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1、专题三等效平衡和图像（培优班）一、等效平衡概念在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量（体积分数、物质的量分数等）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡（包括“相同的平衡状态”）。概念的理解：（1）外界条件相同：通常可以是恒温、恒容，恒温、恒压。（2） “等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同：“完全相同的平衡状态”是指在达到平衡状态时，任何组分的物质的量分数（或体积分数）对应相等，并且反应的速率等也相同，但各组分的物质的量、浓度可能不同。而 “等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数（或体积分
2、数）对应相同，反应的速率、压强等可以不同（3）平衡状态只与始态有关，而与途径无关，（如：无论反应从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始投料是一次还是分成几次反应容器经过扩大缩小或缩小扩大的过程， ）只要起始浓度相当，就达到相同的平衡状态。二、等效平衡的分类在等效平衡中比较常见并且重要的类型主要有以下三种：I 类：恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说（即V0 的体系）：等价转化后，对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同。II类：恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应来说（即V=0的体系）：等价转化后，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。
3、III类：恒温恒压下对于气体体系等效转化后，要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。解题的关键， 读题时注意勾画出这些条件，分清类别，用相应的方法求解。我们常采用“等价转换”的方法，分析和解决等效平衡问题三、例题解析I 类：在恒温恒容下 ，对于化学反应前后气体体积发生变化的可逆反应，只改变起始加入物质的物质的量， 如果通过可逆反应的化学计量数之比换算成化学方程式的同一边物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。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，22OSO23SO2，当此反应进行到一定程度时反应混合物就处
4、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322SOOSO、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）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）练习 1、在一个固定体积的密闭容器中，加入2mol A 和 1mol B ，发生反应：2A(g) B(g) 3C(g) D(g)
5、达平衡时， c (C) W mol/L 。若维持容器内体积和温度不变，按下列四种配比作起始物质，达平衡后，C浓度仍为W mol/L 的是（）（A）1mol A 0.5mol B 1.5mol C 0.5 D （B）2mol A 1mol B 3mol C 1mol D （C）3mol C1mol D 1mol B （D）3mol C1mol D II类：在恒温恒容下 ，对于反应前后气体体积不变的可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质的量之比与原平衡相同，则两平衡等效。例 2：在一个固定容积的密闭容器中，保持一定的温度进行以下反应：)g(Br)g(H2)g(HBr2精选学习资料 - - - -
6、- - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 4 页已知加入 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，对下列编号的状态，填写下表中的空白。起始状态时物质的量n（mol）H2 Br2 HBr 平衡时 HBr的物质的量n（mol）已知编号1 2 0 a 2 4 0 1 0.5a m g(g2m) 练习 2、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
7、，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（） A 、1 B、2 C、3 D、4 III类：在恒温恒压下 ，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数之比换算成化学方程式的同一边物质的物质的量之比与原平衡相同，达到平衡状态后与原平衡等效。例 3：如图所示， 在一定温度下， 把 2 体积 N2和 6 体积 H2通入一个带有活塞的容积可变的容器中，活塞的一端与大气相通，容器中发生以下反应：22H3N3NH2（正反应放热） ，若反应达到平衡后，测得混合气体的体积为7 体积。据此回答下列问题：N22 体积H26 体积保
8、持上述反应温度不变，设a、b、c 分别代表初始加入的N2、H2和 NH3的体积，如果反应达到平衡后混合气体中各气体的体积分数仍与上述平衡相同，那么：若a=1， c=2，则b=_。在此情况下，反应起始时将向_（填“正”或“逆” ）反应方向进行。练习 3、恒温、恒压下，在一个容积可变的容器中发生如下反应：)g(B)g(A)g(C（1）若开始时放入1mol A和 1mol B，达到平衡后，生成a mol C ，这时 A的物质的量为_ mol 。（2）若开始时放入3mol A和 3mol B，达到平衡后， 生成 C的物质的量为 _mol。（3）若开始时放入x mol A 、2mol B 和 1mol
9、C，达到平衡后，A和 C的物质的量分别为 y mol和 3a mol ，则 x=_，y=_。平衡时， B 的物质的量 _（填编号） 。（甲）大于2mol （乙）等于2mol （丙）小于2mol （丁）可能大于、等于或小于2mol （4）若在（ 3）的平衡混合物中再加入3mol C ，待再次达到平衡后，C的物质的量分数是_。课后提高1、在 t 时，向2L 密闭容器中放入1molA 和 1molB，发生下列反应：A（g）+B（g）C（g） +2D （g） ，平衡时C的含量为m% ，保持其他条件不变，若按下列配比将物质放入容器中达到平衡时，C的含量仍为m% 的是 ( ) A 、2molA 和 1mo
10、lB B、2molD和 A、B、C各 1mol C、1molC和 2molD D、1molC和 1molD 2、在一定温度下，把2mol SO2和 1mol O2通入一个一定容积的密闭容器里，发生如下反应：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 4 页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 a、b、c 取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保持达到平衡时，反应混合物
11、中三种气体的体积分数仍和上述平衡时的完全相同。请填写下列空白：若 a=0,b=0, 则 c= _ 。若 a=0.5, 则 b= _ 和 c= _ 。 a、b、c 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） ： _ 。3、在一恒温恒容密闭容器中，A、B 气体可建立如下平衡： 2A(g)+2B(g) C(g)+3D(g)现分别从两条途径建立平衡：. A、B的起始量均为2mol； . C、D的起始量分别为2mol和 6mol。下列叙述不正确的是：（）A、两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成相同B、两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成不
12、同C、达到平衡时，途径的和途径体系内混合气体平均相对分子质量相同D、达到平衡时，途径的气体密度为途径密度的1/2 4、在一个1L 的密闭容器中，加入2molA 和 1molB ，发生下述反应：2A(g)+2B(g) 3C(g)+D(g)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 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 5、在一
13、个1L 的密闭容器中，加入2molA 和 1molB ，发生下述反应：2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g)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的浓度仍是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 四、平衡图像【例 1】 现有可逆反应A（g） 2B（g）nC（g）Q，在相同温度、不同压强时，A 的转
14、化率跟反应时间（t）的关系如图，其中结论正确的是Ap1 p2，n 3 Bp1p2，n3 Cp1 p2，n3 Dp1p2，n=3 【例 2】 对达到平衡状态的可逆反应X+YZ+W ，在其他条件不变的情况下，增大压强，反应速率变化图象如图1 所示，则图象中关于X、Y、Z、W 四种物质的聚集状态为AZ、W 均为气体， X、Y 中有一种是气体BZ、W 中有一种是气体，X、 Y 皆非气体CX、Y、Z、W 皆非气体DX、Y 均为气体， Z、W 中有一种为气体【练习 2】 下列各图是温度 （或压强） 对应；的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是精选学习资料 - - - -
15、- - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 4 页【例 3】 反应 2X(g)+Y(g) 2Z(g)+ 热量，在不同温度（T1和 T2）及压强（ P1和 P2）下，产物Z 的物质的量 n(Z) 与反应时间（ t）的关系如右图所示。下列判断正确的是A.T1T2， P1P2B.T1P2C.T1T2，P1P2 D.T1T2，P1” 、 “”或“ =”连接）；（3）在相同条件下，若起始时容器中加入a molA 、bmolB 和 cmolC，要达到t1时刻同样的平衡， a、b、c 要满足的条件为。T1,P2T2,P2T2,P1t n(Z) 图一图二c mol l-1 t t1 t0 t2 0.30.40.60.81.0c(A)c(C)c(B)vt6 t2 t1 t3 v(正)v(逆)t4 t5 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 4 页