N2的物质的量为×1mol=0.9mol，故N2的转化率为，故B错误；C、x=1，y=3，由于反应后气体体积减小，N容器建立的平衡相当于恒温恒容下建立的平衡减小容器体积，压强增大，平衡正向移动，达到平衡后的转化率关系为：α(M)＜α(N)，故C正确；

D、要让M、N中平衡时A的体积分数一样，那么只能是M或N中，反应前后不论限度多少，A的体积分数始终为定值，假定反应的A为zmol，则：

N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)起始：x

0 反应：z

2z平衡：x-z y-3z 2z 故平衡时N2的体积分数为，N2的体积分数始终为定值，则x=y，即x=y时，平衡时N2气体在两容器中体积分数相等，故D正确；故选CD。

3．向一固定体积的密闭容器中通入a mol N2O4气体，在密闭容器内发生反应：N2O4(g)⇌2NO2(g)，达到平衡时再通入a mol N2O4气体，再次达到平衡时，与第一次达平衡时相比，N2O4的转化率()A．不变 B．增大 C．减小 D．无法判断【答案】C

【名师点睛】考查化学平衡的移动，关键是等效平衡途径的构建，达到平衡时再通入a mol N2O4气体，恒温恒容条件下，投料等比增加同增压，根据压强变化对平衡移动的影响来回答。

4．在一固定体积的密闭容器中加入2mol A和1mol B发生反应2A(g)+B(g)⇌3C(g)+D(g)，达到平衡时C的浓度为w mol•L，若维持容器的体积和温度不变，按下列四种配比方案作为反应物，达平衡后，使C的浓度仍为w mol•L的配比是()A．4 mol A+2 mol B B．3 mol C+1 mol D+2mol A+1 mol B C．3mol C+1 mol D+1 mol B D．3 mol C+1 mol D 【答案】D 【解析】A．等效为在原平衡的基础上压强增大一倍到达的平衡状态，与原平衡相比平衡向逆反应方向移动，C的物质的量减小大于混合气体总物质的量减小，故C的物质的量百分含量降低，故A错误；B．等效为开始加入4molA+2molB，进一步等效为在原平衡的基础上压强增大一倍到达的平衡状态，与原平衡相比平衡向逆反应方向移-

1-1动，C的物质的量减小大于混合气体总物质的量减小，故C的物质的量百分含量降低，故B错误；C．等效为开始加入2molA+2molB，相当于在原平衡的基础上在加入1molB，平衡向正反应方向移动，故C的物质的量百分含量增大，故C错误；D．等效为开始加入2molA+1molB，与原平衡为完全等效平衡，C的物质的量百分含量不变等于w，故D正确，故选D。

5．(双选)Fe2O3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO2(g)，该反应的平衡常数K=64，在1L恒容密闭容器甲和乙中，甲中加有四种物质各1mol，乙中加有Fe2O3，Fe，CO2各1mol，CO 2mol．达平衡后，两容器中不等的是()A．用CO表示反应速率

B．平衡混合气体的平均相对分子质量 C．CO的转化率 D．CO2的体积分数【答案】AC 【解析】可逆反应Fe2O3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO2(g)的平衡常数K==64，整理可得：，即达到平衡时二氧化碳和CO的浓度之比相等，则混合气体中二氧化碳的体积分数、混合气体的平均分子质量一定相等，故B、D错误；由于乙中CO浓度大于甲，则甲中反应速率加快，所以甲和乙中用CO表示反应速率不相等，故A正确；设达到平衡时甲消耗CO的物质的量为x，乙中消耗CO的物质的量为y，则：Fe2O3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO2(g)起始量(mol)：1（2）1（1）变化量(mol)：x(y)

x(y)平衡量(mol)：1-x(2-y)

1+x(1+y)反应前后气体体积不变，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，CO的转化率为：化率为：

例谈等效平衡的构建与应用篇6

1.等效平衡的分类

化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物各组分的浓度保持不变的状态。但平衡状态的建立与平衡建立的途径无关，因此，对于一定条件下的可逆反应，当从不同途径达到平衡状态后可形成全同等效平衡或相似等效平衡。

（1）全同等效平衡：在一定条件下，当可逆反应从不同的途径达到平衡状态时，各组分的体积分数、浓度、物质的量均完全相同的平衡状态。

例1某温度下，将2 mol SO2和2 mol O2充入密闭容器中，加入催化剂并保持恒温、恒容条件进行反应，达到平衡后SO3的体积分数为x。若将a mol SO2、b mol O2、c mol SO3充入容器中，达到平衡后使SO3的体积分数仍为x，则a、b、c间应满足何种关系？

