1、教学课件培优点十五 等效平衡的三种情况一等效平衡的三种情况1恒温恒容(n(g)0) 投料换算成相同物质表示时量相同 典例1在一定温度下，把2mol SO2和1mol O2通入一定容积的密闭容器中，发生如下反应，2SO2(g)+ O2(g)2SO3(g)，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分别代表初始时加入的SO2(g)、O2(g)、SO3(g)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，才能保证达到平衡状态时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡完全相同。请填空：（1）若a=0，b=0，则c=_。
2、（2）若a=0.5，则b=_，c=_。（3）a、b、c的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】通过化学方程式：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)可以看出，这是一个化学反应前后气体分子数不等的可逆反应，在定温、定容下建立的同一化学平衡状态。起始时，无论怎样改变SO2(g)、O2(g)、SO3(g)的物质的量，使化学反应从正反应开始，还是从逆反应开始，或者从正、逆反应同时开始，它们所建立起来的化学平衡状态的效果是完全相同的，即它们之间存在等效平衡关系。我们常采用“等价转换”的方法，分析和解决等效平衡问题。（1）若a=0，b=0，这
3、说明反应是从逆反应开始，通过化学方程式2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)可以看出，反应从2mol SO3开始，通过反应的化学计量数之比换算成SO2和O2的物质的量（即等价转换），恰好跟反应从2mol SO2和1mol O2的混合物开始是等效的，故c=2。（2）由于a=0.50, T1温度下的部分实验数据如下表所示。t/s050010001500c(N2O5)/(molL1)5.003.522.502.50下列说法正确的是A该反应在任何温度下均能自发进行BT1温度下的平衡常数为K1125，1000 s时N2O5(g)转化率为50%C其他条件不变时，T2温度下反应到1000 s时测得N2O5
4、(g)浓度为2.98molL1，则T1T2，则K1b，选项A错误；B. 假设体积增加一倍时若平衡未移动，A的浓度应为原来的50%，实际平衡时A的浓度是原来的60%，大于原来的50%，说明平衡向生成A的方向移动，即向逆反应移动，选项B正确；C. 根据选项B的分析，平衡向逆反应移动，选项C错误；D. 平衡向逆反应移动，物质B的质量分数减小了，选项D错误；答案选B。【答案】B5在一个固定容积的密闭容器中，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达到平衡后，生成x mol HBr，在相同条件下若起始时加入的H2、Br2、HBr分别为a、
5、b、c(均不为0)且保持平衡时，各组分含量都不变，以下推断正确的是：a、b、c应满足的关系是4ac2b；平衡时HBr为ax mol；a、b、c应满足的关系是abc；平衡时HBr为x mol。A B C D【解析】在容器中充入1mol H2和2mol Br2达到平衡后生成x mol HBr。在相同条件下，若起始时加入H2、Br2、HBr分别为a mol、b mol、c mol（均不为0），达到平衡时，各组分百分含量和前一平衡相同，则建立的是等效平衡；由于该反应是气体体积不变的反应，将所有量按照反应方程式转化成氢气和溴，只要满足n(H2)n(Br2)=1mol2mol=12即可。根据极限转化的思想
6、，将c mol的HBr极限转化为反应物，要实现等效平衡的建立，则相当于的投料符合：氢气：a+0.5c=1，溴单质：b+0.5c=2，整理得到：4a+c=2b，故正确；反应两边气体的体积不变，在容器中充入1mol H2和2mol Br2达到平衡后气体的物质的量还是3mol，则溴化氢的百分含量为，加入H2、Br2、HBr分别为a mol、b mol、c mol（均不为0），达到平衡时两个平衡中溴化氢的百分含量相等，设达到平衡时HBr物质的量为m，则= ，所以m=x mol，即达到平衡时HBr物质的量为x mol，故错误，正确；根据可知，4a+c=2b，所以a+b不一定等于c，故错误；根据分析可知，
7、正确的为，故选C。【答案】C6某温度下，在甲、乙、丙、丁四个恒容密闭容器中投入H2和I2，发生反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g)。反应体系中各物质浓度的有关数据如下。容器起始浓度平衡浓度c(H2)/(molL-1)c(I2)/(molL-1)c(HI)/(molL-1)甲0.010.010.004乙0.010.02a丙0.020.01b丁0.020.02c下列判断不正确的是AHI的平衡浓度:a=b0.004，c=0.008 B平衡时，H2的转化率：丁甲C平衡时，乙中H2的转化率大于20% D丙中条件下，该反应的平衡常数K=0.25【解析】A甲、乙比较，乙中碘的浓度大，促进氢气的转化；甲
8、、丙比较，丙中氢气浓度大，促进碘单质转化，乙丙达到相同平衡状态，则HI的平衡浓度：a=b0.004，反应H2(g)+I2(g)2HI(g)，反应前后气体体积不变，丙投料是甲的2倍，c=0.008，故A正确；B甲、丁比较，起始物质的量为2倍关系，且物质的量比等于化学计量数之比，增大压强平衡不移动，则平衡时，H2的转化率：甲=丁，故B错误；C由甲中数据可知，甲中氢气转化率为100%=20%，但甲、乙比较，乙中碘的浓度大，促进氢气的转化，故C正确；D甲、丙温度相同，K相同，结合表格中数据可知，K=0.25。故D正确；故选B。【答案】B7在1L密闭容器中通入2mol NH3，在一定温度下发生反应:2N
