資源簡介

2009高考化學等效平衡解題技巧
一、概念
在一定條件（恒溫恒容或恒溫恒壓）下，同一可逆反應體系，不管是從正反應開始，還是從逆反應開始，在達到化學平衡狀態時，任何相同組分的百分含量（體積分數、物質的量分數等）均相同，這樣的化學平衡互稱等效平衡（包括“相同的平衡狀態”）。
概念的理解：
（1）外界條件相同：通常可以是①恒溫、恒容，②恒溫、恒壓。
（2）“等效平衡”與“完全相同的平衡狀態”不同：“完全相同的平衡狀態” 是指在達到平衡狀態時，任何組分的物質的量分數（或體積分數）對應相等，并且反應的速率等也相同，但各組分的物質的量、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的量分數（或體積分數）對應相同，反應的速率、壓強等可以不同
（3）平衡狀態只與始態有關，而與途徑無關，（如：①無論反應從正反應方向開始，還是從逆反應方向開始②投料是一次還是分成幾次③反應容器經過擴大—縮小或縮小—擴大的過程，）只要起始濃度相當，就達到相同的平衡狀態。
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：恒溫恒容下對于反應前后氣體體積發生變化的反應來說（即△V≠0的體系）：等價轉化后，對應各物質起始投料的物質的量與原平衡起始態相同。
II類：恒溫恒容下對于反應前后氣體體積沒有變化的反應來說（即△V=0的體系）：等價轉化后，只要反應物（或生成物）的物質的量的比例與原平衡起始態相同，兩平衡等效。
III類：恒溫恒壓下對于氣體體系等效轉化后，要反應物（或生成物）的物質的量的比例與原平衡起始態相同，兩平衡等效。
解題的關鍵，讀題時注意勾畫出這些條件，分清類別，用相應的方法求解。我們常采用“等價轉換”的方法，分析和解決等效平衡問題
三、例題解析
I類： 在恒溫恒容下，對于化學反應前后氣體體積發生變化的可逆反應，只改變起始加入物質的物質的量，如果通過可逆反應的化學計量數之比換算成化學方程式的同一邊物質的物質的量與原平衡相同，則兩平衡等效。
例1：在一定溫度下，把2mol SO2和1mol O2通入一定容積的密閉容器中，發生如下反應， ，當此反應進行到一定程度時反應混合物就處于化學平衡狀態。現在該容器中維持溫度不變，令a、b、c分別代表初始時加入的的物質的量（mol），如果a、b、c取不同的數值，它們必須滿足一定的相互關系，才能保證達到平衡狀態時，反應混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡完全相同。請填空：
（1）若a=0，b=0，則c=___________。
（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___________，___________。（請用兩個方程式表示，其中一個只含a和c，另一個只含b和c）
解析：通過化學方程式： 可以看出，這是一個化學反應前后氣體分子數不等的可逆反應，在定溫、定容下建立的同一化學平衡狀態。起始時，無論怎樣改變的物質的量，使化學反應從正反應開始，還是從逆反應開始，或者從正、逆反應同時開始，但它們所建立起來的化學平衡狀態的效果是完全相同的，即它們之間存在等效平衡關系。我們常采用“等價轉換”的方法，分析和解決等效平衡問題。
（1）若a=0，b=0，這說明反應是從逆反應開始，通過化學方程式可以看出，反應從2mol SO3開始，通過反應的化學計量數之比換算成和的物質的量（即等價轉換），恰好跟反應從2mol SO2和1mol O2的混合物開始是等效的，故c=2。
（2）由于a=0.5<2，這表示反應從正、逆反應同時開始，通過化學方程式可以看出，要使0.5 mol SO2反應需要同時加入0.25mol O2才能進行，通過反應的化學計量數之比換算成SO3的物質的量（即等價轉換）與0.5 mol SO3是等效的，這時若再加入1.5 mol SO3就與起始時加入2 mol SO3是等效的，通過等價轉換可知也與起始時加入2 mol SO2和1mol O2是等效的。故b=0.25，c=1.5。
（3）題中要求2mol SO2和1mol O2要與a mol SO2、b mol O2和c mol SO3建立等效平衡。由化學方程式可知，c mol SO3等價轉換后與c mol SO2和等效，即是說，和與a mol SO2、b mol O2和c mol SO3等效，那么也就是與2mol SO2和1mol O2等效。故有。