解析2SO2（g） + O2（g）2SO3（g）

t=0：2 mol 2 mol 0

t平： x

t=0： a mol b mol c mol

t平： x

对于该可逆反应达到平衡状态时，若改变压强，平衡将发生移动。因此在恒温、恒容条件下，当向容器中加入a mol SO2、b mol O2、c mol SO3时，若使平衡时SO3的体积分数仍为x，则a、b、c之间的关系为：a+c=2 mol；b+c/2=2 mol。

（2）相似等效平衡：在一定条件下，当可逆反应从不同的途径达到平衡状态时，各组分的体积分数相同、物质的量不同，浓度可能相同也可能不同的平衡状态。

例2恒温、恒压下，在一个体积可变的容器中发生如下反应：A（g）+B（g）C（g）。开始时加入1 mol A和1 mol B，到达平衡后，生成a mol C。

（1）若开始时放入3 mol A和3 mol B，到达平衡后，生成C的物质的量为mol；

（2）若开始时加入x mol A、2 mol B和1 mol C，到达平衡后，A和C的物质的量分别是y mol和3a mol，则x=mol，y=mol。

（3）若在（2）的平衡混合物中再加入3 mol C，待再次到达平衡后，C的物质的量分数是。

解析A（g）+B（g）C（g）

t=0： 1 mol 1 mol 0→容器的体积为V

t平： a mol

t=0： 3 mol 3 mol 0→容器的体积为3V

t平： x mol

（1）设加入1 mol A和1 mol B时容器的体积为V，则在恒压条件下，加入3 mol A和3 mol B时容器的体积为3V，等同于将三个体积为V的容器合并在一起，故达到平衡时，各物质的体积分数、浓度均相同，C的体积分数为a/（2-a），而各物质的物质的量为原来的3倍，因此C的物质的量为3a mol。

（2）平衡时C的物质的量为3a mol，则在起始时，应加入3 mol A和3 mol B，将1 mol C完全转化得到1 mol A和1 mol B，故x=2。平衡时A的量为2（1-a）mol。

（3）若在（2）的平衡混合物中再加入3 mol C，则等同于起始时向体积为6V的容器中加入6 mol A和6 mol B，达到平衡时各物质的物质的量分数不变，故C的体积分数为a/（2-a）。

2.构建等效平衡应注意的事项

在构建等效平衡时，要注意两方面的问题：（1）注意可逆反应的特点；（2）试题条件要求。

例3某温度下，将2 mol Br2和1 mol H2充入一体积固定的密闭容器中，发生可逆反应Br2（g）+H2（g）2HBr（g），达到平衡后HBr的体积分数为x。若将4 mol Br2、2 mol H2充入容器中，达到平衡后使HBr的体积分数y，则yx（填“大于”、“小于”或“等于”）；若将a mol Br2、b mol H2、c mol HBr充入容器中，达到平衡后使HBr的体积分数仍为x，则a、b、c间应满足何种关系？

解析Br2（g） + H2（g） 2HBr（g）

t=0： 2 mol 1 mol 0 → 容器的体积为V

t平： x

t=0： 4 mol 2 mol 0 → 容器的体积为2V

t平： y

t=0：a mol b mol c mol

t平： x

设加入2 mol Br2和1 mol H2的体积为V，加入4 mol Br2和2 mol H2时的体积为2V，则达到平衡后形成相似等效平衡，由于该反应在反应前后气体的体积不变，即为ΔV=0的反应，当反应处于平衡状态时，改变压强平衡不发生移动。因此当将容器的体积由2V变为V时，HBr的体积分数不变，而各物质的浓度变为原来的2倍。若使HBr的体积分数不变，则a、b、c之间的关系只需满足（a+c/2）∶（b+c/2）=2∶1即可。

例4在一个体积为1 L的密闭容器中，加入2 mol A和1 mol B，发生如下反应：2A（g）+B（g）3C（g）+D（s），达到平衡时，C的物质的量浓度为1.2 mol/L，维持温度和容器的体积不变，按如下配比做起始反应物质，达到平衡后，C的物质的量浓度仍为1.2 mol/L的是。

