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1、高中化学之等效平衡本讲稿第一页，共二十四页一、等效平衡的概念一、等效平衡的概念在相同的条件下，对同一个可逆反应，反应无论从在相同的条件下，对同一个可逆反应，反应无论从正反应方向开始进行还是从逆方向开始进行，只要正反应方向开始进行还是从逆方向开始进行，只要起始时加入物质的物质的量不同，而达到相同的平起始时加入物质的物质的量不同，而达到相同的平衡状态，这样的平衡称为等效平衡。衡状态，这样的平衡称为等效平衡。概概念念的的理理解解：（1）相同的条件：通常指：）相同的条件：通常指：同同T同同V，同同T同同P（2）相同的平衡状态：通常是指平衡混合物各）相同的平衡状态：通常是指平衡混合物各组分的百分含量（指
2、质量、体积、物质的量等）组分的百分含量（指质量、体积、物质的量等）相同，但相同，但各组分的物质的量、浓度可能不同各组分的物质的量、浓度可能不同。本讲稿第二页，共二十四页化学平衡化学平衡 状态建立的途径状态建立的途径：1 1、先加入反应物，从正反应方向开始，、先加入反应物，从正反应方向开始，可以建立化学平衡。可以建立化学平衡。2 2、若先加入生成物，从逆反应方向开、若先加入生成物，从逆反应方向开始，也可以建立等效的化学平衡。始，也可以建立等效的化学平衡。3 3、若同时加入反应物与生成物，从中、若同时加入反应物与生成物，从中间状态开始，同样可以建立等效的化学间状态开始，同样可以建立等效的化学平衡。
3、平衡。本讲稿第三页，共二十四页 在一定的在一定的温度温度下，把下，把2molSO2molSO2 2和和1molO1molO2 2通入通入一定容积一定容积的的密闭容器里，发生如下反应：密闭容器里，发生如下反应：当此反应进行到一定的程度时，反应混合物就处于当此反应进行到一定的程度时，反应混合物就处于化学平衡状化学平衡状,此时此时,平衡体系中，平衡体系中，SOSO2 2 、O O2 2、SOSO3 3的物质的量的物质的量分数分别为分数分别为a%a%、b%b%、c%c%。2mol SO2 1mol O2开始开始2mol SO3开始开始SO2 a%O2 b%SO3 c%平衡状态平衡状态2SO2+O22S
4、O3 SO2 a%O2 b%SO3 c%平衡状态平衡状态科学探索科学探索建立等效平衡状态的几个不同途径建立等效平衡状态的几个不同途径本讲稿第四页，共二十四页2mol SO2 1mol O2开始开始2mol SO3开始开始SO2 a%O2 b%SO3 c%平衡状态平衡状态1mol SO2 0.5mol O2 1mol SO3?2SO2+O22SO3 科学探索科学探索恒温恒容过程恒温恒容过程本讲稿第五页，共二十四页2mol SO2 1mol O2开始开始SO2 a%O2 b%SO3 c%平衡状态平衡状态SO2 a%O2 b%SO3 c%平衡状态平衡状态2mol SO3开始开始SO2 a%O2 b%
5、SO3 c%平衡状态平衡状态相当于开始加入相当于开始加入1molSO2、0.5molO2和和1molSO32SO2+O22SO3 科学探索科学探索恒温恒容过程恒温恒容过程本讲稿第六页，共二十四页2mol SO2 1mol O2开始开始SO2 a%O2 b%SO3 c%平衡状态平衡状态SO2 a%O2 b%SO3 c%平衡状态平衡状态2mol SO3开始开始SO2 a%O2 b%SO3 c%平衡状态平衡状态相当于开始加相当于开始加入入0.5molSO2、0.25molO2和和1.5molSO32SO2+O22SO3 科学探索科学探索恒温恒容过程恒温恒容过程本讲稿第七页，共二十四页开始开始2mol
6、 SO2 1mol O2开始开始SO2 a%O2 b%SO3 c%平衡状态平衡状态SO2 a%O2 b%SO3 c%平衡状态平衡状态2mol SO3SO2 a%O2 b%SO3 c%平平衡衡状状态态SO2 a%O2 b%SO3 c%SO2 a%O2 b%SO3 c%SO2 a%O2 b%SO3 c%平衡状态平衡状态2SO2+O22SO3 压缩压缩恒温恒压过程本讲稿第八页，共二十四页二、等效平衡的分类和判断方法二、等效平衡的分类和判断方法1 1、定温、定容定温、定容条件下的等效平衡条件下的等效平衡 判判断断方方法法：若改变起始加入情况，只要通过可逆反若改变起始加入情况，只要通过可逆反应的化学计量
7、数比应的化学计量数比换算成平衡式左右两换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量与原平衡相同边同一边物质的物质的量与原平衡相同，则二平衡等效。则二平衡等效。（1 1）对于反应前后气体分子数发生变化的可）对于反应前后气体分子数发生变化的可逆反应逆反应特特点：点：两次平衡时各组分百分量、两次平衡时各组分百分量、n n、c c均相同均相同本讲稿第九页，共二十四页恒温恒容条件下，建立等效平衡恒温恒容条件下，建立等效平衡的条件是：的条件是：反应物投料量相当反应物投料量相当。如在如在t t的的V V L L恒温恒容甲、乙两恒温恒容甲、乙两容器中，甲中投入容器中，甲中投入2 mol SO22 mol SO2和
