1、1等效平衡原理及规律一 、 等 效 平 衡 原 理在 一 定 条 件 (定 温 、 定 压 或 定 温 、 定 容 )下 ， 对 于 同 一 可 逆 应 ， 只 要 起 始 时 加 入 物 质 的 物质 的 量 不 同 ， 而 达 到 平 衡 时 ， 同 种 物 质 的 物 质 的 量 或 物 质 的 量 分 数 (或 体 积 分 数 )相 同 ，这 样 的 平 衡 称 为 等 效 平 衡 。如 ， 常 温 常 压 下 ， 可 逆 反 应 ： 2SO2 + O2 2SO3 SO2、 O2、 SO2的 物 质 的 量 分 别 为 2mol 1mol 0mol 0mol 0mol 2mol 0.5
2、mol 0.25mol 1.5mol 从 正 反 应 开 始 ， 从 逆 反 应 开 始 ， 从 正 逆 反 应 同 时 开 始 ， 由 于 、 、 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 、 折 算 为 )， 因 此 三 者 为 等 效 平 衡二 、 等 效 平 衡 规 律根 据 反 应 条 件 (定 温 、 定 压 或 定 温 、 定 容 )以 及 可 逆 反 应 的 特 点 (反 应 前 后 气 体 分 子 数 是否 相 等 )， 可 将 等 效 平 衡 问 题
3、分 成 三 类 ：I.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 。 例 1 在 一 固 定 体 积 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 ， c 的 浓 度 为 w mol/L。 若 维 持
4、容 器 体 积 和 温 度 不 变 ， 下 列 四种 配 比 作 为 起 始 物 质 ， 达 平 衡 后 ， c 的 浓 度 仍 为 w mol/L 的 是A. 4 mol A +2 mol B B. 1 mol A+0.5 mol B+1.5 mol C+0.5 mol DC. 3 mol C+1 mol D +1 mol B D. 3 mol C+1 mol D解 析 ： 根 据 题 意 : 2A(g)+B(g)=3C(g)+D(g) (反 应 1) 2A(g)+B(g)=3C(g)+ D(g)(反 应 2)2mol 1mol 0 0 0 0 3mol 1mol2A(g)+B(g)=3C(
5、g)+D(g) (反 应 3) 2A(g)+B(g)= 3C(g) + D(g)(反 应 4)1mol 0.5mol 0 0 0 0 1.5mol 0.5mol所 以 ， 以 3 mol C+1 mol D 或 以 1mol A+0.5 mol B+1.5mol C+0.5 mol D 作 为 起 始 物 质均 可 形 成 与 反 应 （ 1） 等 效 的 平 衡 。 答 案 ： BD解 题 规 律 ： 此 种 条 件 下 ， 只 要 改 变 起 始 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 半 边 的 物 质 的 物
6、 质 的 量 与 原 平 衡 相 同 ， 则 两 平 衡 等 效 (此 种情 况 下 又 称 等 同 平 衡 ， 此 法 又 称 极 限 法 )。II.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 之 比 与 原 平 衡 相 同 ， 则 两 平 衡 等 效 。例 2 恒 温 恒 容 下 ， 可 逆 反 应 2HI H2+I2（ 气 ） 达 平 衡 。 下 列 四 种 投 料 量 均 能 达 到 同 一平 衡 ， 请 填 写 ：起 始 状 态 物 质 的 量 n/mol
7、H2 I2 HI平 衡 时 HI 的 物 质的 量 n/mol 1 2 0 a 2 4 0 1 0.5a m g(g 2m) 2解 析 ： 题 干 n(H2)起 始 :n(I2)起 始 :n(HI)平 衡 =1:2:a2:4:2a n(HI)平 衡 =2a 根 据 反 应 ： 2HI H2+I2（ 气 ） ， 起 始 状 态 1mol HI0.5molH2+0.5molI2根 据 题 干 n(H2)起 始 :n(I2)起 始 :n(HI)平 衡 =1:2:a则 n(H2)起 始 :n(I2)起 始 :n(HI)平 衡 =0.5:1:0.5a则 H2和 I2原 有 物 质 的 量 应 为 0 和