①4 mol A、2 mol B；②2 mol A、1 mol B、1 mol D；③3 mol C、0.8 mol D；④1 mol A、0.5 mol B、1.5 mol C、0.1 mol D；⑤1 mol A、0.5 mol B、1.5 mol C。

解析由于D为固态，该反应属于反应前后气体体积不变的反应，压强对平衡状态也无影响，因此加入4 mol A、2 mol B时所达到的平衡状态与原平衡状态为相似等效平衡，C的体积分数相同，但C的浓度为原平衡状态浓度的2倍。

nlc202309041246

又由于D为固态，其量的多少对平衡无影响，故加入2 mol A、1 mol B、1 mol D时达到的平衡状态与原平衡状态为全同等效平衡，C的浓度为1.2 mol/L，但应注意的是此时固体D的物质的量不同。

对于第③情况，等同于在原平衡状态下分离出0.2 mol D，平衡不移动，C的浓度不变。而对于第④种情况，等同于在原平衡状态下分离出0.4 mol D，导致D的物质的量为零，而可逆反应中各物质的量不可能为零，故平衡将向正向移动，C的浓度将增大。

2A（g） + B（g） 3C（g） + D（s）

起始时： t=0： 2mol 1mol 0 0

t平： 1.2mol 0.6mol 1.2mol 0.4mol

③t=0： 0 0 3mol 0.8mol

t平： 1.2mol 0.6mol 1.2mol 0.2mol

④①t=0： 1mol 0.5mol 1.5mol 0.1mol

t平： 1.2mol 0.6mol 1.2mol 0

在第⑤种情况中，根据反应的特点，由于有C存在而无D存在，C的浓度将大于1.2mol/L。因此符合条件的选项只有②、③。

二、等效平衡的应用

1.比较反应物转化率、物质含量的大小

例4体积相同的甲、乙两容器中，分别都充有等物质的量的SO2和O2，在相同条件下发生反应，并达到平衡，在这个过程中，温度不变，若甲保持体积不变，乙保持压强不变，若甲容器中SO2的转化率为P%，乙容器中的SO2的转化率（）。

A.等于P% B.大于P%

C.小于P%D.无法确定

解析若乙容器也保持体积不变，则达到平衡时，甲容器与乙容器形成全同等效平衡，容器内的压强均减小。为使乙容器保持压强不变，则与甲相比为压强增大过程，导致平衡正向移动，SO2的转化率增大，故正确答案为B。

例5一定温度下，向体积固定的容器中加入a mol A，发生反应aA（g）bB（g）+cC（g）。反应达到平衡后，再向容器中加入a mol A，则达到新的平衡后：

（1）若a>b+c，则A的转化率（填“增大”、“减小”或“不变”，下同）；

（2）若a=b+c，则B的体积分数；

（3）若a

解析设容器的体积为V，当向容器中再加入a mol A时，相当于在起始时向容器中加入了2a mol A，设此时的容器体积若为2V，则两种情况下A的起始浓度相同，即构成了相似等效平衡。平衡体系中A的体积分数、转化率及B的体积分数均对应相等。但由于容器体积固定，将容器的体积由2V转变为V时，为增大压强过程，则若a>b+c，则平衡向正方向移动，导致A的转化率增大；若a=b+c，则平衡不移动，B的体积分数不变；若a

2.确定物质的系数

例6在一体积固定的密闭容器中充入

2 mol A和1 mol B，发生反应2A（g）+B（g）xC（g），达到平衡后，C的体积分数为a，若维持容器体积和温度不变，按0.6 mol A、0.3 mol B和1.4 mol C为起始物质，达到平衡后，C的体积分数仍为a，则x的值为（）。

A.1 B.2 C.3 D.4

解析若使C的体积分数不变，分为全同等效平衡和相似等效平衡。由于化学平衡的建立与建立途径无关，因此：

2A（g） + B（g）xC（g）

起始时：2 mol 1 mol 0

平衡时： a

起始时：0.6 mol 0.3 mol 1.4 mol

平衡时： a

（1）全同等效平衡：将所加入的0.6 mol A、

0.3 mol B和1.4 mol C完全转化为A、B时，应使A的物质的量为2 mol，B的物质的量为1 mol，则达到平衡状态时，两种情况下不仅各物质的体积分数对应相等，各物质的物质的量也对应相等，故x=2。

