等效平衡的建立及应用

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1、等效平衡的建立及应用1．等效平衡的含义     在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应体系，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，这样的平衡称为等效平衡。理解：（1）平衡的建立和条件有关，和反应的方向无关。（2）一定条件下，一次投料和分批次投料，最终建立的平衡是等效。2．等效平衡的分类   根据反应条件(恒温、恒压或恒温、恒容)以及可逆反应的特点(反应前后气体分子数是否相等)，可将等效平衡问题分成两类：    (1)恒温、恒容条件下，反应前后气体分子数不相等的可逆反应，如果按

2、方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量与对应组分的起始加入量相同，则建立的化学平衡状态是等效的。这种等效平衡是绝对等效(包括浓度、密度、相对分子质量等都相等)，各种物质的百分含量相同，物质的量、浓度都相同。    (2)恒温、恒容条件下，反应前后气体分子数相等的可逆反应与恒温、恒压条件下，反应前后气体分子数任意类型的可逆反应，如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量之比与对应组分的起始加入量之比相同，则建立的化学平衡是等效的。这种等效平衡是相对等效，各种物质的百分含量相同，物质

3、的量、浓度等存在倍数关系。(2)恒温、恒压条件下，任意类型的可逆反应，如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量之比与对应组分的起始加入量之比相同，则建立的化学平衡是等效的。这种等效平衡是相对等效，各种物质的百分含量、浓度相同，物质的量等存在倍数关系。等效建立条件反应特点建立等效的方法等效平衡混合物各组分的量的关系恒温恒容△V≠0一边倒，等值即等效各组分百分含量（m、v、n）对应相等n相同c相同△V=0一边倒，等比即等效n正比变化c正变化比恒温恒压——一边倒，等比即等效n正比变化C相同3．等效平衡分

4、析方法    按照化学方程式的化学计量数关系，把起始物转化为方程式同一半边的物质，通过对比两种情况下对应组分的起始量是相等，还是等比，来判断化学平衡是否等效。或者先建立等效平衡，再恢复到起始条件。    (1)对于恒温、恒容条件下，气体体积有变化的反应。    如：合成氨反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，初始充入1molN2、3molH2从正反应开始达平衡与初始充入2molNH3从逆反应开始达平衡，两者“投料量相同”属于等效平衡。如果初始充入amolN2、bmolH2、cmolNH3，则a＋c/2＝1且b＋

5、3c/2＝3时，且a、b、c均>0，与原平衡仍是等效平衡。    例1．将2molSO2和2molSO3气体混合于固定容积的密闭容器中，在一定条件下发生反应  2SO2+O22SO3，平衡时，SO3为nmol，相同条件下，分别按下列配比放入起始物质，平衡时SO3的量大于nmol的是（    ）     (A)2molSO2+1molO2      (B)4molSO2+1molO2    (C)2molSO2+1molO2+2molSO3   (D)3molSO2+1molO2+1molSO3    解析：可将起始物2m

6、olSO3转化为2molSO2+1molO2，则原平衡起始投料为4molSO2+1molO2，显然，与选项B投料量相同，等效平衡。选项A起始投料SO2减少2mol，则平衡左移，SO3的量小于nmol；选项C中2molSO3转化为2molSO2+1molO2，则原平衡起始投料为4molSO2+2molO2，O2增加1mol，则平衡右移，SO3的量大于nmol；选项D中1molSO3转化为1molSO2+0.5molO2，则原平衡起始投料为4molSO2+1.5molO2，则平衡右移，SO3的量大于nmol。正确答案为C、D

7、。    (2)对于恒温、恒容条件下气体体积不变的反应。    例2．向某密闭容器中充入1molCO和2molH2O(g)，发生反应：CO＋H2O(g)CO2＋H2。当反应达到平衡时，CO的体积分数为x。若维持容器的体积和温度不变，起始物质按下列四种配比充入该容器中，达到平衡时CO的体积分数大于x的是(　　)    A．0.5molCO、2molH2O(g)、1molCO2、1molH2    B．1molCO、1molH2O(g)、1molCO2、1molH2    C．0.5molCO、1.5molH2O(g)、0.

8、4molCO2、0.4molH2    D．0.5molCO、1.5molH2O(g)、0.5molCO2、0.5molH2    解析：在等温等容且反应前后气体体积相等的可逆反应，只需“投料比相同”，则两平衡等效。选项A、D逆推后分别为1.5molCO＋3molH2(g)、1molCO＋2molH2O(g)，均与原