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化学选修四《等效平衡》完整版本_图文

第二章
第三节 化学平衡 等效平衡

例: 2SO2+ O2 起始C(mol/L) 2 1 平衡C(mol/L) 0.8 0.4

2SO3 0 1.2

2SO2+ O2 00 0.8 0.4

2SO3 2 1.2

以上两个平衡,有什么异同?

等效平衡定义
在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压), 对同一可逆反应,只是起始时加入物质的物 质的量不同,而达到化学平衡时,同种物质 的百分含量相同,这样的平衡称互称为等效 平衡。

概念的理解:
(1)相同的条件:通常指:①同T同V,②同T同P
(2)相同的平衡状态:通常是指平衡时混合物各组分的百分含 量(指质量、体积、物质的量等)相同,但各组分的物质的量、 浓度可能不同。

①可加入反应物,从正反应方向开始

(3)建立平衡 状态的途径:

②可加入生成物,从逆反应方向开始
③也可从加入反应物和生成物,从正、逆反 应方向同时开始

等效平衡的分类和判断方法
1、恒温、恒容条件下的等效平衡 “全等平衡”
(1)对于反应前后气体计量数不等的可逆反应
特点:两次平衡时各组分百分含量、n、c均相同
判断方法:若改变起始加入情况,只要通过可逆反应的 化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边 物质的物质的量与原平衡初始物质的物质的 量相同即“相当” ,则两平衡等效。
“一边倒原则”

恒温恒容时,在1L的密闭容器中

2SO2(g) + O2(g)

投料1(mol) 2

1

2SO3 (g)
0

投料2(mol) 0

0

2√

投料3(mol) 1

0.5

1√

投料4(mol) 2

1

2X

投料5(mol) 1

1

1X

例1、在一个1L的密闭容器中,加入2molA和1molB ,发 生下述反应:

2 A ( 气 ) + B ( 气 ) 3 C ( 气 ) + D ( 气 )

达到平衡时,C的浓度为1.2mol/L , C的体积分数为a% 。

(1)维持容器的体积和温度不变,按下列配比作为起始

物质,达到平衡后,C的浓度仍是1.2mol/L的是( )

A、3mol C+1mol D

A、B

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

(2)恒温恒容下,对于反应前后气体计量数相等的可逆 反应
“等比例平衡”
特点:两次平衡时各组分百分含量相同,n、c同
比例变化
判断方法:只要反应物(或生成物)的物质的量的比与
原平衡初始物质相同即“相当”,则两平衡 等效。
“一边倒原则”

例2、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(气)+Br2(气) 2HBr(气),已知加 入1mol H2和2molBr2时,达到平衡后生成amolHBr(见 下表已知项),在相同条件下,且保持平衡时各组分的 百分含量不变,对下列编号(1)-(3)的状态,填 写表中空白:

2a

0

0.5

2(n-2m) (n-m)a

例3、在一固定容积的密闭容器中充入 2molA和1molB,发生反应:
2A(气)+B(气) xC(气),达到平衡后,C 的体积分数为W%。若维持容器体积和温 度不变,按0.6molA、0.3molB和1.4molC 为起始物质,达到平衡后,C的体积分数
仍为W%,则x值为( B C )
A、1 B、2 C、3 D、4

2、恒温、恒压条件下的等效平衡
也为“等比例平衡”
特点: 两次平衡时各组分百分含量、 c 相同,n同
比例变化
判断方法:若改变起始加入情况,只要通过可逆反应的
化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边 物质的物质的量之比相同即“相当”,则两 平衡等效。

例4、温度压强不变时,将1molN2和4molH2充入一

个装有催化剂容积可变的密闭容器中,发生N2(g)+

3H2(g)

2NH3(g),达到化学平衡后生成a mol的

NH3,在相同温度和压强下,保持平衡时各组分的

体积分数不变,填表:

1.5a

0

0.5

2(n-4m) (n-3m)a

例5、在一个1L的密闭容器中,加入2molA和1molB , 发生下述反应:

2 A ( 气 ) + B ( 气 ) 3 C ( 气 ) + D ( 气 )

达到平衡时,C的浓度为1.2mol/L , C的体积分数为a% 。

维持容器的压强和温度不变,按下列配比作为起始物

质,达到平衡后,C的浓度AB仍D是1.2mol/L(或C的体积

分数仍是a%)的是(



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

总结 等效平衡问题
等效平衡的条件
对:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
1、如果m+n≠ p+q 恒温恒容:相同起始物质的物质的量相等 恒温恒压:相同起始物质的物质的量之比相等
2、如果m+n = p+q 相同起始物质的物质的量之比相等
恒温恒容 与恒温恒 压都一样

2、恒温、恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下反应:

A(g)+B(g)

C(g)

①若开始时放入1molA和1molB,到达平衡后,生成amolC ,这时A的物质的量为1_-_a____mol。

②若开始时放入3molA和3molB,到达平衡后,生成C的物

质的量为__3_a___mol。

③若开始时放入xmolA、2molB和1molC,到达平衡后,A

和C的物质的量分别是ymol和3amol,则x=_2_mol,y=__3(_1-_a_)

mol。平衡时,B的物质的量__D____(选填一个编号)。

(A)大于2mol (B)等于2mol (C)小于2mol (D) 以上都有可能 做出此判断的理由是_达__到__平__衡__的__过_程__中__反__应__的__方__向__不__能__确__定__。

④若在③的平衡混合物中再加入3molC,待再次到达平衡后

,C的物质的量分数是___a/_(_2-_a_)___。

3、在一定温度下,将2mol N2和6mol H2充入固定容积

的密闭容器中,发生

N2(g)+3H2(g)

2NH3(g),达到化学平衡后,若保持温度不变,令a、b、

c分别为N2、H2、NH3的物质的量,重新建立平衡,混

合物中个物质的量仍和上述平衡相同,填空

⑴、若a=0,b=0,则c=——4—
⑵、若a=1, c =2,则 b 3 =————
⑶、若a、 b 、 c取值必须满足的一般条件为(用两个

式子表示,一个只含a和c,一个只含b和c
、 —b—+—3—c—/2——=—6

—a—+—c—/2——=—2—

练习
1.在一个固定体积的密闭容器中,加入2molA和1molB, 发生反应:
2A(气) + B(气) 3C(气) + D(气) 达到平衡时,C的浓度为Wmol/L,若维持容器体积和温 度不变,按下列四种配比作为起始物质,达到平衡后,
C的浓度仍为Wmol/L的是( D )
A. 4molA+2molB B. 2molA+1molB+3molC+1molD C. 3molC+1molD+1molB D. 3molC+1molD

2、在固定体积的密闭容器内,加入2mol A、

1mol B,发生反应:

A(g)+B(g)

2C(g)达 到平衡时,C的质量

分数为W。在相同(T、V)条件下,按下列情况充

入物质达到平衡时C的质量分数仍为W的是 CD A.2mol C

B.3mol C

C.4mol A、2mol B

D.1mol A、2mol C

3、 恒温、恒压下,在一个可变容积的容器中发生如

下反应:

A(g)+B(g)

C(g)

①若开始时放入1molA和1molB,到达平衡后,生成

amolC,这时A的物质的量为__1_-_a__mol。

②若开始时放入3molA和3molB,到达平衡后,生成C

的物质的量为__3_a___mol。

探究一

恒温恒容条件下等效平衡的条件

1 、反应前后气体分子数不变的可逆反应 也就是△n(g)=0的可逆反应

1、恒温恒容下, △n(g)=0按倍数加料形成等效平衡

HH22((gg)) + II22((gg))
起开始始(mol): 1平衡状态 1

平若平平衡平起衡衡11时起衡始时mm时体oo体始时((llm积积mHI((2o分分mm2ol)l数oo数)::ll:)):::x2aa1x%%HHI22I

a% b% c%

y1 by % 2b%

若若起起始始(m(mol)o:l) :0 2

02

相当于: 2

开始

1mol H2

1mol I2

2mol H2

H22a% I2 b% HI c%

2mol I2

1mol H2 1mol I2

H2 a% I2 b% HI c%

催催化化 剂 剂 加加热热

22HHII((g)