（2）相似等效平衡：若反应前后体积不变（ΔV=0），即x=3时，反应达到平衡后，改变压强，平衡不移动。因此将0.6 mol A、0.3 mol B和1.4 mol C完全转化为A、B时，A与B的物质的量之比与前一平衡起始时所加A、B的物质的量之比为2∶1，达到平衡时，各物质的体积分数对应相等，但各物质的物质的量对应不同。因此当x值为3时，C的体积分数仍为a，故正确答案为B、C两项。

例7有甲、乙两容积相等的恒容密闭容器，向甲中通入6 mol A和2 mol B，向乙中通入

1.5 mol A、0.5 mol B和3 mol C，保持温度不变，使反应：3A（g）+B（g）xC（g）达到平衡，此时测得甲、乙两容器中C的体积分数均为0.2。则：

（1）若平衡时，甲、乙两容器中A的物质的量相等，则x=；若平衡时，两容器中A的物质的量不相等，则x=。

（2）平衡时，甲、乙两容器中A、B的物质的量之比是否相等（填“相等”或“不相等”），平衡时甲中A的体积分数为。

（3）若平衡时两容器的压强不相等，则甲乙两容器的压强之比为。

解析由全同等效平衡与相似等效平衡的建立可知：

3A（g） + B（g） xC（g）

起始时：6 mol 2 mol 0

平衡时： 0.2

起始时： 1.5mol 0.5 mol 3 mol

平衡时： 0.2

（1）当x=2时，将3 mol C完全分解，可得6 mol A和2 mol B，与第一种情况形成全同等效平衡。

nlc202309041246

（2）当x=4时，为ΔV=0的反应，形成相似等效平衡。

由于A、B的物质的量之比满足于反应系数比，故平衡时，两个容器中A与B的物质的量之比相同，A的体积分数为（1-0.2）×3/4=0.6。

（3）若平衡时两容器的压强不相等，则x=4，为ΔV=0的反应，甲中达到平衡时，气体的总物质的量为8 mol，乙中气体的总物质的量为5 mol，两容器的压强比为8∶5。

3.确定物质的量

例8在一密闭容器中，保持一定温度，发生反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g）。已知加入1 mol N2和4 mol H2时，达到平衡状态后生成a mol NH3。若保持平衡时各组分的体积分数不变。试填写表格：

（1）若为体积固定的容器：

解析在体积恒定的情况下，若保持各组分的体积分数不变，对于反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g）应满足全同等效平衡的构建条件，即m+w/2=1，n+3w/2=4。因此①～④中的数值分别为：1；2；0.5；1。

在恒压条件下，若保持各组分的体积分数不变，则应满足相似等效平衡的构建条件，即：[n（N2）+1/2n（NH3）]/[n（H2）+3/2n（NH3）]=1/4，因此，空格中的数值分别为：1.5a；0.5；2；2（n-4m）；a（n-3m）。

4.判断容器体积大小

例9图1中，P是一可自由移动的活塞，关闭K，分别向容器A、B中各充入2 mol X、2 mol Y，起始时VA=a L，VB=0.8a L（连通管的体积忽略不计）。在相同条件和有催化剂存在条件下，两容器中各自发生如下反应：3X（g）+3Y（g）

2Z（g）+2W（g），达到平衡时VB=0.6a L。试回答如下问题：

（1）B中X的转化率为；

（2）A、B中X的转化率的关系是AB（填“大于”、“小于”或“等于”）；

（3）平衡时A、B中混合气体的平均相对分子质量的关系是MAMB（填“大于”、“小于”或“等于”）；

（4）打开K，一段时间后再次达到平衡，则B的体积为。

解析当K关闭时，A为体积恒定条件，B为恒压条件，而反应3X（g）+3Y（g）2Z（g）+2W（g）达到平衡后，容器中气体的物质的量减小，导致B中的压强比A中的压强大，有利于平衡正向移动，故B中X的转化率大于A中X的转化率。又由于气体的总质量不变，故B中混合气体的平均相对分子质量大于A中混合气体的平均相对分子质量。

5.判断平衡移动的方向

例10某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A（g）+B（g）2C（g），达到平衡时，A、B、C的物质的量分别为4 mol、2 mol、4 mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中的三者的物质的量做如下调整，可使平衡向右移动的是（）。

