等效平衡

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一. 教學(xué)內(nèi)容：等效平衡

二. 教學(xué)目標(biāo)：

掌握等效平衡的基本原理及計算

三. 教學(xué)重點、難點

　　等效平衡的基本原理及計算方法

四. 教學(xué)過程：

等效平衡：

相同條件下，同一可逆反應(yīng)體系中，不管從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，達到平衡時，任何物質(zhì)的百分含量（濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)等）都保持不變的平衡互稱等效平衡。

判斷方法：使用極限轉(zhuǎn)化的方法將各種情況變換成同一反應(yīng)物或生成物，然后觀察有關(guān)物質(zhì)的數(shù)量是否相當(dāng)。

在一定條件下（恒溫恒容或恒溫恒壓），對同一可逆反應(yīng)，起始時加入物質(zhì)的物質(zhì)的量不同，達平衡時的狀態(tài)規(guī)律如下：

2HI的反應(yīng)前后氣體體積不變且方程式的一邊只有一種物質(zhì)的反應(yīng)，只要方程式的另一邊的幾種反應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量與方程式的系數(shù)成正比，無論加入多少量的生成物（在方程式的這一側(cè)只有這種物質(zhì)）；或只加入這種單一反應(yīng)物質(zhì)（如HI），而另幾種反應(yīng)物的量為0，都能使反應(yīng)達到平衡時，各組分的體積百分含量恒定。

⑤在恒溫、定容條件下，對于類似H2＋I2 pC＋qD。如果兩次反應(yīng)投入原料物質(zhì)不同，而反應(yīng)達到平衡時，指定物質(zhì)的濃度相同，則經(jīng)過配比轉(zhuǎn)化后的原料不僅完全成比例，而且物質(zhì)的量完全相同。

【典型例題

例1. 在一定溫度下，把2摩SO2和1摩O2通入一個一定容積的密閉的容器里，發(fā)生如下反應(yīng)：2SO2＋O2解析：本題屬于：反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)發(fā)生變化的可逆反應(yīng)在等溫、等容條件下的等效平衡，此時只改變起始加入量，只要通過可逆反應(yīng)化學(xué)計量數(shù)之比換算成方程式同一半邊的物質(zhì)的量與原平衡相同，則兩平衡等效。根據(jù)反應(yīng)式：

2SO2＋O2例2. 在一個固定容積的密閉容器中，保持一定的溫度進行以下反應(yīng)：

已知加入1molH2和2molBr2時，達到平衡后生成a mol HBr。在相同條件下，若保持達到平衡時各組分的體積分?jǐn)?shù)不變，根據(jù)下列編號的狀態(tài)，填寫表中空白。

解析：本題屬于：反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)沒有發(fā)生變化的可逆反應(yīng)在等溫、等容條件下的等效平衡，此時，只要通過可逆反應(yīng)化學(xué)計量數(shù)之比換算成方程式同一半邊的反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量的比值與原平衡狀態(tài)相同，則兩平衡等效。此時，達到平衡時各物質(zhì)的百分含量保持不變，但濃度成比例變化。

例3. 將3molA和1molB放入恒溫恒壓的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：

3A（g）＋B（g） 例4. 537℃、1.01×105Pa時，往體積可變的密閉容器中充入2molSO2和1molO2，此時容器的體積為200L。向容器中加入催化劑（固體）并保持恒溫、恒壓，發(fā)生反應(yīng)：2SO2（g）＋O2（g） 2SO3（g）是一個反應(yīng)前后氣體體積減少的放熱反應(yīng)，增大壓強，平衡正向移動，降低溫度，平衡逆向移動。但工業(yè)生產(chǎn)中常采用常壓而不是高壓，主要是由于壓強對平衡的轉(zhuǎn)化影響不大，同時，增大壓強對設(shè)備和動力的要求都很高，因此一般不采用高壓，而是常壓；同時升高溫度平衡逆向移動，不利于SO2的轉(zhuǎn)化，但催化劑在537℃左右時活性最大，反應(yīng)速率快，因此，一般工業(yè)生產(chǎn)中采用高溫條件。

（2）溫度一定，體積可以改變，說明反應(yīng)過程中壓強保持不變，則本題是等溫等壓條件下的等效平衡問題，因此，只充入2molSO3時，換算成方程式左邊與原平衡起始一致，說明是等效平衡，SO2的體積分?jǐn)?shù)仍為0.91。此時：

2SO2（g）＋O2（g） 2SO3（g）

反應(yīng)起始物質(zhì)的物質(zhì)的量（mol）　　a　　　b　　　　　0

反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量（mol）　2y y 2y

平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量（mol）　a－2y 　b－y 2y

則有：a∶b＝2∶1；2y/（a＋b－y）＝0.91；（V前/V后＝n前/n后）a＋b－y＝3；

解上述三個方程組，可得：y＝1.365mol，a＝2.91mol；b＝1.455mol。

答案：（1）由于壓強對平衡的轉(zhuǎn)化影響不大，同時，增大壓強對設(shè)備和動力的要求都很高，因此一般不采用高壓，而是常壓。

（2）SO2的體積分?jǐn)?shù)為0.91，達平衡時的體積為137.3L。

（3）a＝2.91mol

【模擬

1. 在一固定體積的密閉容器中加入2 mol A和1 mol B發(fā)生反應(yīng)2A（g）＋B（g） N2O4，此時平衡混合氣中NO2的體積分?jǐn)?shù)為x%，若再充入1mol N2O4，在溫度不變的情況下，達到新的平衡時，測得NO2的體積分?jǐn)?shù)為y%，則x和y的大小關(guān)系正確的是（　　）

