1、专题二 化学反应速率和化学平衡第三单元第三单元 第三节第三节等效平衡等效平衡化学平衡状态化学平衡状态1、概念：化学平衡状态是指在一定条件下的、概念：化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。2、特征：、特征：逆：研究对象为可逆反应逆：研究对象为可逆反应等：等：V正正=V逆逆 判断反应是否处于平衡状态的因判断反应是否处于平衡状态的因素素动：动：V正正=V逆逆0 动态平衡动态平衡定：各组分的浓度或其百分含量为定值定：各组分的浓度或其百分含量为定值变：条件变
2、化，化学平衡状态亦发生变化变：条件变化，化学平衡状态亦发生变化例：例： 2SO2+ O2 2SO3起始起始C(mol/L) 2 1 0平衡平衡C(mol/L) 0.8 0.4 1.2 2SO2+ O2 2SO3 0 0 2 0.8 0.4 1.2以上两个平衡，有什么异同？以上两个平衡，有什么异同？等效平衡 在一定条件下（恒温恒容或恒温恒压），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，这样的平衡称为等效平衡。的百分含量相同，这样的平衡称
3、为等效平衡。等效平衡的判断方法等效平衡的判断方法 任何状态的体系，都用任何状态的体系，都用“极端极端状态状态”来比较，只要能转化为相同来比较，只要能转化为相同的的“极端状态极端状态”，就一定是等效平，就一定是等效平衡。衡。2SO2 + O2 2SO3 在同温同压下达到下述三个平衡在同温同压下达到下述三个平衡amol SO2 bmol O2cmol SO3平衡平衡1 amol SO2 bmol O2 cmol SO3平衡平衡2 kamol SO2 kbmol O2 kcmol SO3平衡平衡3同一平衡同一平衡（全等平衡）（全等平衡）等效平衡等效平衡（相似平衡）（相似平衡）按计量系数换算成按计量系
4、数换算成方程式同一边的物质方程式同一边的物质1 mol 3 mol 0 mol1 mol 3 mol 0 mol1 mol 3 mol 0 mol2 mol 6mol 0 mol结论结论1：恒温、恒容：反应物投料量：恒温、恒容：反应物投料量相当，则平衡等效。相当，则平衡等效。（恒温、恒容，化为原值）（恒温、恒容，化为原值）N2(g)3H2(g) 2NH3(g)1 molN23 molH22 molN26molH22 molN26 molH2加加压压平衡移动平衡移动不等效不等效 结论：结论： 恒温恒容条件下对于反应前后气体分子数恒温恒容条件下对于反应前后气体分子数发生变化的可逆反应发生变化的可逆
5、反应, ,投入的物料与原平衡相同，投入的物料与原平衡相同，则二平衡等效。则二平衡等效。 练习练习1 【例【例1】 向某密闭容器中充入向某密闭容器中充入1 mol CO和和2 mol H2O(g)，发生反应：，发生反应：COH2O(g) CO2H2，反应，反应达到化学平衡状态。若维持容器的容积和温度不变，起始达到化学平衡状态。若维持容器的容积和温度不变，起始物质按下列四种配比充入该容器中，达到化学平衡时物质按下列四种配比充入该容器中，达到化学平衡时CO的体积分数增大的是的体积分数增大的是()A0.5 mol CO2 mol H2O(g)1 mol CO21 mol H2B1 mol CO1 mo
6、l H2O(g)1 mol CO21 mol H2C0.5 mol CO1.5 mol H2O(g)0.4 mol CO20.4 mol H2D0.5 mol CO1.5 mol H2O(g)0.5 mol CO20.5 mol H2B解析：解析：A项，相当于向容器中充入项，相当于向容器中充入1.5 mol CO和和3 mol H2O(g)，与原平衡投料比，与原平衡投料比12相同，二者构成等效相同，二者构成等效平衡，平衡，CO的体积分数不变；的体积分数不变；B项，相当于向容器中充入项，相当于向容器中充入1 mol CO和和2 mol H2O(g)，再充入，再充入1 mol CO，故前一步旨，故
7、前一步旨在建立等效平衡，再充入在建立等效平衡，再充入1 mol CO，可使平衡向正反应方，可使平衡向正反应方向移动，但平衡移动是由向移动，但平衡移动是由CO的浓度增加引起的，的浓度增加引起的，CO的体的体积分数增大；积分数增大；C项，相当于向容器中充入项，相当于向容器中充入0.9 mol CO和和1.8 mol H2O(g)(二者比值为二者比值为12)，再充入，再充入0.1 mol H2O(g)，加入加入H2O(g)会使平衡向正反应方向移动，会使平衡向正反应方向移动，CO的体积分数的体积分数减小；减小；D项，相当于向容器中充入项，相当于向容器中充入1 mol CO和和2 mol H2O(g)，
8、与原平衡等效，与原平衡等效，CO的体积分数不变。的体积分数不变。按计量系数换算成按计量系数换算成方程式同一边的物质方程式同一边的物质CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)2 mol 2 mol 0 mol 0 mol4 mol 4 mol 0mol 0 mol6 mol 6 mol 0 mol 0 mol2mol 3 mol 0 mol 1 mol2 mol CO2 mol H2O4 mol CO4 mol H2O2 mol CO2 mol H2O加加压压平衡等效平衡等效平衡不移动平衡不移动 结论结论2：恒温恒容，对前后气体体积：恒温恒容，对前后气体体积不变的可逆反应：相同反应物的投料