A.均减半 B.均加倍

C.均增加1 mol D.均减少1 mol

解析平衡时，A、B、C的物质的量分别为4 mol、2 mol、4 mol，平衡状态下三者的物质的量之比为2∶1∶2。由于容器体积可变，即压强恒定情况下，当平衡混合物中的三者的物质的量均加倍或减半时均可形成相似等效平衡，平衡均不会发生移动。当均增加1 mol时，可拆分成先将A、B、C的物质的量分别增加1 mol、0.5 mol、1 mol的情况，此时反应仍处于平衡状态，平衡不移动，当再加入0.5 mol B时将使此平衡应向正方向移动。同理D项情况将导致平衡应向逆反应方向移动。

（收稿日期：2015-01-13）

用平衡常数解决等效平衡相关问题篇7

1.平衡常数:人们为了描述可逆反应进行的限度, 引入化学平衡常数, 用化学平衡常数来描述化学反应的限度。

化学平衡常数可以表示一个可逆反应进行的程度, 也可以判断一个反应是否达到平衡状态, 并且可以利用化学平衡常数进行相关的计算。

(1) 若Q=K, 反应达到平衡状态;

(2) 若Q<K, 平衡正向移动;

(3) 若Q>K, 平衡逆向移动。

2.等效平衡:等效平衡就是指在一定条件 (恒温、恒容或恒温、恒压) 下, 同一可逆反应体系, 不管从正反应开始, 还是从逆反应开始, 在达到平衡状态时, 任何相同组分的百分数 (体积分数、物质的量分数) 均相同, 这样的化学平衡互称等效平衡。

等效平衡的类型

二、思考问题

1.等效平衡历来是化学平衡中的重点和难点。等效平衡概念抽象, 是教师与学生在学习和复习化学平衡过程中最头疼的问题。面对等效平衡, 一般采用以下两种方法:一是“等价转换法” (通过可逆反应的化学计量数之比换算成化学方程式同一边的物质, 然后进行分析) ;二是“中间体模型法” (建立合理的等效平衡模型, 然后再在等效平衡的基础上改变条件, 根据平衡移动原理, 使之达到新的平衡, 看平衡是否移动) 。但是不管哪种方法, 由于都是定性分析, 从概念到概念, 说服力不强, 且对于思维能力薄弱的学生会感到理解困难。新课标开始实施以来, 由于《化学反应原理》模块中增加了“化学平衡常数”的内容, 使得从定量的角度处理化学平衡问题有了理论上的依据。我们可以转向用化学平衡常数去处理有关化学平衡的计算问题, 认为“等效平衡”作为一类特定问题的特殊方法, 完全可以被化学平衡常数所覆盖。

2.我们把等效平衡分成上面三种类型, 在目前“彰显有用的化学”背景下, 第三种恒温恒压类型是没有价值的, 因为工业上很多反应釜都是固定体积的。其次, 我们学习等效平衡更多意义在于分析平衡移动, 判断转化率的大小, 所以利用平衡常数就显得更为重要。

三、典题分析

下列说法正确的是 () 。

A.反应在前50 s的平均速率为v (PCl3) =0.0032mol·L-1·s-1

B.保持其他条件不变, 升高温度, 平衡时, c (PCl3) =0.11 mol·L-1, 则反应的ΔH<0

C.相同温度下, 起始时向容器中充入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2, 达到平衡前v (正) >v (逆)

D.相同温度下, 起始时向容器中充入2.0 mol PCl3、2.0 mol Cl2, 达到平衡时, PCl3的转化率小于80%

解析:对于此题选项D可以用两种方法解决:一是利用等效平衡模式来定性解决, 二是利用平衡常数来定量解决。

方法一:容器中充入2.0 mol PCl3、2.0 mol Cl2, 是原来的两倍, 如果体积是原来的两倍即与原平衡完全等效, 再把容器两倍关系压缩成原容器, 则平衡向逆反应方向移动, PCl3的转化率应大于80%, D错误。

然后对相同温度下, 起始时向容器中充入2.0 mol PCl3、2.0 mol Cl2进行计算:此时起始浓度c (PCl3) =2.0mol/2.0 L=1.0 mol·L-1, c (Cl2) =2.0 mol/2.0 L=1.0mol·L-1。因为题干反应的转化率是20%, 现在反应从逆反应开始, 假设转化率是80%, 则

下列说法正确的是 () 。

C.若甲中反应2 min时达到平衡, 则2 min内平均速率v (O2) =0.2 mol·L-1·min-1

D.甲平衡后再加入0.2 mol SO2、0.2 mol O2和0.4mol SO3, 平衡正向移动

解析:对于此题AB选项可以用两种方法解决:一是利用等效平衡模式来解决, 二是利用平衡常数计算来解决。

方法一:4 mol SO3两倍于2 mol SO2、1 mol O2, 如果两者是等效平衡的话, 此时4 mol SO3产生的反应物的转化率是α1+α2=1, n (SO3) =2×1.6 mol, 但同一体积乙与甲相比的话, 平衡要向生成SO3的反应方向移动, n (SO3) 要大于2×1.6 mol, α1+α2<1, 所以AB错误。