8、 1-0.5=0.5mol 设 起 始 HI 为 x mol x mol HI0.5x molH2+0.5x molI2n(H2)起 始 =(m+0.5x) mol n(I2)起 始 =(g+0.5x) mol又 n(H2)起 始 :n(I2)起 始 =(m+0.5x): (g+0.5x)=1:2 x=2(g-2m)设 n(HI)平 衡 为 ymol， 则 n(I2)起 始 : n(HI)平 衡 =2:a= (g+0.5x):y y=(g-m)a解 题 规 律 ： 此 条 件 下 ， 只 要 换 算 到 同 一 半 边 时 ， 反 应 物 (或 生 成 物 )的 物 质 的 量 的 比 例与
9、原 平 衡 相 等 ， 则 两 平 衡 等 效 。III.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 。例 3 恒 温 、 恒 压 下 ， 在 一 个 可 变 容 积 的 容 器 中 发 生 如 下 反 应 ： （ 气 ） （ 气 ） （ 气 ）（ ） 若 开 始 时 放 入 1 m
10、ol A 和 1 mol B， 到 达 平 衡 后 ， 生 成 a mol C， 这 时 的 物 质的 量 为 _mol。（ ） 若 开 始 时 放 入 3 mol A 和 3 mol B， 到 达 平 衡 后 ， 生 成 的 物 质 的 量 为_mol；（ ） 若 开 始 时 放 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。 平 衡 时 ， B 的 物 质 的 量 _（ 甲 ） 大 于 2 mol（ 乙 ） 等 于 2 mol（ 丙 ） 小 于
11、2 mol（ 丁 ） 可 能 大 于 、 等 于 或 小 于 2 mol作 出 此 判 断 的 理 由 是 _。（ ） 若 在 （ ） 的 平 衡 混 合 物 中 再 加 入 3 molC， 待 再 次 到 达 平 衡 后 ， C 的 物 质 的 量 分数 是 _。II 若 维 持 温 度 不 变 ， 在 一 个 与 （ ） 反 应 前 起 始 体 积 相 同 、 且 容 积 固 定 的 容 器 中 发 生 上述 反 应（ ） 开 始 时 放 入 1 mol A 和 1 mol B 到 达 平 衡 后 生 成 b mol C。 将 b 与 （ ） 小 题 中的 a 进 行 比 较 _（ 甲 ）
12、 ab （ 丙 ） a=b （ 丁 ） 不 能 比 较 a 和 b 的 大 小作 出 此 判 断 的 理 由 是 _。解 析 ： （ 1） 利 用 关 于 化 学 平 衡 计 算 的 三 步 骤 解 题 法 可 以 算 出 答 案 （ 1a） mol；（ 2） 适 用 上 面 等 效 平 衡 规 律 c， 由 于 开 始 加 入 的 物 质 的 量 之 比 相 等 都 为 3， 两 平 衡 等 效且 平 衡 时 各 物 质 的 量 均 为 原 来 的 3 倍 ， 所 以 生 成 C 的 物 质 的 量 为 3a；（ 3） 平 衡 时 C 的 物 质 的 量 为 3a 与 第 （ 2） 题 平
13、衡 时 C 的 物 质 的 量 相 等 ， 属 于 绝 对 量 相 等的 等 效 平 衡 ， 相 当 于 开 始 加 入 了 3molX 和 3molY， 可 计 算 出 X=2mol， Y=（ 33a） mol。若 平 衡 时 C 的 物 质 的 量 为 3a 大 于 C 的 起 始 物 质 的 量 1mol， 则 反 应 正 向 进 行 ， 平 衡 时 B的 物 质 的 量 n（ B） 2mol， 所 以 选 丁 ；（ 4） 由 于 生 成 物 只 有 C 一 种 ， 因 此 在 恒 温 、 恒 压 下 无 论 加 入 多 少 C， 平 衡 时 各 物 质 的 物质 的 量 分 数 都 不
14、 变 ， 所 以 再 次 到 达 平 衡 后 ， C 的 物 质 的 量 分 数 是 a/（ 2a） ；（ 5） 当 改 变 条 件 ， 使 成 为 恒 温 恒 容 时 ， 由 于 该 反 应 是 一 分 子 数 目 减 少 的 反 应 ， 随 着 反 应3的 进 行 ， 容 器 内 的 压 强 在 减 少 ， （ 5） 相 对 于 （ 1） 而 言 ， 可 以 等 效 看 成 （ 1） 达 到 平 衡后 ， 再 将 容 器 体 积 扩 大 ， 则 平 衡 向 左 移 动 ， C 的 百 分 含 量 降 低 ， 故 b a解 题 规 律 ： 此 条 件 下 ， 只 要 按 化 学 计 量 数