0

z0 c%z 0c%
40
0
平衡状态

H2 a% I2 b% HI c%

H2 a% I2 b% HI c%

探究一

恒温恒容条件下等效平衡的条件

请总结恒温恒容条件下(△n(g)=0)等效平 1衡、的反条应件前。后气体计量数之和相等(△n(g)=0) 的可逆反应的等效平衡的条件
相同物质的起始物质的量之比相等。
判断方法 把不同的起始状态,通过化学方程
式中的计量数,换算成同一边物质(反应物一 边或生成物一边),如果各反应物或生成物的 __物__质__的__量__之__比___相等,则是等效平衡。

探究二

恒温恒容条件下等效平衡的条件

2、反应前后气体分子数发生变化的可逆反应 也就是△n(g)≠0的可逆反应

2、恒温恒容下,△n(g)≠0不等效加料建立不等效平衡

催化剂

开始

2SO2 + O2 加热 2SO3 平衡状态

起始(mol): 2

平2m衡ol S时O2(mol):x

: 1mol O2

平衡时体积分数

a%

SO2 a%1 O2 b%y
SO3 c%b%

0 z
c%

若起始(mol) :4

2

(此为0放缩法)

开始
4mol SO2 2mol O2

2mol SO2 1mol O2
2mol SO2 1mol O2

SO2 a% O2 b% SO3 c%
SO2 a% O2 b% SO3 c%

平衡状态

SO2 a% O2 b% SO3 c%

加压

SO2 <a% O2 <b% SO3 >c%

探究二

恒温恒容条件下等效平衡的条件

请总结恒温恒容条件下( △n(g)≠0 )等效平 1、衡反的应条前件后。气体计量数之和不等( △n(g)≠0 ) 的可逆反应的等效平衡的条件 相同物质的起始物质的量相等。

判断方法 把不同的起始状态,通过化学方程
式中的计量数,换算成同一边物质(反应物一 边或生成物一边),如果各反应物或生成物的 ___物__质__的__量______相等,则是等效平衡。

探究三
恒温恒压条件下等效平衡的条件

3、恒温恒压下, 按倍数加料形成相似平衡

催化剂

2SO2 + O2 加热

起始开始(mol) : 2平衡状态 1

平2m衡ol S(mO2ol)

:x

SO2 a% O2 b%

: 平衡1m时o体l O积2 分数 a%SO3 c%

y
b%

2SO3
0 z
c%

若起始(mol): 4

2

0

4mol SO2 2mol O2

2mol SO2 1mol O2
2mol SO2 1mol O2

SO2 a% O2 b% SO3 c%
SO2 a% O2 b% SO3 c%

SO2 a% O2 b% SO3 c%

探究三 恒温恒压条件下等效平衡的条件
请的3总 条、相结 件恒同恒 。温物温恒质恒压的压条起条件始件下物下等质的效的可平量逆衡之反的比应条相等件等效平衡
判断方法 把不同的起始状态,通过化学方
程式中的计量数,换算成同一边物质(反应 物一边或生成物一边),如果各反应物或生
成物的物___质__的__量__之__比__相等,则是等效平衡。

小结 等效平衡问题

总结 等效平衡问题
等效平衡的条件
对:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 1、如果m+n≠ p+q
恒温恒容:相同起始物质的物质的量相等 恒温恒压:相同起始物质的物质的量之比相等
2、如果m+n = p+q 相同起始物质的物质的量之比相等
恒温恒容 与恒温恒 压都一样

例题1

恒温恒容

在一个体积固定的密闭容器中,保持一定温度,进行如下反应: H2(g)+Br2(g) 2HBr(g);已知加入1mol H2和2mol Br2时, 达到平衡后生成a mol HBr(见下表已知项)。在相同条件下,且 保持平衡时各组分的体积分数不变。填写表中空白:

2a

0

0.5

应用一

恒温恒容

在固定体积的密闭容器内,加入2mol A、

1mol B,发生反应:

A(g)+B(g)

2C(g)达 到平衡时,C的质量

分数为W%。在相同(T、V)条件下,按下列情况

充入物质达到平衡时C的质量分数仍为W%的是

A.2mol C

B.3mol C

CD

C.4mol A、2mol B

D.1mol A、2mol C

例题2

恒温恒容

在一定温度下,把2 mol SO2和1 mol O2通入一个一定容积的密 闭容器里,发生如下反应: 2SO2+O2 2SO3 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, 维持温度不变,令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3 的物质的量(mol)。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的完全相同。请填写下列空白:
(1)若a=0,b=0,则c=___________。 (2)若a=0.5,则b=________2_,c= _________。 (3)a、b、c取值必须满0足.25的一般条件是1.5(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):____________,
__a__+_c_=_2_____。 2b+c=2