方法二:首先分析容器甲, 起始物质的量:2mol SO2、1 mol O2, 它们的浓度分别为:1 mol·L-1SO2、0.5 mol·L-1O2, 平衡时SO3物质的量是1.6 mol, 浓度为0.8 mol·L-1SO3。

再分析容器乙, 起始物质的量:4 mol SO3, SO2浓度为2 mol·L-1, 正反应SO2转化率α1=80%, 假设逆反应反应物SO3的转化率α1=20%, 则

等效平衡解读篇8

等效平衡是指在一定条件下的可逆反应, 只要反应物的起始的物质的量相当 (转化成化学方程式同一侧反应物的物质的量相等或成比例) , 则达到平衡时任何同一组分的体积分数或物质的量分数均相等, 这样的化学平衡互称为等效平衡。

二、等效平衡建立的条件

(1) 同一个可逆反应;

(2) 相同的外界条件 (恒温、恒容或恒温、恒压) ;

(3) 反应同一侧起始的物质的量相当 (相等或成比例) 。

三、等效平衡的类型

在考虑平衡体系时, 现在流行的分类方法是:以反应条件为前提, 归纳出在各种条件 (温度、压强、容积) 下何时能形成等效平衡, 然后来解决问题。本文则从另一个角度———可逆反应平衡常数来认识等效平衡, 以期大家在高考复习中对等效平衡有更好的理解和应用。

(1) 在定温、定压情况下, 改变起始时加入物质的物质的量, 如按化学计量数换算成与原平衡相同的物质, 且这些物质的物质的量之比 (或值) 与原平衡相等, 则达到平衡后与原平衡等效。

例如;对于来说, 等温等压下, 起始时将 (1) 4mol SO2和2mol O2; (2) 6mol SO2和3mol O2; (3) 3mol SO2和1.5mol O2和1mol SO3; (4) n mol SO3等分别放入密闭等压容器中, 达到平衡时, 混合气体中SO2的百分含量均相等, 达到等效平衡。

达到上述等效平衡时, 各物质的物质的量浓度、各物质的分数, 各反应物的转化率, 气体的密度, 气体的平均摩尔质量等均相同, 但是各物质的物质的量不一定相同, 对应量应该成正比关系。

(2) 在定温、定容条件下, 以下两种情况下可形成等效平衡:

第一类, 化学反应方程式前后气体计量系数之和不相等。不论装入各反应物的起始量是多少, 只要各物质的起始量按化学计量数换算成与原平衡起始 (或平衡) 时相同的物质, 且这些物质的物质的量与原平衡相等, 则达平衡后与原平衡等效。

例如:对于2SO2 (g) +O2 (g) 幑幐2SO3 (g) 来说, 在等温等容下, 起始时将 (1) 2mol SO2和1mol O2; (2) 2mol SO3; (3) 1.6mol SO2;0.8mol O2和0.4mol SO3等分别充入体积相等的密闭容器中, 达到平衡时, 混合气体中SO2的百分含量均相等, 达到等效平衡。

第二类, 化学反应方程式前后气体计量系数之和相等。如按化学计量数换算成与原平衡相同的物质, 且这些物质的物质的量之比 (或值) 与原平衡相等, 则达到平衡后与原平衡等效。

例如:有一可逆反应:I2 (g) +H2 (g) 幑幐2HI (g) , 若按下列两种配比: (1) 0.8mol I2, 0.8mol H2, 0mol HI; (2) 0.8mol I2, 0.8mol H2, 0.4mol HI, 在同温、同体积的密闭容器中进行反应, 达到平衡后, C的质量分数相同, 达到等效平衡。

达到上述等效平衡时, 等效的物理量最多, 几乎是全等了, 于是, 有的教辅书将其称为“等同平衡”, 应该指出的是, “等同平衡”的说法是不妥当的。比如不同的投料方式, 放出的热量就不同。如上述的平衡2SO2 (g) +O2 (g) 幑幐2SO3 (g) 中, (1) 是放出热量, (2) 是吸收热量, (3) 无论是吸热还是放热都与 (1) (2) 不同, 所以说“完全等同”是不合理的。

