化学等效平衡专题讲练
一、等效平衡的概念
【归纳】等效平衡:在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下,同一可逆反应从两种不同的起始状态开始反应,达到平衡后,若两种平衡体系中任何相同组分的百分含量(体积分数、物质的量分数等)均相等,.............则两化学平衡互称为等效平衡。
概念的理解:
(1)外界条件相同:通常可以是①恒温、恒容(同T 同V ),②恒温、恒压(同T 同P ),读题时注意勾画出这些条件。
(2)相同的平衡状态:通常是指平衡混合物各组分的百分含量相同,但各组分的物质的量、浓度可能不同。
(3)平衡状态(终态)只与始态有关,而与途径无关,(如:①无论反应从正反应方向开始,还是从逆反应方向开始②投料是一次还是分成几次③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。
【归纳】
对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在两种不同起始状态下反应,达平衡后互为等效平衡的条件是:
反应条件 系数关系 等效平衡条件
若m+n≠p+q 极限转化后起始投料必须完全相同 恒温恒容
若m+n=p+q 极限转化后起始投料比相同(或投料完全相同)
恒温恒压 极限转化后起始投料比相同(或投料完全相同)
二、等效平衡的判断及处理 1、步骤
(1) 进行等效转化—— 一边倒法,即按照反应方程式的计量数之比转化到同一边的量,与题干所给起始投料情况比较。
(2) 判断起始浓度是否相当。
2、三种类型:
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△n≠0的体系):等效转化后,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△n=0的体系):等效转化后,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。
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)的相同,两平衡等效。
解题的关键,在读题时分清类别,用相应的方法求解。 恒温恒容下 体积可变反应
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,2
SO 2 O 22SO 3,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SO 2、O 2、SO 3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 )
恒温恒容下体积不变反应 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:
H 2
(g ) +Br (g )
2HBr (g )
已知加入1mol H 2和2mol Br 2时,达到平衡后生成a mol HBr(见下表已知项),在相同条件下,
恒温恒压下
且保持平衡时各组分的体积分数不变,对下列编号①~③的状态,填写下表中的空白。
例3:如图所示,在一定温度下,把2体积N 2和6体积H 2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:N
2+3H 2
2NH 3(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:
保持上述反应温度不变,设a 、b 、c 分别代表初始加入的N 2、H 2和NH 3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。
C (g ) 例4:恒温、恒压下,在一个容积可变的容器中发生如下反应:A
(g ) +B (g ) (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 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___________。 例5:如图所示,温度不变下某容器分隔成A 、B 两部分,A 容器固定不变,B 有可移动的活塞,现在A 中充入2molSO
和1molO 2,在B 中充入2 molSO3和1molN 2,在相同条件下发生可逆反应: 2SO 2(g)+O 2(g) 3(g),根据下列要求填空:
3 2 1 0 1 2 3 4 5
(1)固定活塞位置在3处不动,达到平衡后,设A 中压强为P A ,B 中压强为P B ,则P A 与P B 的压强是P A B (填“<”、“>”、“=”) 。 A B
(2)若要使A 中与B 中平衡状态相同,可移动活塞的位置应在处。
(3)若活塞右移到5处,达到平衡后,B 中SO 3为x mol ,A 中SO 3为y mol ,则x y 的(填“<”、“>”、“=”) ,理由是 。
例6、有两个密闭容器A 和B ,A 容器内有一个移动的活塞能使容器内保持恒压,B 容器能保持恒容。起始时向这两个容器中分别充入等量的体积比为2:1的
SO 2和O 2的混合气体,并使A 和B 的容积相等。在保持400C 的条 件下使之发生如下反应:2 SO2+O2
SO 3。
(1)达到平衡时所需要的时间A 容器比B 容器 ,A 容 器中SO 2的转化率比B 容器 。
(2)达到(1)所述平衡后,若向两容器中通入数量不多的等 量氩气,A 容器化学平衡 移动,B 容器化学平衡 移动。
(3)达到(1)所述平衡后,若向两容器中通入等量的原反应气体,达到平衡时,A 容器SO 3物质的量分数 ;B 容器中SO 3的物质的量分数 。(填增大、减小、不变))
题型一:可逆反应在恒温恒容或恒温恒压条件下建立等效平衡的条件
【例题1】 在一个体积固定的密闭容器中加入2 mol A和1 mol B,发生反应 ....
3C(g)+D(g),达到平衡时C 的浓度为a mol·L 。若维持容器体积和..
