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1、等效平衡问题归类例析等效平衡1一、等效平衡的概念 在一定条件在一定条件(定温、定压或定温、定定温、定压或定温、定容容)下，对于同一可逆应，只要起始时加下，对于同一可逆应，只要起始时加人物质的物质的量不同，而达到平衡时，人物质的物质的量不同，而达到平衡时，同种物质的物质的量分数同种物质的物质的量分数(或体积分数或体积分数)相同，这样的平衡称为等效平衡。相同，这样的平衡称为等效平衡。一、等效平衡的概念2二、等效平衡问题的类型 根据反应条件根据反应条件(定温、定压或定温、定容定温、定压或定温、定容)以及可逆反应的特点以及可逆反应的特点(反应前后气体分子数是反应前后气体分子数是否相等否相等)，可将等效
2、平衡问题分成三类：，可将等效平衡问题分成三类：1定温、定容条件下，反应前后气体分子数定温、定容条件下，反应前后气体分子数不相等的可逆反应不相等的可逆反应 解题要领：此种条件下，只要改变起始加解题要领：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质的计量数之比换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效量与原平衡相同，则两平衡等效(此种情况下此种情况下又称等同平衡，此法又称极限法又称等同平衡，此法又称极限法)。二、等效平衡问题的类型3例例1 在一定温度时，将在一定温度时，将4 mol SO2和
3、和3mol O2置于一容积固定的密闭容器中，反应置于一容积固定的密闭容器中，反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达平衡后，测知达平衡后，测知SO3的物质的量分数为的物质的量分数为p，则相同条件下，按表，则相同条件下，按表1配比将各组物质置于同一容器中，达平衡后，配比将各组物质置于同一容器中，达平衡后，SO3的物质的量分数也为的物质的量分数也为P的是的是解析依上述解题要领，可将解析依上述解题要领，可将4个选项中个选项中SO3的的量按反应式中的化学计量数之比完全换算到量按反应式中的化学计量数之比完全换算到SO2、O2一边，即有：一边，即有：例1 在一定温度时，将4 mol SO2和3mol
4、 O2置4A：n(SO2)=4mol，n(O2)=2molB：n(SO2)=2 mol，n(O2)=1 molC：n(SO2)=4mol，n(O2)=3 molD：n(SO2)=4 mol，n(O2)=2.5 mol 故只有故只有c项与原平衡相同，即选项与原平衡相同，即选C。SO2（mol)O2(mol)SO3(mol)A212B002C222D21.52A：n(SO2)=4mol，n(O2)=2molSO2（mo5例例2 在一定温度下，把在一定温度下，把2 mol SO2，和，和1 mol O2通人一个容积固定的密闭容器里，发生如通人一个容积固定的密闭容器里，发生如下反应：下反应：2SO2(
5、g)+O2(g)2SO3(g)当此反应进行到一定程度时，反应混合物就当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中，维持温处于化学平衡状态。现在该容器中，维持温度不变，令度不变，令a、b、c分别代表初始加入分别代表初始加入SO2、O2和和SO3的物质的量的物质的量(mo1)。例2 在一定温度下，把2 mol SO2，和1 mol6(1)若若a=0，b=0，则，则c=_。(2)若若a=0.5，则，则b=_，则，则c=_。(3)a、b、c必须满足的一般条件是必须满足的一般条件是(请用请用两个方程式表示，其中一个只含两个方程式表示，其中一个只含a和和c，另一个只含另一个只含b和
6、和c)：_，_。如果如果a、b、c取不同的数值，它们必须取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的物质的衡时，反应混合物中三种气体的物质的量分数与上述平衡时的完全相同。请填量分数与上述平衡时的完全相同。请填写下列空白：写下列空白：(1)若a=0，b=0，则c=_。如果a、b、c取7解析本题是一道经典的等效平衡的题目。解析本题是一道经典的等效平衡的题目。(1)因题中原平衡所提供的数据恰好符合因题中原平衡所提供的数据恰好符合反应中反应中SO2与与O2的化学计量数之比，故可的化学计量数之比，故可假设假设2 molSO2和和1
7、 mol m完全消耗完全消耗(即将即将二者的物质的量完全换算到二者的物质的量完全换算到sq一边一边)，则生，则生成成SO3为为2 mol，此即，此即a=0，b=0的情况，的情况，故故(1)中中c=2 mol。解析本题是一道经典的等效平衡的题目。8(2)SO2的初始量。为的初始量。为05 mol，则可将，则可将SO3初始量初始量c mol完全换算到完全换算到SO2、O2一一边后，应与原平衡初始量相同，即有：边后，应与原平衡初始量相同，即有：05+c=2，b+c/2=1，得得b=025 mol，c=15 mol；(3)通过解答上述两个具体问题，不难抽通过解答上述两个具体问题，不难抽象出第象出第(3