四、等效平衡的特征

相互等效的平衡体系中同一组分的体积分数或物质的量分数相等。

五、理论原理

恒温条件下以反应为例来讨论:

(1) 在恒温、恒压下:

当同一侧反应物起始的物质的量相等或成比例时, 平衡浓度仍为CA、CB、CC、CD。

所以, K′C=K′C (K′C表示离子积常数) , 化学平衡不移动, 平衡是等效平衡。

(2) 在恒温、恒容下:

第一种情况:当同一侧反应物起始的物质的量相等时, 平衡浓度仍为CA、CB、CC、CD。

所以, K′C=KC, 化学平衡不移动, 平衡是等效平衡。

第二种情况:当同一侧反应物起始的物质的量成比例时, 平衡浓度变为nCA、nCB、nCC、nCD (n为比例数) 。

则:

结论: (c+d) - (a+b) =0时K′C=KC, 化学平衡不移动, 即 (a+b) = (c+d) 时平衡为等效平衡。

参考文献

浅谈“等效平衡规律”的理解及应用篇9

对于“等效平衡”的概念, 在化学上是如此认定的:在一定条件下 (定温、定容或定温、定压) , 对同一可逆反应, 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, 这样的化学平衡就互称为“等效平衡”.从认定中可看出, 化学平衡状态的建立只与条件有关, 而与建立平衡的途径无关, 因而对同一可逆反应, 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, 则它们达到的平衡状态就可互称为“等效平衡”.如:在常温常压下, 对可逆反应2SO2 (g) +O2 (g) 葑2SO3 (g) 而言, 对于SO2、O2和SO3物质的量分别按 (1) 2mol、1mol、0mol; (2) 0mol、0mol、2mol; (3) 0.5 mol、0.25mol、1.5 mol等三种初始状态开始;虽 (1) 是从正反应方向开始, (2) 是从逆反应方向开始, (3) 是从正逆反应方向同时开始, 但由于 (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) ) , 因此三者在平衡后互为等效平衡.

接着是要正确理解和掌握“等效平衡规律”.“等效平衡规律”有以下三种情况: (1) 恒温、恒容条件下的等效平衡.对于反应前后气体分子数不等的可逆反应 (即一般可逆反应) , 在定温、定容的条件下, 只改变起始加入物质的“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, 则两个平衡等效; (2) 特殊情况, 等体积反应 (恒温) .在定温、定容的情况下, 对于反应前后气体分子数不改变的可逆反应 (即特殊可逆反应) , 只要反应物 (或生成物) 的物质的量比值与原平衡相同, 则两个平衡等效; (3) 恒温、恒压条件下的等效平衡.在定温、定压情况下, 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.如对可逆反应a A (g) +b B (g) 葑c C (g) +d D (g) (a+b≠c+d) 右进行如下归纳.对此可逆反应如第一次初始加入a mol A和b molB, 第二次初始加入xmol A、ymol B、z mol C和w mol D.在定温、定容的条件下, 若两次反应互为等效平衡, 则一定要满足以下两个关系式:x+z×a÷c=a和y+w×b÷d=b.而对在定温、定容或在定温、定压 (a+b=c+d) 的可逆反应则只要求由极端假设法确定出两初始状态的物质的量的比值与原平衡相同, 即 (x+z×a÷c) : (y+w×b÷d) =a:b, 则达到平衡后两个平衡等效.如上所述, 在应用“等效平衡规律”解决实际问题过程时, 一定要分析问题中的条件和发生可逆反应的各生成物和各反应物的化学计量数之和的情况.

如:一定温度下, 在恒容密闭容器中发生如下反应:2A (g) +B (g) 3C (g) , 若反应开始时充入2mol A和2mol B, 达平衡后A的体积分数为a%.其它条件不变时, 若按下列四种配比作为起始物质, 平衡后A的体积分数大于a%的是 ()

A.2mol C

B.2mol A、1mol B和1mol He (不参加反应)

C.1mol B和1mol C

D.2mol A、3mol B和3mol C

解析:本题主要考查有关化学平衡的相关问题.