II類： 在恒溫恒容下，對于反應前后氣體體積不變的可逆反應，只要反應物（或生成物）的物質的量之比與原平衡相同，則兩平衡等效。
例2：在一個固定容積的密閉容器中，保持一定的溫度進行以下反應：
已知加入1mol H2和2mol Br2時，達到平衡后生成a mol HBr（見下表已知項），在相同條件下，且保持平衡時各組分的體積分數不變，對下列編號①～③的狀態，填寫下表中的空白。
解析：在定溫、定容下， 建立起化學平衡狀態，從化學方程式可以看出，這是一個化學反應前后氣體分子數相等的可逆反應。根據“等價轉換”法，通過反應的化學計量數之比換算成同一邊物質的物質的量之比與原平衡相同，則達到平衡后與原平衡等效。
①因為標準項中n（起始）：n（起始）：n（HBr平衡）=1：2：a，將n（H2起始）=2mol，n（Br2起始）=4mol，代入上式得n（HBr平衡）=2a。
②參照標準項可知，n（HBr平衡）=0.5a mol，需要n（H2起始）=0.5mol，n（Br2起始）=1mol，n（HBr起始）=0mol。而現在的起始狀態，已有1mol HBr，通過等價轉換以后，就相當于起始時有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就可以達到了。故起始時H2和Br2的物質的量應為0mol和0.5mol。
③設起始時HBr的物質的量為x mol，轉換成H2和Br2后，則H2和Br2的總量分別為（）mol和（）mol，根據，解得。設平衡時HBr的物質的量為y mol，則有，解得。
III類： 在恒溫恒壓下，改變起始時加入物質的物質的量，只要按化學計量數之比換算成化學方程式的同一邊物質的物質的量之比與原平衡相同，達到平衡狀態后與原平衡等效。
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，容器中發生以下反應： （正反應放熱），若反應達到平衡后，測得混合氣體的體積為7體積。據此回答下列問題：
（1）保持上述反應溫度不變，設a、b、c分別代表初始加入的N2、H2和NH3的體積，如果反應達到平衡后混合氣體中各氣體的體積分數仍與上述平衡相同，那么：
①若a=1，c=2，則b=_________。在此情況下，反應起始時將向_________（填“正”或“逆”）反應方向進行。
②若需規定起始時反應向逆反應方向進行，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）①化學反應： 在定溫、定壓下進行，要使平衡狀態與原平衡狀態等效，只要起始時就可以達到。已知起始時各物質的體積分別為1體積N2、b體積H2和2體積。根據“等價轉換”法，將2體積通過反應的化學計量數之比換算成和的體積，則相當于起始時有（1+1）體積和（b+3）體積，它們的比值為，解得b=3。
因反應前混合氣體為8體積，反應后混合氣體為7體積，體積差為1體積，由差量法可解出平衡時為1體積；而在起始時，的體積為c=2體積，比平衡狀態時大，為達到同一平衡狀態，的體積必須減小，所以平衡逆向移動。
②若需讓反應逆向進行，由上述①所求出的平衡時的體積為1可知，的體積必須大于1，最大值則為2體積和6體積完全反應時產生的的體積，即為4體積，則。
（2）由6.5<7可知，上述平衡應向體積縮小的方向移動，亦即向放熱方向移動，所以采取降溫措施。
例4：（一）恒溫、恒壓下，在一個容積可變的容器中發生如下反應：
（1）若開始時放入1mol A和1mol B，達到平衡后，生成a mol C，這時A的物質的量為________ mol。
（2）若開始時放入3mol A和3mol B，達到平衡后，生成C的物質的量為_________mol。
（3）若開始時放入x mol A、2mol B和1mol C，達到平衡后，A和C的物質的量分別為y mol和3a mol，則x=________，y=________。平衡時，B的物質的量________（填編號）。
（甲）大于2mol （乙）等于2mol （丙）小于2mol （丁）可能大于、等于或小于2mol
（4）若在（3）的平衡混合物中再加入3mol C，待再次達到平衡后，C的物質的量分數是___________。
（二）若維持溫度不變，在一個與（一）反應前起始體積相同，且容積固定的容器中發生上述反應。
（5）開始時放入1mol A和1mol B到達平衡后生成b mol C。將b與（1）小題中的a進行比較__________（填編號）。
（甲）a>b（乙）a作出此判斷的理由是____________。
解析：（一）（1）由反應知，反應達平衡后，若有a mol C生成，則必有a mol A物質消耗，此時剩余A的物質的量為（1－a）mol。
（2）在恒溫、恒壓下，若投放3mol A和3mol 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，故平衡時與（1）等效，而C的物質的量為3a mol。
（3）由于達到平衡時C的物質的量為3a mol，故此平衡狀態與（2）完全相同。若把C的物質的量完全轉化為A和B，A、B的物質的量應與（2）完全相等。
起始（mol）： x 2 1
將C轉化為A、B（mol）： x+1 2+1 0
平衡時（mol）： y 3－3a 3a
據題意有：，解得；，解得y=3－3a。
通過上述可知，平衡時B的物質的量為（3－3a）mol，由于該反應起始時投放的物質為A、B、C均有，即從中間狀態開始達到平衡，故平衡可能向左、向右或不移動，也即3a可能大于、小于或等于1（不移動時，），故（3）中B的物質的量應為（丁）。
（4）在（3）的平衡中，再加入3mol C，所達到的平衡狀態與（1）、（2）、（3）皆為等效狀態，通過（1）可求出C的物質的量分數為，也就是在（3）的平衡狀態時C的物質的量分數。
（二）（5）因此時容器的容積不變，而（1）中容器的容積縮小，（5）小題中容器相當于在（1）的基礎上減壓，則平衡逆向移動，故反應達到平衡后a>b，即應填（甲）。
針對訓練：
1、在t℃時，向2L密閉容器中放入1molA和1molB，發生下列反應：
A（g）+B（g）C（g）+2D（g），平衡時C的含量為m%，保持其他條件不變，若按下列配比將物質放入容器中達到平衡時，C的含量仍為m%的是 （ ）
A、2molA和1molB B、2molD和A、B、C各1mol
C、1molC和2molD D、1molC和1molD
2、在一定溫度下，把2mol SO2和1mol O2通入一個一定容積的密閉容器里，發生如下反應：2SO2 +O2 2 SO3,當此反應進行到一定程度時，反應混合物就處于化學平衡狀態。現在該容器中維持溫度不變，令a、b、c分別代表初始加入的SO2、O2和SO3的物質的量（mol）。如a、b、c取不同的數值，它們必須滿足一定的相互關系，才能保持達到平衡時，反應混合物中三種氣體的體積分數仍和上述平衡時的完全相同。請填寫下列空白：
⑴若a=0,b=0,則c= _____________。
⑵若a=0.5,則b= _________ 和c= __________。
⑶a、b、c必須滿足的一般條件是（請用兩個方程式表示，其中一個只含a和c，另一個只含b和c）： __________________________________________________。
答案：（1）2mol
（2）b=0.25mol，c=1.5mol
（3）a+c=2 b+c/2=1（或2b+c=2）
3、在一個固定體積的密閉容器中，加入2mol A和1mol B，發生反應：
2A(g)＋B(g) 3C(g)＋D(g) 達平衡時，c (C)＝W mol/L。若維持容器內體積和溫度不變，按下列四種配比作起始物質，達平衡后，C濃度仍為W mol/L的是（ AD ）
（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 D
4、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)現分別從兩條途徑建立平衡：Ⅰ. A、B的起始量均為2mol；Ⅱ. C、D的起始量分別為2mol和6mol。下列敘述不正確的是：-----------------------------（B）A、Ⅰ、Ⅱ兩途徑最終達到平衡時，體系內混合氣體的百分組成相同B、Ⅰ、Ⅱ兩途徑最終達到平衡時，體系內混合氣體的百分組成不同C、達到平衡時，途徑Ⅰ的 和途徑Ⅱ體系內混合氣體平均相對分子質量相同D、達到平衡時，途徑Ⅰ的氣體密度為途徑Ⅱ密度的1/25、在一個1L的密閉容器中，加入2molA和1molB ，發生下述反應：
2A(g)+2B(g) 3C(g)+D(g)達到平衡時，C的濃度為1.2mol/L , C的體積分數為a% 。
維持容器的體積和溫度不變，按下列配比作為起始物質，達到平衡后，C的濃度仍是1.2mol/L的是（ D ）
A、3mol C+1mol D B、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol D
C、1mol A+0.5mol B+1.5mol C D、4mol A+2mol B
6、在一固定容積的密閉容器中充入2molA和1molB，發生反應：2A(氣)+B(氣) xC(氣),達到平衡后，C的體積分數為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，達到平衡后，C的體積分數仍為W%，則x值為 （ BC ）
A、1 B、2 C、3 D、4
7、在一個1L的密閉容器中，加入2molA和1molB ，發生下述反應：
2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g)達到平衡時，C的濃度為1.2mol/L , C的體積分數為a% 。維持容器的壓強和溫度不變，按下列配比作為起始物質，達到平衡后，C的濃度仍是1.2mol/L（或C的體積分數仍是a%）的是 （ ABD ）
A、3mol C+1mol D B、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol D
C、1mol A+0.5mol B+1.5mol C D、4mol A+2mol B
8、在恒溫、恒壓的條件下，向可變容積的密閉容器中充入3LA和2LB，發生如下反應：
3A（氣）+2B（氣）xC（氣）+yD(氣)
達到平衡時，C的體積分數為m%。若維持溫度壓強不變，將0.6LA 、0.4LB、4LC、0.8LD作為起始物質充入密閉容器中,達到平衡時C的體積分數仍為m%,則X、Y的值分別為 （ CD ）
A x=3 y=1 B x=4 y=1
C x=5 y =1 D x=10 y=2
9、在一個容積固定的密閉容器中充入1molHI，建立如下平衡：H2（g）+I2 （g）2HI（g），測得HI的轉化率為a%。其他條件不變，在上述平衡體系中再充入1molHI，待平衡建立時HI的轉化率為b%，則a、b的關系為 （C ）
A.a＞b B.a＜b C.a=b D.無法確定
10、一個真空密閉恒容容器中盛有1molPCl5，加熱到200℃發生如下反應：
PCl5(g) PCl3 (g)+Cl2 (g) ，反應達到平衡時，混合氣體中PCl5，所占體積分數為M%，。若同一溫度的同一容器中，最初投入2 molPCl5，反應達平衡時，混合氣體中PCl5，所占體積分數為N%。則M和N的關系是 ( C )
(A) M＞N (B) M=N (C) M ＜ N (D)無法確定
11、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，初始時兩容器的溫度體積相同。一段時間后反應達到平衡，為使兩容器中的SO2在平衡混合物的物質的量分數相同，下列措施中可行的是 （AB）
A．向甲容器中充入一定量的氦氣 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
12、有兩個密閉容器A和B，A容器內有一個移動的活塞能使容器內保持恒壓，B容器能保持恒容。起始時向這兩個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4000C的條件下使之發生如下反應：2 SO2+O2 2SO3。
（1）達到平衡時所需要的時間A容器比B容器 ，A容器中
SO2的轉化率比B容器 。
（2）達到（1）所述平衡后，若向兩容器中通入數量不多的等量氬氣，A容器化學平衡 移動，B容器化學平衡 移動。
（3）達到（1）所述平衡后，若向兩容器中通入等量的原反應氣體，達到平衡時，A容器SO3物質的量分數 ；B容器中SO3的物質的量分數 。（填增大、減小、不變）
答案（1）短、大（2）逆向、不（3）不變、增大

展開更多......

收起↑