A. x>y B. x<y C. x＝y(tǒng) D. 不能確定

3. 某溫度下，在容積固定的密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng)A（g）十2B（g）＝2Q（g）平衡時，各物質(zhì)的濃度比為c（A）：c（B）：c（Q）＝1：1：2，保持溫度不變，以1：1：2的體積比再充入A、B、Q，則下列敘述正確的是（　　�。�

A. 剛充入時反應(yīng)速率v（正）減小，v（逆）增大

B. 達到新的平衡時，反應(yīng)混合物中A、B的體積分?jǐn)?shù)增加

C. 達到新的平衡時c（A）：c（B）：c（Q）仍為1：1：2

D. 達到新的平衡的過程中，體系壓強先增大，后逐漸減小

4. 在密閉容器中，aA（氣） bB（氣）達平衡后，保持溫度不變，將容器體積增加1倍，當(dāng)達到新平衡時，B的濃度是原來的60%，下列說法正確的是：（ ）

A. 平衡向正反應(yīng)方向移動了； B. 物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率減少了；

C. 物質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加了； D. a>b；

5. 某溫度下，反應(yīng)：H2（g）＋I2（g） x C（g），達到平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)為W%。若維持容器中的容積和溫度不變，按起始物質(zhì)的量：A為0.6 mol，B為0.3 mol，C為1.4 mol充入容器，達到平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)仍為W%，則x的值為（　　�。�

A. 只能為2 B. 只能為3

C. 可能是2，也可能是3 D. 無法確定

7. 將1molCO和1molH2O（g）充入某固定容積的反應(yīng)器中，在某條件下達到平衡：

CO＋H2O（g） CO2＋H2，此時有2/3的CO轉(zhuǎn)化為CO2。

⑴該平衡混合物中CO2的體積分?jǐn)?shù)為

⑵若在相同條件下，向容器中充入1molCO2、1molH2和1molH2O，則反應(yīng)向 （填“正反應(yīng)方向”、“逆反應(yīng)方向”或“不”）進行。達到平衡時，混合物中CO2的體積分?jǐn)?shù)可能是下列各值中的 （填編號）

A. 22.2% B. 27.55% C. 33.3% D. 36.8%

⑶結(jié)合⑵中的計算結(jié)果分析，若平衡向正方向移動時，則下列說法中正確的是（ ）

①生成物的產(chǎn)量一定增加；②生成物的體積分?jǐn)?shù)一定增加；③反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定增大；④反應(yīng)物的濃度一定降低；⑤正反應(yīng)速率一定大于逆反應(yīng)速率；⑥一定使用了催化劑

8. 某溫度下，向某密閉容器中加入1 mol N2和3 mol H2，使之反應(yīng)合成NH3，平衡后測得NH3的體積分?jǐn)?shù)為m。若溫度不變，只改變起始加入量，使之反應(yīng)平衡后NH3的體積分?jǐn)?shù)仍為m。假設(shè)N2、H2、 NH3的加入量（單位：mol）用x、y、z表示，應(yīng)滿足：

（1）恒定溫度、體積：

①若x＝0，y＝0，則z ＝_________；

②若x＝0.75，y＝_________，則z ＝_________；

③x、y、z應(yīng)滿足的一般條件是_______________________________。

（2）恒定溫度、壓強：

①若x＝0，y＝0，則z＝_________；

②若x＝0.75，y＝_________，則z ＝_________；

③x、y、z應(yīng)滿足的一般條件是______________________。

9. 有兩只密閉容器A和B，A容器有一個移動的活塞，能使容器內(nèi)保持恒壓，B容器保持恒容，起始時向這兩只容器中分別充入等量的體積比為1：2的SO2和O2的混合氣體，并使A和B的容積相等。在保持400℃的條件下，使之發(fā)生反應(yīng)：2SO2（g）＋O2（g） 2SO3（g），填寫下列空格：

①達到平衡時所需的時間A比B ，A中SO2的轉(zhuǎn)化率比B 。

②達到（1）所述的平衡后，若向兩容器中通入數(shù)量不多的等量氬氣，則A容器中化學(xué)平衡 移動，B容器中化學(xué)平衡 移動。

③達到（1）所述的平衡后，若向兩容器中通入等量的原反應(yīng)氣體，再達到平衡時，A容器中SO3的體積分?jǐn)?shù) （填增大、減小或不變），B容器中SO3的體積分?jǐn)?shù) 。

【試題答案】

1. D　　2. A　　3. D　　4. AC　　5. BC　　6. C

7. ⑴33.3%；　　　�、颇娣磻�(yīng)方向，D；　　　　⑶①

8. ⑴：①z＝2；　　　②y＝2.25，z＝0.5；③x＋z/2＝1；y＋3z/2＝3；

⑵：①z>0的任意值；②y＝2.25，z≥0；③x/y＝1/3，z≥0。

9. ①少 大

②逆向 不

③不變 增大



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