本题只有通过“等效平衡规律”才能很好地解决, 而此题的条件为“等温等容和气体总体积不变”, 符合“等效平衡规律”中第二条规律情况.故在等温等容的条件下, 对于气体总体积不变的反应2A (g) +B (g) 葑3C (g) , 充入任意物质的量的C, 都与充入2 mol A和1 mol B等效, 且平衡时A的体积分数大于a%, 故A符合题意;而充入He时对所给化学平衡没有影响, 则B选项中A的体积分数亦大于a%, 而C、D皆相当于在2 mol A和1 mol B达到平衡的基础上, 增大B的浓度使化学平衡向右移动, A的体积分数减小, 故本题答案为 (A) 、 (B) .

在面对实际问题时, 还应对具体的反应进行正确的分析, 看化学平衡状态之间是否是等效平衡, 能否利用“等效平衡规律”来解决问题.

又如在恒温时, 一固定容积的容器内发生如下反应:2NO2 (g) 葑N2O4 (g) 达平衡时, 再向容器内通入一定量的NO2 (g) , 重新达到平衡后, 与第一次平衡时相比NO2的体积分数 ()

(A) .不变 (B) .增大

解析:我们可以假设后面通入一定量的NO2 (g) 也在上述反应的温度和压强下发生如下反应2NO2 (g) 葑N2O4 (g) 并达平衡, 此时两个反应就是在恒温、恒压下的等效平衡, 两个反应体系下的NO2的体积分数就必定相同.然后再把后面反应中的混合气体全部挤压在题中的固定容器内, 这时相当于对原体系加压, 对于反应2NO2 (g) 葑N2O4 (g) 必定向正反应方向移动, 这样NO2在体系中的体积分数肯定减小, 则得到正确答案C.如果不用“等效平衡”原理来解决此题, 对在已经平衡的体系内通入一定量的NO2, 整个体系的压强和作为反应物的NO2的量就都有所增加, 平衡向正反应方向移动, 就会使得NO2的量有所减少, N2O4的量有所增加, 但由于无法知道NO2反应减少后剩下的量以及N2O4的增加量故无法判断体积分数的变化, 势必会误选答案 (D)

巧设等效平衡解决化学平衡问题篇10

所谓等效平衡, 是指在一定温度下的同一可逆反应, 由于起始状态不同可形成多个平衡体系, 其中达到化学平衡时体系中各组分百分含量相同, 浓度也相同的两个平衡体系互为等效体系。即是每一可逆反应无论是从反应物开始还是从产物开始, 或者是从既有反应物又有产物的中间状态开始, 若假设反应能向某一方向进行底时, 只要所得生成物的摩尔浓度相等, 则他们就互为等效, 他们达到平衡时进行的程度就相同, 达到的化学平衡也完全相同 (其前提是平衡时温度、压强等外界条件也相同) 。

利用这一观点, 在解决两个或多个平衡体系相互比较的问题时, 或遇到它们不互为等效平衡, 我们则可以改变条件, 假设另一个等效平衡作为中间状态与原平衡相比较, 再使改变条件恢复原状, 使平衡移动, 最后再利用勒沙特列原理判断结果, 这样就会使很多扑朔迷离的难题变得清晰明了。下面举例说明:

例1:等温下, 在相同体积的容器A、B中, 分别倒入2mol SO2和1mol O2, A容器维持恒容, B容器维持恒压, 若达到平衡时, A、B两容器中SO2的转化率分别为a、b, 则a与b的关系为:

a____b。

解析题中的两个平衡体系, 其容积和压强均不相同, 显然不是等效平衡, 但是我们可以假设它们经过它们经过等效平衡的中间状态, 就不难得出答案:

由状态Ⅱ——→状态Ⅱ, 增大压强, 平衡向生成SO3的方向移动, 转化率提高则b>b′;且根据上述原理, 状态Ⅰ与状态Ⅱ′显然是等效平衡, 则有:b′=a b>b′所以b>a。

答案为:b>a。

例2:一定温度下, 将a mol PCl5气体通入恒容的容器中达到平衡时, PCl5=PCl3+Cl2, 测得平衡混合气体压强为P1, 此时再向反应器中通入a摩尔PCl5气体, 恒温下再达到平衡, 测得混合气体压强为P2, 则P1与P2的关系为 ()

A:2P1=P2B:2P1>P2

C:2P1

解析:第二次平衡相当于起始时PCl5为2a摩尔的平衡, 可将此体系中容器的容积扩大为原容积的2倍, 使它与题中第一个平衡体系互为等效平衡。如图所示:

V升

根据增大压强, 平衡应向生成PCl5的方向移动, 所以达到平衡Ⅱ时, 压强减小, 即: