高二化学 等效平衡问题知识精讲 苏教版选修4

高二化学等效平衡问题苏教版选修4【本讲教育信息】一、教学内容等效平衡问题二、考点清单1. 等温等容条件下的等效平衡的规律；2. 等温等压条件下的等效平衡的规律；3. 反应前后气体的总物质的量不变与气体的总物质的量发生改变的化学平衡在不同条件下的平衡建立的等效讨论；4. 用等效平衡思想解决不等效问题；三、全面突破（一）等效平衡原理一定条件下（恒温、恒容或恒温、恒压），对同一可逆反应，只要起始时加入的物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，各物质的百分含量（体积分数或物质的量分数）均相同，这样的平衡互称为等效平衡。

等效平衡的建立与途径无关，与外界条件和物质用量有关。

因而同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时条件相同（温度、浓度、压强完全相同），则可形成等效平衡。

如：常温常压下，可逆反应：2SO＋O2 2SO3① 2 mol 1 mol 0 mol②0 mol 0 mol 2 mol③0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol①从正反应开始，②从逆反应开始，③正逆反应同时开始，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折算成①），因此三者为等效平衡。

（二）等效平衡的规律1. 定义：在相同条件下（定温、定容或定温、定压），对同一可逆反应，由于起始时有关物质的量“相当”，无论从正反应开始还是从逆反应开始，均可达到平衡，且任何组分的含量（通常为百分含量）相同，这样的平衡互称为等效平衡。

2. 等效平衡的类型及建立等效平衡的条件规律一：恒温恒容．．（无论反应前后气体分子数是否相同）．．．．条件下，对于任何可逆反应．．．．，如果起始时加入的物质的物质的量不同，按化学方程式中的化学计量关系换算成同一方向的物质（即“一边倒”）后，各组分的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效，平衡时，同种组分的体积分数、物质的量浓度、物质的量均相同（也可叫全等平衡）。

如：mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）起始①mmol nmol 0 0起始②0 0 pmol qmol 上述两种情况投料不同，但是将②中投料“左边倒”后，四种物质的物质的量均同①相同，因此两种情况可达到等效平衡，平衡时，同种组分（如A）的体积分数、物质的量浓度、物质的量均相同。

规律二：恒温恒压．．（无论反应前后气体分子数是否相同）．．．．条件下，对于任何可逆反应．．．．，如果起始时加入的物质的物质的量不同，按化学方程式中的化学计量关系“一边倒”后，各组分的物质的量之比与原平衡相同，则两平衡等效，平衡时，同种组分的体积分数、物质的量浓度相同，但物质的量不同。

如mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）起始①mmol nmol 0 0起始②0 0 0.5pmol 0.5qmol起始③0.1mmol 0.1nmol 0.2pmol 0.2qmol 上述三种情况投料不同，但②③两种情况“左边倒”后，n（A）和n（B）的比值均与①相同，因此三种情况可达到等效平衡，平衡时，同种组分（如A）的体积分数、物质的量浓度相同，但物质的量不同。

规律三：恒温恒容．．．．．．．．．．．的可逆反应，如．．．．条件下，对于反应前后气体分子数相同果起始时加入的物质的物质的量不同，按化学方程式中的化学计量关系“一边倒”后，各组分的物质的量之比与原平衡相同，则两平衡等效，平衡时，同种组分的体积分数相同，但物质的量浓度、物质的量不同。

（g）＋I2（g）2HI（g）如：H起始①1mol 1mol 0起始②0 0 4mol起始③0.5mmol 0.5nmol 0上述三种情况投料不同，但将②中投料“左边倒”后，三种情况下n（H2）和n（I2）的比值相同，②可认为①气体物质的量加倍（压强加倍）得到，③可认为①气体物质的量减半（压强减半）得到，压强改变平衡不移动，所以三种情况可达等效平衡。

三种情况达到平衡时，同种组分（如H 2）的体积分数相同，物质的量及物质的量浓度不相同。

【典型例题】例1. 向某密闭容器中充入1mol CO 和2mol H 2O （g ），发生反应g)(O H CO 2+22H CO +。

当反应达到平衡时，CO 的体积分数为x 。

若维持容器体积和温度不变，起始物质按下列四种配比充入此容器中，达到平衡时CO 的体积分数等于x 的是（ ）A. 0.5mol CO ＋ 2mol H 2O （g ） ＋ 1mol CO 2 ＋ 1mol H 2B. 1mol CO ＋ 1mol H 2O （g ） ＋ 1mol CO 2 ＋ 1mol H 2C. 0.5mol CO ＋ 1.5mol H 2O （g ）＋ 0.4mol CO 2 ＋ 0.4mol H 2D. 0.5mol CO ＋ 1.5mol H 2O （g ）＋ 0.5mol CO 2 ＋ 0.5 mol H 2解析：本题是一个等效平衡的题目，在维持容器体积和温度不变的条件下，A 项相当于1.5mol CO 和3mol H 2O （g ）反应，与原始比例1︰2相同，构成等比平衡，所以达到平衡后CO 的体积分数等于x ；B 项相当于向容器中充入1mol CO 和2mol H 2O （g ）达到平衡，然后再充入1mol CO ，故前一步旨在建立全等平衡，再充入1mol CO 虽可使平衡正向移动，但移动是由CO 的浓度增加引起的，所以CO 的体积分数增大；C 项相当于0.9mol CO 和1.8mol H 2O （g ）（两者比值为1︰2）反应，达到平衡后，再充入0.1mol H 2O ，故加入水使平衡正向移动，CO 的体积分数小于x ；D 相当于1mol CO 和2mol H 2O （g ）反应，与原平衡全等，故 CO 的体积分数等于x ，只有B 项合理。