应用二 有 一 个 固 定 体 积 的 密 闭 容 器 中 , 加 入

2molA和1molB发生反应,2A(g) + B(g)

3C(g) + D(g)

达到平衡时,C的浓度为Wmol/L,若维持容器体积和温

度不变,按下列四种方法改变起始物质,达平衡时C的浓

度仍为Wmol/L的是( DE )
A.4mol A + 2mol B

恒温恒容

B.2mol A + 1mol B + 3mol C + 1mol D (2+2)molA+(1+1)molB

C.3mol C + 1mol D +1mol B D.3mol C + 1mol D

2molA +(1+1)molB

2molA+1molB

E、1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD (1+1)molA+ (0.5+0.5)molB

例题3

(恒温恒压)

在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中,保持一定的温

度和压强,进行以下反应:N2+3H2

2NH3。已知加入1molN2

和4mol H2时,达到平衡后生成amolNH3。在恒温恒压下欲保持平

衡时各组分的体积分数不变。填写下列空白:

0

0.5
2g-8m

1.5a
(g-3m)a

应用三 恒温、恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下

反应: A(g)+B(g)

C(g),请填写下表空白。

1-a 1-a

3(1-a) 3(1-a)

2

(3)y= 3(1-a)

mol。x___D___(选填一个编号)。

(A)大于2mol (B)等于2mol (C)小于2mol (D) 以上都有可能

做出此判断的理由是 达到平衡的过程中反应的方向不能确定。

(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC,待再次到达
平衡后,C的物质的量分数是__a_/_(2__-a_)___。

练习1

恒温恒容

将2.0 mol SO2气体和2.0 mol SO3气体混合于固定体 积的密闭容器中,在一定条件下发生反应:

2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g),达到平衡时SO3为

n mol。在相同温度下,分别按下列配比在相同密闭容 器中放入起始物质,平衡时SO3等于n mol的是( BD ) A. 1.6 mol SO2+0.3 mol O2+0.4 mol SO3 B. 4.0 mol SO2+1.0 mol O2 C. 2.0 mol SO2+1.0 mol O2+2.0 mol SO3 D. 3.0 mol SO2+0.5 mol O2+1.0 mol SO3

END

练习2

恒温恒容

在一恒容的容器中充入2 mol A和1 mol

B,发生反应2 A(g) + B(g)

x C(g),

达到平衡后,C的体积分数为W%。若维持容器

中的容积和温度不变,按起始物质的量:

A为0.6 mol,B为0.3 mol,C为1.4 mol充入

容器,达到平衡后,C的体积分数仍为W%,则

x的值为

(C )

A.只能为2

B.只能为3

C.可能是2,也可能是3

D.无法确定

END

练习3

恒温恒压

在恒温、恒压的条件下,向可变容积的密闭

容器中充入3LA和2LB,发生如下反应:

3A(g)+2B(g) xC(g)+yD(g)

达到平衡时,C的体积分数为m%。若维持温度 压强不变,将0.6LA 、0.4LB、4LC、0.8LD作 为起始物质充入密闭容器中,达到平衡时C的体 积分数仍为m%,则X,Y的值分别为( CD )

A x=3 y=1

B x=4 y=1

C x=5 y =1

D x=10 y=2

END

例题3

N2

+

3H2

起始量(mol): m

g

2NH3
x

变化量(mol):

m+x/2 g+3x/2 0

则有: (m+ x/2) : (g +3x/2) = 1:4

解得: x = 2g-8m

又依: m+ x/2 = m + (2g-8m)/2=g-3m
得到平衡时NH3的浓度为(g-3m)a

恒温恒容条件下
1、对于反应前后气体分子数不变的可逆反应,
若改变起始加入情况,只要通过可逆反应的化学 计量数换算成同一边物质的物质的量之比与原平 衡相同,则二平衡等效。
2、对于反应前后气体分子数发生变化的可逆
反应,若改变起始加入情况,通过可逆反应的化 学计量数换算成同一边物质的物质的量与原平 衡相同,则二平衡等效。

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