9、不变的可逆反应：相同反应物的投料比相等，则为等效平衡。比相等，则为等效平衡。 结论：结论： 恒温恒容条件下对于反应恒温恒容条件下对于反应(1)(1)前后气体分子数不变的可逆反应前后气体分子数不变的可逆反应, ,投入物料的投入物料的之比与原平衡相同，则二平衡等效。之比与原平衡相同，则二平衡等效。(2)(2)前后气体分子数不同的可逆反应前后气体分子数不同的可逆反应, ,投入物料的投入物料的与原平衡相同，则二平衡等效。与原平衡相同，则二平衡等效。练习练习2： 已知已知H2(g)I2(g) 2HI(g)H0，有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和和I2各
10、各0.1 mol，乙中加入，乙中加入HI 0.2 mol，在相同，在相同温度下分别达到平衡。现欲使甲中温度下分别达到平衡。现欲使甲中HI平衡时的平衡时的百分含量大于乙中百分含量大于乙中HI平衡时的百分含量，则应平衡时的百分含量，则应采取的措施是采取的措施是()A甲、乙提高相同温度甲、乙提高相同温度B甲中加入甲中加入0.1 mol He，乙中不变，乙中不变C甲降低温度，乙增大压强甲降低温度，乙增大压强D甲增加甲增加0.1 mol H2，乙增加，乙增加0.1 mol I2C解析相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，此时甲和乙建立的平衡是等效
11、的。A项，甲、乙提高相同温度，平衡均逆向移动，HI的平衡浓度均减小，错误；B项，甲中加入0.1 mol He，在定容密闭容器中，平衡不会移动，错误；C项，甲降低温度，平衡正向移动，甲中HI的平衡浓度增大，乙增大压强平衡不移动，HI平衡时的百分含量不变，正确；D项，甲中增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2，结果还是等效的，错误。练习练习3C解析A项，容器中平衡建立的途径不相同，无法比较Q1、Q2的大小；C项，容器中所到达的平衡状态，相当于在容器中平衡的基础上降低温度，平衡向正反应移动，平衡常数增大；D项，温度相同时，容器中CO的转化率与容器中CO2的转化率之和等于1，容器中所达到
12、的平衡状态，相当于在容器中平衡的基础上降低温度，平衡向正反应方向移动，所以容器中CO的转化率与容器中CO2的转化率之和小于1。按计量系数换算成按计量系数换算成方程式同一边的物质方程式同一边的物质1 mol 3 mol 0 mol1 mol 3 mol 0 mol1 mol 3 mol 0 mol2 mol 6mol 0 molN2(g)3H2(g) 2NH3(g) 2 mol N2 6 mol H21 mol N2 3 mol H2 1 mol N2 3 mol H21 mol N2 3 mol H2等等 效效结论结论3 3：恒温、恒压：相同反应物投料比相：恒温、恒压：相同反应物投料比相等，则
13、平衡等效。等，则平衡等效。（恒温、恒压，化为原比）（恒温、恒压，化为原比）条件条件等效条件等效条件结果结果恒温恒容恒温恒容(n(g)0) 恒温恒容恒温恒容(n(g)=0) 恒温恒压恒温恒压 等效平衡小结等效平衡小结投料换算成相投料换算成相同物质表示时同物质表示时物质的量相同物质的量相同两平衡各组分百分含两平衡各组分百分含量均相同（量均相同（n、c相同）相同） 投料换算成相同投料换算成相同物质表示时物质物质表示时物质的量成比例的量成比例两平衡各组分百分两平衡各组分百分含量相同，（含量相同，（n、c按比例变化按比例变化 ）投料换算成相同投料换算成相同物质表示时物质物质表示时物质的量成比例的量成比例
14、两平衡各组分百分两平衡各组分百分含量相同，（含量相同，（c相同，相同，n按比例变化）按比例变化）D练习练习4一定温度下，在3个容积均为1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)CO(g) CH3OH(g)达到平衡，下列说法正确的是()容器温度/K物质的起始浓度/molL1物质的平衡浓度/molL1c(H2)c(CO) c(CH3OH)c(CH3OH)4000.200.1000.0804000.400.200 500000.100.025A.该反应的正反应吸热该反应的正反应吸热B达到平衡时，容器达到平衡时，容器中反应物的转化率比容器中反应物的转化率比容器中的大中的大C达到平衡时，容器达到平衡时，
15、容器中中c(H2)大于容器大于容器中中c(H2)的两倍的两倍D达到平衡时，容器达到平衡时，容器中的正反应速率比容器中的正反应速率比容器中的大中的大解析对比容器和可知两者投料量相当，若温度相同，最终建立等效平衡，但温度高，平衡时c(CH3OH)小，说明平衡向逆反应方向移动，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，A错误；相对于成比例增加投料量，相当于加压，平衡正向移动，转化率提高，所以中转化率高，B错误；不考虑温度，中投料量是的两倍，相当于加压，平衡正向移动，所以中c(H2)小于中c(H2)的两倍，C错误；对比和，若温度相同，两者建立等效平衡，两容器中速率相等，但温度高，速率更快，D正确。练习练习5 在恒温、恒压的条件下，向可变容在恒温、恒压的条件下，向可变容积的密闭容器中充入积的密闭容器中充入3LA和和2LB，发生如，发生如下反应：下反应： 3A（g）+2B（g） xC（g）+yD(g）达到平衡时，达到平衡时，C的体积分数为的体积分数为m%。若维。若维持温度压强不变，将持温度压强不变，将0.6LA 、0.4LB、4LC、0.8LD作为起始物质充入密闭容器作为起始物质充入密闭容器中中,达到平衡时达到平衡时C的体积分数仍为的体积分数仍为m%,则则X,Y的值分别为（的值分别为（ ） A x=3 y=1 B x=4 y=1 C x=5 y =1 D x=10 y=2 C D