8、)问的一般规律，即有问的一般规律，即有a+c=2，b+c/2=1(或或2b+c=2)。(2)SO2的初始量。为05 mol，则可将SO3初始量c92 2定温、定容条件下，反应前定温、定容条件下，反应前后气体分子数相等的可逆反应后气体分子数相等的可逆反应解题要领：此条件下，只要换算到同一解题要领：此条件下，只要换算到同一半边时，反应物半边时，反应物(或生成物或生成物)的物质的量的物质的量的比例与原平衡相等，则两平衡等效。的比例与原平衡相等，则两平衡等效。2定温、定容条件下，反应前后气体分子数相等的可逆反应解题要10例例3在一个固定容积的密闭容器中，保在一个固定容积的密闭容器中，保持一定温度进行以
9、下反应：持一定温度进行以下反应：H2(g)+Br2(g)2HBr(g)已知加入已知加入1 mol H2和和2molBr2，达到平衡，达到平衡时生成时生成amol HBr(见表见表2已知项已知项)。在相同。在相同条件下，且保持平衡时各组分的体积分数条件下，且保持平衡时各组分的体积分数不变，对下列编号不变，对下列编号的状态，填写的状态，填写表中的空白：表中的空白：例3在一个固定容积的密闭容器中，保持一定温度进行以下反应：已11起始状态物质的量起始状态物质的量(mol)(mol)平衡时平衡时HBrHBr物质的量物质的量(mol)(mol)H H2 2 BrBr2 2 HBrHBr 1 2 0 1 2
10、 0 a a 2 4 0 2 4 0 1 1 m g(g2m)m g(g2m)0.5a0.5a起始状态物质的量(mol)平衡时HBr物质的量(mol)12解析此题为定温、定容条件下，反应前后解析此题为定温、定容条件下，反应前后气体分子数不变的可逆反应，因此只要换气体分子数不变的可逆反应，因此只要换算到一边后，各物质的物质的量之比等于算到一边后，各物质的物质的量之比等于原平衡即可。原平衡即可。由于题干由于题干n(H2)：n(Br2)：n(HBr)平衡平衡=1：2：a，即，即 2：4：2a，故，故n(HBr)平衡平衡=20起始状态有起始状态有1 mol HBr，则换算到，则换算到H2、Br2一边，
11、即得一边，即得H2和和Br2分别为分别为0.5 mol和和0.5 mol，按，按1：2：n可得可得0.5：1.0：0.50，故，故H2和和Br2原有物质的量应分别为原有物质的量应分别为0mol和和1.0-0.5=0.5mol。解析此题为定温、定容条件下，反应前后气体分子数不变的可逆反应13设起始设起始n(HBr)n(HBr)为为x molx mol，则，则H H2 2和和BrBr2 2总量分总量分别为别为(m+x/2)mol(m+x/2)mol和和(g+x/2)mol(g+x/2)mol，则，则(m+x/2):(g+x/2)=1:2(m+x/2):(g+x/2)=1:2，解得，解得x=2(g-
12、2m)x=2(g-2m)。再设再设n(HBr)n(HBr)平衡平衡为为y moly mol，可得，可得2:0=(g+x/2):y,2:0=(g+x/2):y,得得y=(g-m)ay=(g-m)a。3 3定温、定压条件下，反应前后气体分子数定温、定压条件下，反应前后气体分子数任意型的可逆反应任意型的可逆反应 解题要领：此条件下，只要按化学计量解题要领：此条件下，只要按化学计量数换算到同一半边后，各物质的量之比与原数换算到同一半边后，各物质的量之比与原平衡相等，则两平衡等效。平衡相等，则两平衡等效。设起始n(HBr)为x mol，则H2和Br2总量分别为(14例例4 4某温度下，在一容积可变的容器
13、中加某温度下，在一容积可变的容器中加 入入1 mol N1 mol N2 2和和3 mol H3 mol H2 2，使反应，使反应N N2 2+3H+3H2 22NH2NH3 3达平衡，测得平衡混合气中达平衡，测得平衡混合气中NHNH3 3的物质的量分数为的物质的量分数为p p。若保持温度、压强。若保持温度、压强不变，只改变初始物质的加入量，而要求达不变，只改变初始物质的加入量，而要求达到平衡时到平衡时NHNH3 3的物质的量分数仍为的物质的量分数仍为p p不变，不变，则则N N2 2、H H2 2、NHNH3 3的加入量用的加入量用x x、y y、z z表示时，表示时，应满足的条件是：应满足
14、的条件是：若若x=0 x=0，y=0y=0，则，则z=z=。若若x=0.75 molx=0.75 mol，则，则y=y=，=。xx、y y、z z取值必须满足的一般条件是取值必须满足的一般条件是。例4某温度下，在一容积可变的容器中加15解析解析若若N N2 2、H H2 2的初始量均为的初始量均为0 0，则，则z z的取值的取值可以是大于可以是大于0 0的任意值，这样将的任意值，这样将NHNH3 3的量完全的量完全换算到换算到N N2 2、H H2 2一边时，一边时，n(Nn(N2 2):n(H):n(H2 2)必然等于必然等于原平衡原平衡N N2 2与与H H2 2的初始量之比的初始量之比(
15、1:3)(1:3)。若若N N2 2的初始量为的初始量为0.75 mol0.75 mol，则，则H H2 2的初始的初始量与量与N N2 2，的初始量之比应符合反应中化学计，的初始量之比应符合反应中化学计量数之比，即量数之比，即x/y=1/3 x/y=1/3，得，得y=2.25 moly=2.25 mol，此时，此时，z z的取值可以是大于或等于的取值可以是大于或等于0 0的任意值。的任意值。根据上述两个问题的解析，可知根据上述两个问题的解析，可知z z、y y、z z取取值必须满足的一般条件是：值必须满足的一般条件是：y=3xy=3x，且，且x x、y y与与z z不同时为不同时为0 0。解析若N2、H2的初始量均为0，则z的取值可以是大于0的任16
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