8、和1 mol O21 mol O2，乙中投入，乙中投入2mol 2mol SO3SO3，平衡时两容器中，平衡时两容器中SO3SO3的体的体积分数相等积分数相等。本讲稿第十页，共二十四页例例题题1、在在一一个个1L的的密密闭闭容容器器中中，加加入入2molA和和1molB，发生下述反应：，发生下述反应：达达到到平平衡衡时时，C的的浓浓度度为为1.2mol/L,C的的体体积积分分数为数为a%。（1）维维持持容容器器的的体体积积和和温温度度不不变变，按按下下列列配配比比作作为为起起始始物物质质，达达到到平平衡衡后后，C的的浓浓度度仍仍是是1.2mol/L的是（的是（）A、3molC+1molDB、1
9、molA+0.5molB+1.5molC+0.5molDC、1molA+0.5molB+1.5molCD、4molA+2molBA、B本讲稿第十一页，共二十四页（2）对于反应前后气体分子数不变的可逆）对于反应前后气体分子数不变的可逆反应反应特特点：点：两次平衡时各组分百分量相同两次平衡时各组分百分量相同，n、c同比例变化同比例变化判判断断方方法：法：只要反应物（或生成物）的只要反应物（或生成物）的物质物质的量的比与原平衡相同的量的比与原平衡相同，则二平衡，则二平衡等效。等效。本讲稿第十二页，共二十四页若某平衡反应为：若某平衡反应为：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)且且mn=pq，则压强
10、对平衡无影响，则压强对平衡无影响，这时建立等效平衡的条件是：这时建立等效平衡的条件是：相同反应物相同反应物的投料比相等；若投料物质不一样时，可的投料比相等；若投料物质不一样时，可依反应方程式转化后再作比较。依反应方程式转化后再作比较。如温度如温度t、体积为、体积为V L的甲、乙两恒温恒容容器的甲、乙两恒温恒容容器中，甲中充入中，甲中充入1 mol的的I2蒸气和蒸气和1 mol的的H2，乙中充入，乙中充入3 mol的的I2蒸气和蒸气和3 mol的的H2，那么平衡时，甲、乙两容器中，那么平衡时，甲、乙两容器中HI的的体积分数相同。体积分数相同。本讲稿第十三页，共二十四页1、在一固定容积的密闭容器中
11、充入、在一固定容积的密闭容器中充入2molA和和1molB，发生反应：，发生反应：2A(气气)+B(气气)xC(气气),达到平衡后，达到平衡后，C的体积分数为的体积分数为W%。若维持容器体积。若维持容器体积和温度不变，按和温度不变，按0.6molA、0.3molB和和1.4molC为起始物质，达到平衡后，为起始物质，达到平衡后，C的体积分数仍为的体积分数仍为W%，则，则x值为（值为（）A、1B、2C、3D、4BC本讲稿第十四页，共二十四页解析：若反应前后气体体积不变，则解析：若反应前后气体体积不变，则x=3，要保，要保持持C的体积分数不变，只需要起始状态的物质的量之的体积分数不变，只需要起始状
12、态的物质的量之比不变，反应物的系数比为比不变，反应物的系数比为n（A）：）：n（B）=2：1，而，而0.6：0.3=2：1，C完全转化成完全转化成A和和B生成的量生成的量之比总等于之比总等于2：1，所以，所以x=3成立。此种情况是等效成立。此种情况是等效平衡而不等同。平衡而不等同。若反应前后气体体积不相等，要保持若反应前后气体体积不相等，要保持C的体积分数的体积分数不变，两种情况的起始量必须相等，不变，两种情况的起始量必须相等，1.4molC必必须转化为须转化为1.4molA和和0.7molB，所以，所以x=2成立。此成立。此种情况是等同平衡，也一定等效。本题正确答案种情况是等同平衡，也一定等
13、效。本题正确答案为为B、C。本讲稿第十五页，共二十四页H2（g）+I2（g）2HI（g）I21molH21molHI0mol 同一平衡同一平衡状态状态平衡状态平衡状态T、V不变不变I20molH20molHI2molI22molH22molHI0molI20molH20molHI4mol 四种情况中四种情况中达到平衡后，达到平衡后，I2、H2、HI的组成百分的组成百分比是一定相比是一定相同的。同的。本讲稿第十六页，共二十四页SO2 a%O2 b%SO3 c%平衡状态平衡状态4mol SO2 2mol O2 开始开始SO2a%O2b%SO3c%平衡状态平衡状态相当于开始加相当于开始加入入1mol
14、SO2、0.5molO22SO2+O22SO3 恒温恒压过程本讲稿第十七页，共二十四页2、定温、定压定温、定压条件下的等效平衡条件下的等效平衡 特特点：点：两次平衡时各组分百分量两次平衡时各组分百分量、c c 相同相同，n同比例变化同比例变化判判断断方方法法：若改变起始加入情况，只要通过若改变起始加入情况，只要通过可逆反应的可逆反应的化学计量数比换算成化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的物平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比相同质的量之比相同。本讲稿第十八页，共二十四页恒温恒压条件下，建立等效平衡的条件恒温恒压条件下，建立等效平衡的条件是：相同反应物的投料比相等。若投料是：相同反应物