15、换 算 到 同 一 半 边 后 ， 各 物 质 的 量 之 比 与 原 平 衡 相等 ， 则 两 平 衡 等 效 。训 练 题 ：1.在 一 定 温 度 下 ， 把 2molSO2和 1molO2通 入 某 固 定 容 积 的 密 闭 容 器 中 ， 在 催 化 剂 存在 下 发 生 反 应 2SO2（ g） +O2（ g） 2SO3（ g） ， 当 反 应 达 到 平 衡 时 ， 反 应 混 合 物中 SO3的 体 积 分 数 为 91%， 现 维 持 容 器 内 温 度 不 变 ， 令 a、 b、 c分 别 代 表 初 始 加 入 的SO2、 O2、 SO3的 物 质 的 量 ， 若 达
16、到 平 衡 时 ， SO3的 体 积 分 数 仍 为 91%， 则 a、 b、 c的 值可 以 是 下 列 各 组 中 的 （ ） A.2、 1、 2 B.0、 0、 1 C.1、 0.5、 1 D.1、 0.5、 22.在 一 定 温 度 下 ， 向 密 闭 容 器 中 充 入 1.0molN2和 3.0molH2， 反 应 达 到 平 衡 时 测 得NH3的 物 质 的 量 为 0.6mol。 若 在 该 容 器 中 开 始 时 充 入 2.0 molN2和 6.0molH2， 则 平衡 时 NH3的 物 质 的 量 为 （ ） A.若 为 定 容 容 器 ， n(NH3)=1.2mol
17、B.若 为 定 容 容 器 ， n(NH3)1.2molC.若 为 定 压 容 器 ， n(NH3)=1.2mol D.若 为 定 压 容 器 ， n(NH3)b B aN BM=N CM N D无法确定11已知甲为恒温恒压容器，乙为恒温恒容容器。两容器中均充入 2mol SO2、1mol O2，初始时两容器的温度体积相同。一段时间后反应达到平衡，为使两容器中的 SO2在平衡混合物的物质的量分数相同，下列措施中可行的是 （ ）A向甲容器中充入一定量的氦气 B向乙容器中充入一定量的 SO3气体C升高乙容器的温度 D增大甲容器的压强12. 在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中，保持一定温度和压 强
18、，进行以下反应：N23H 2 2NH3。已知加入 1mol N2和 4mol H2时，达到平衡后生成 a mol NH3（见下表已知项） 。在相同温度、压强下，保持平衡时各组分的体 积分数不变。对下列编号的状态，填写表中空白。起始状态物质的量 n/mol N2 H2 NH3平衡时 NH3的物质的量 n/mol已知 编号 1 4 0 a 1.5 6 0 1 0.5a m g(g4 m)13.（2006 湖北联考）t时，将 3mol A 和 1mol B 气体通入容积为 2L 的密闭容器中（容积不变），发生如下反应 3A（G）B（x） xC(g)，2min 时反应到达平衡状态（温度不变），此时容器
19、内剩余了 0.8mol B,并测得 C 的浓度为 0.4molL-1。请填写下列空白：(1)从反应开始到平衡状态，生成 C 的平均反应速率为_。(2) x=_。(3)若向原平衡混合物的容器中再充入 a molC, 在 t时达到新的平衡，此时 B 的物质的量为 n(B) = _mol。 (4)保持温度和容积不变,对原平衡混合物中三者的物质的量作如下调整,可使平衡向右移动的是_(填字母)。A.均减半 B.均加倍 C.均增加 0.4 mol D均减少 0.4 mol(5)如果上述反应在相同温度和容积的容器中进行，起始加入 3 molA 和 3mol B,达到平衡时A 的体积分数为 a%。其它条件不变时,按下列配比作为起始物质,平衡时 A 的体积分数大于 a%的是 (填字母)。A .2 molC B1molA、3molB 和 4molC C1mol B 和 4molC D6molA 和 2molBB参 考 答 案 ： 1.C2.BC3.AD 4.B 5.C 6.B7.ABD 8.CD 9.C10. C11. AB12. 1.5a。原有1N2和 H2分别为 0 和 0.5mo l。x2(g4m) y（g3m）a 。13.(1)0.2molL -1min-1(2)4(3)0.8+0.2a(4)D(5)A、D