答案：D1. 在一体积固定的密闭容器中加入2 mol A 和1 mol B 发生反应2A （g ）＋B （g ） 3C （g ）＋D （g ），达到平衡时C 的浓度为w mol ·L －1，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 －1的配比是（ ）A. 4 mol A ＋2 mol BB. 3 mol C ＋1 mol D ＋2mol A ＋1 mol BC. 3mol C ＋1 mol D ＋1 mol BD. 3 mol C ＋1 mol D3. 在一定温度下保持压强相等的密闭容器中，充入1mol A 、2mol B 发生反应A （g ）＋B （g ）2C （g ）＋D （g ），达到平衡时A 的含量为w ，下列物质组合充入该容器中，A 的含量仍为w 的是（ ）A. 2mol C ＋1mol DB. 1mol B ＋2mol C ＋1mol DC. 1mol A ＋1mol BD. 1mol A ＋4mol B ＋4mol C ＋2mol D例2. 在一定温度下，把2mol SO 2和1mol O 2通入一定容积的密闭容器里，发生如下反应：2SO 2＋O 22SO 3并达到平衡状态。

现在该容器中维持温度不变，令a 、b 、c 分别为初始加入的SO 2、O 2和SO 3的物质的量。

如果a 、b 、c 取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时完全相同，请填写下列空白：（1）若a ＝0、b ＝0则c ＝ mol 。

（2）若a ＝0.5mol ， 则b ＝ mol ，c ＝ mol 。

（3）a 、b 、c 取值必须满足的一般条件是（请用两个方程式表示，其中一个只含a 和c ，另一个只含b 和c ） 。

解析：2SO 2＋O 22SO 3是一个反应前后气体分子数不相等的可逆反应，它在定温、定容下由2mol SO 2、1mol O 2和0 mol SO 3建立起化学平衡状态。

若在同温、同容且容积固定、n （SO 2）为a mol 、n （O 2）为b mol 、n （SO 3）为c mol 的条件下建立起与上述相同的化学平衡状态，也就是下述5种不同情况均能建立起相同的化学平衡状态：① 2SO2 ＋ O 2 2SO3 ④ 2SO 2 ＋ O 2 2SO 32 mol 1 mol 0mol a ＋c （b ＋c/2） 0 ② 2SO2 ＋ O 2 2SO3 ⑤ 2SO 2 ＋ O 2 2SO 3 0 mol 0 mol 2mol 0 0 （a ＋c ）或（c ＋2b ）③ 2SO2 ＋ O 2 2SO 3a b c由②知a ＝0、b ＝0、c ＝2；由①、④知a ＋c ＝2、b ＋c/2＝1，若a ＝0.5，则c ＝1.5、b ＝0.25答案：（1）2 （2）0.25 1.5 （3）a ＋c ＝2、b ＋c/2＝1例3. 在相同的温度和压强下，对反应)(H )(CO22g g +g)(O H CO(g)2+进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表：上述四种情况达到平衡后，n （CO ）的大小顺序为（ ）A. 乙＝丁＞丙＝甲B. 乙＞丁＞甲＞丙C. 丁＞乙＞丙＝甲D. 丁＞丙＞乙＞甲解析：根据可逆反应的特征可知甲和丙、乙和丁分别为相同的平衡状态，达到平衡后n （CO ）相同，甲和乙比较，乙中增加了CO 2的物质的量平衡正向移动，n （CO ）增加，所以乙＝丁＞丙＝甲。

答案：A例4. 在一恒温恒压密闭容器中，A 、B 气体可建立如下平衡：2A （g ） ＋2B （g ） C （g ）＋3D （g ）现分别从两条途径建立平衡：Ⅰ.A 、B 的起始量均为2mol ；Ⅱ.C 、D 的起始量分别为2mol 和6mol 。

下列叙述正确的是：（ ）A. Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成相同B. Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成不同C. 达到平衡时，途径Ⅰ的和途径Ⅱ的体系内混合气体的平均相对分子质量相同D. 达到平衡时，途径Ⅰ的气体密度为途径Ⅱ的1/2解析：化学平衡的建立与反应途径无关，Ⅱ可等同于A 、B 的起始量均为4mol 的情形（将Ⅱ进行极值转换2mol C和6mol D 完全反应转化为4mol A ，4mol B ）。

加入2molA 、2molB ，体积为VL ，恒温恒压时，再加入2molA 、2molB ，体积则变为2VL ，可见，A 、B 的起始量为4mol 时就相当于是两个A 、B 的起始量均为2mol 在同等条件下的叠加，平衡时，各同种物质的浓度相同，转化率相同，平均摩尔质量和密度也相同。

故选A 、C 。

答案：A 、C例5. 某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A （g ）＋2B （g ）2C （g ）达到平衡时，A 、B 和C 的物质的量分别为4mol 、2mol 和4mol 。