15、的投料比相等。若投料物质不相同时，可依反应方程式完全转物质不相同时，可依反应方程式完全转化后作比较。如化后作比较。如3 L带活塞的甲、乙两带活塞的甲、乙两容器，保持容器，保持 t和和1标准大气压，甲中标准大气压，甲中投入投入2 mol N2和和5 mol H2，乙中投入，乙中投入4 mol N2和和10 mol H2，建立平衡时，两，建立平衡时，两容器中容器中NH3体积分数相等。体积分数相等。本讲稿第十九页，共二十四页A、B、D例例题题1、在在一一个个1L的的密密闭闭容容器器中中，加加入入2molA和和1molB，发生下述反应：，发生下述反应：达达到到平平衡衡时时，C的的浓浓度度为为1.2mo
16、l/L,C的的体体积积分分数数为为a%。（2）维持容器的压强和温度不变，按下列配比作为起）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，始物质，达到平衡后，C的浓度仍是的浓度仍是1.2mol/L（或（或C的的体积分数仍是体积分数仍是a%）的是（）的是（）A、3mol C+1mol D B、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol DC、1mol A+0.5mol B+1.5mol C D、4mol A+2mol B本讲稿第二十页，共二十四页 例例2 2、A A、B B两容器，两容器，A A容器容积固定，容器容积固定，B B容器容积可变。一定温度下，在容器容
17、积可变。一定温度下，在A A中加中加入入2molN2molN2 2和和3molH3molH2 2，当，当 N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g)(g)2NH2NH3 3(g)(g)反应达平衡时，生成的反应达平衡时，生成的NHNH3 3的物的物质的量为质的量为m m。相同温度下，保持。相同温度下，保持B B的容的容积为积为A A的一半，并加入的一半，并加入1molNH1molNH3 3，当，当B B中反应达平衡时要使中反应达平衡时要使B B中各物质的质量中各物质的质量分数与上述分数与上述A A容器中达到平衡时相同，容器中达到平衡时相同，则起始时应加入则起始时应加入 molNmolN2
18、2 和和 molHmolH2 2AB0.50本讲稿第二十一页，共二十四页例例3、恒温恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：、恒温恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：A(g)+B(g)C(g)(1)若开始时放入若开始时放入1molA和和1molB，达到平衡后，生成，达到平衡后，生成amolC，这，这时时A的物质的量为的物质的量为mol。(2)若开始时放入若开始时放入3molA和和3molB，到达平衡后，生成，到达平衡后，生成C的物质的的物质的量为量为mol(3)若开始时放入若开始时放入xmolA、2molB和和1molC，到达平衡后，到达平衡后，C C的的物质的量是物质的量是3am
19、ol，x=mol.(4)若在若在(3)的平衡混合物中再加入的平衡混合物中再加入3molC，待再次到达平衡后，待再次到达平衡后，C的物质的物质的量是的量是 mol.1-a3a26a本讲稿第二十二页，共二十四页 4.4.恒温恒压下，在一个可变容积的容器中发生如恒温恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：下反应：H H2 2(g)+Br(g)+Br2 2(g)2HBr(g)(g)2HBr(g)已知加入已知加入1molH1molH2 2和和2molBr2molBr2 2时，达到平衡后，生成时，达到平衡后，生成amolHBramolHBr，(见下表见下表“已知已知”项项)。在相同的条件下，改变起始。
20、在相同的条件下，改变起始加入情况，填写表中空白：加入情况，填写表中空白：编号编号 起始状态起始状态(mol)(mol)平衡时平衡时HBrHBr物质物质的量的量(mol)(mol)H H2 2 BrBr2 2 HBrHBr已知已知 1 1 2 2 0 0 a a (1)(1)2 2 4 4 0 0 (2)(2)1 1 0.5a0.5a2a0 0.5练练习习本讲稿第二十三页，共二十四页5、在一个固定体积的密闭容器中，保持一定温度，进、在一个固定体积的密闭容器中，保持一定温度，进行以下反应，行以下反应，H2(气气)+Br2(气气)2HBr(气气)，已知加入，已知加入1molH2和和2molBr2时，达到平衡后生成时，达到平衡后生成amolHBr(见下见下表已知项表已知项)，在相同条件下，且保持平衡时各组分的百，在相同条件下，且保持平衡时各组分的百分含量不变，对下列编号（分含量不变，对下列编号（1）（）（3）的状态，填写表）的状态，填写表中空白：中空白：2a00.52(n-2m)(n-m)a本讲稿第二十四页，共二十四页