9、H3N2+3H2，达到平衡状态时，N2的物质的量分数为a%，维持容器的容积和温度不变，分别通入下列几组物质，达到平衡状态时，容器内N2的物质的量分数仍为a%的是A3mol H2和1mol NH3B2mol N2和3mol H2C1mol N2和3mol NH3D0.1mol NH3、0.95mol N2、2.85mol H2【解析】根据等效平衡，按化学计量数转化到方程式的左边，满足n(NH3)=2mol，则达到平衡时，容器内N2的百分含量为a%。A.3mol H2+1mol NH3与初始量2mol NH3不相同，则不属于等效平衡，达到平衡时，容器内N2的百分含量不是a%，故A错误；B.2mol
10、 N2+3mol H2按化学计量数转化到方程式的左边可得：n(NH3)=2mol、n(N2)=1mol，不属于等效平衡，故B错误；C.1mol N2+3mol NH3与初始量2mol NH3不相同，则不属于等效平衡，达到平衡时，容器内N2的百分含量不是a%，故C错误；D.0.1mol NH3+0.95mol N2+2.85mol H2，按化学计量数转化到方程式的左边，满足n(NH3)=2mol，属于等效平衡，故D正确；故选D。【答案】D8在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得达到平衡时的有关数据如下：已知X(g)+3Y(g)2Z(g) H=Q kJmol1
11、容器甲乙丙反应物投入量1mol X、3mol Y2mol Z4mol ZZ的浓度(molL1)c1c2c3反应的能量变化放出a kJ吸收b kJ吸收c kJ体系压强(Pa)p1p2p3反应物转化率123下列说法正确的是A2c1c3 Ba+b=Q C2p223D容器中SO3的物质的量浓度：丙丁v逆DT K时起始向容器中充入1.0mol Cl2和0.9mol CO，达到平衡时，Cl2的转化率为80%【解析】A. 反应在前2s的平均速率v(Cl2)=2s=0.04mol(Ls) -1，错误；B.平衡时v(Cl2)=0.1molL-1，升高温度，c(Cl2)=0.11molL-1，说明平衡向正反应方向
12、移动，则正反应应为吸热反应H0，错误；C. COCl2(g)Cl2(g)CO(g)起始（molL-1）： 0.5 0 0转化（molL-1）： 0.1 0.1 0.1平衡（molL-1）： 0.4 0.1 0.1该温度下K=0.025，若起始向容器中充入0.9mol COCl2、0.10mol Cl2和0.10mol CO，此时Qc=0.0110.025，则反应达到平衡前正v逆。正确；D. T K时起始向容器中充入1.0mol Cl2和1.0mol CO ，应等效于向2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol COCl2，达到平衡时Cl2的转化率等于80%，如加入1.0mol Cl2和0.9mol
13、 CO，相当于在原来的基础上减小0.1mol CO，平衡在原来的基础上向正反应方向移动，则Cl2的转化率小于80%，错误；故选C。【答案】C11一定温度下在甲、乙、丙三个体积相等且恒容的密闭容器中发生反应：NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)。投入NO2和SO2，起始浓度如下表所示，其中甲经2min达平衡时，NO2的转化率为50，下列说法正确的是（ ）起始浓度甲乙丙c(NO2)/(molL-1)0.100.200.20c(SO2)/(molL-1)0.100.100.20A容器甲中的反应在前2min的平均速率v(NO)=0.05molL-1min-1B容器乙中若起始时改充0.1
14、0molL-1 NO2和0.20molL-1 SO2，达到平c(NO)与原平衡相同C达到平衡时，容器丙中SO3的体积分数是容器甲中SO3的体积分数的2倍D达到平衡时，容器乙中NO2的转化率和容器丙中NO2的转化率相同【解析】甲经2min达平衡时，NO2的转化率为50%，其平衡浓度为0.05molL1， NO2(g) + SO2(g)SO3(g)+NO(g)开始（molL1）：0.1 0.1 0 0转化（molL1）：0.05 0.05 0.05 0.05平衡（molL1）：0.05 0.05 0.05 0.05故该温度下平衡常数K=1，各容器内温度相同，平衡常数均相同。A容器甲中的反应在前2m
15、in，NO的平均速率v(NO)=0.025molL-1min-1，故A错误；B. 令平衡时NO的浓度为y molL1， NO2(g) + SO2(g)SO3(g)+NO(g)开始（molL1）：0.1 0.2 0 0转化（molL1）： y y y y平衡（molL1）：0.1-y 0.2-y y y则=1，只要二氧化氮和二氧化硫的浓度分别是0.1molL1和0.2molL1，平衡时NO的浓度就相同，故B正确；C.该反应为反应前后气体压强不变的反应，容器丙的反应物的起始浓度是容器甲的2倍，平衡不移动，因此容器丙中SO3的体积分数和容器甲中SO3的体积分数相等，故C错误；D.起始浓度容器乙中的NO2是器甲的2倍，而SO2的起始浓度一样，单纯的增大某一种物质的浓度，这种物质的转化率一定降低，因此达到平衡时，容器乙中NO2的转化率小于容器丙中NO2的转化率，故D错误；答案选B。【答案】B