-1
温度不变,按下列四种配比作为起始物质,达到平衡后,C 的浓度仍为a mol ·L 的是( ) A .4molA +2molB B.2molA +1molB +3molC +1molD C .3molC +1molD +1molB D.3molC +1molD
【变式1】上题变为: 在一个体积可变的密闭容器中﹍﹍若维持容器压强和温度不变﹍﹍达到平衡后,C ......
2A(g) + B(g)
的浓度不是..a mol·L 的是( )
【例题2】可逆反应A(g)+B(g)2C(g)在固定容积的容器中进行,如果向容器中充入1mol A 和1mol
-1
B ,在某温度下达到平衡时,C的浓度是amol ·L ,体积分数为m %;若向容器中充入1mol C,
-1
在同样的温度下达到平衡时, C的浓度是bmol ·L ,体积分数为n %,则m 和n 的关系是__________,a 和b 的关系是__________
【例题3】在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中,保持一定温度和压强, 进行以下反应:
N 2+3H 22NH 3。已知加入1mol N 2和4mol H 2时,达到平衡后生成a mol NH 3(见下表已知项)。在相同温度、压强下,保持平衡时各组分的体积分数不变。对 下列编号①~③的状态,
-1
-1
题型二:通过建立等效平衡的中间状态,比较反应物转化率的大小以及平衡时某物质体积分
数、浓度的大小
【例题4】体积相同的甲、乙两个容器中,分别充有等物质的量的SO 2和O 2,在相同温度下发生反应:2SO 2
+O 22SO 3并达到平衡。在这过程中,甲容器保持体积不变,乙容器保持压强不变,若甲容器中SO 2的转化率为p %,则乙容器中SO 2的转化率为( )
A .等于p % B .大于p % C .小于p % D .无法判断
【例题5】在相同温度下,有相同体积的甲、乙两容器,甲容器中充入1g N 2和1g H 2,乙容器中充入2g N 2
和2g H2。下列叙述中,错误的是( )
A .化学反应速率:乙>甲 B .平衡后N 2的浓度:乙>甲
C .H 2的转化率:乙>甲 D .平衡混合气中H 2的体积分数:乙>甲
题型三:综合应用
【例题6】 在一定温度和压强下,有如下反应:2SO 2(g)+O2(g)
2SO 3(g),将1.6molSO 2和0.8mol
的O 2放入一体积可变的密闭容器中,测得容器的起始容积为100L 。经一段时间后,反应达到平衡,测得混合气体的密度为1.6g·L-1。请回答下列问题:
(1)达平衡时混合气体的体积为____________,SO 2的转化率为____________;
(2)若起始时加入amolSO 2、bmolO 2,且a ∶b=2∶1,在同样温度和压强下,反应达到平衡时,测得混合气体的容积为120L 。则a 、b 的值分别为:a____________,b____________;
(3)若容器为体积不变的密闭容器,其容积为100L 。起始时加入xmolSO 2、ymolO 2和zmolSO 3,反应达平衡时,温度和压强与(2)完全相同,容器内各气体的体积分数也与(2)达平衡时的情况完全相同。则x 、y 应该满足的关系式为___________________,x 、z 应该满足的关系式为____________。 练习提高
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) 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 C+1mol D+1mol B D. 3mol C+1mol D
2、在一固定体积的密闭容器中加入2 mol A和1 mol B发生反应
2A(g)+B(g) 后,使C 的浓度仍为w mol·L -1的配比是( )
A .4 mol A+2 mol B B .4 mol C+1 mol D+2mol A+1 mol B
C .4mol C+1 mol D+1 mol B D .4 mol C+1.5 mol D E. 4 mol C+0.8mol D 3、在一定温度下保持压强相等的密闭容器中,充入1molA 、2molB 发生
A(g)+B(g)
2C(g)+D(g),达到平衡时A 的含量为w ,下列物质组合充入该容器中,A 的含量仍为w
的是( ) A. 2molC+1molD B. 1molB+2molC+1molD C. 1molA+1molB D. 1molA+4molB+4molC+2molD
4、将2.0 mol SO2气体和2.0 mol SO3气体混合于固定体积的密闭容器中,在一定条件下发生反应:2SO 2(g)+O 2
(g)
2SO 3(g),达到平衡时SO 3为n mol。在相同温度下,分别按下列配比在相同密闭容器中放入
起始物质,平衡时SO 3等于n mol的是( )
A. 1.6 mol SO2+0.3 mol O2+0.4 mol SO3 B. 4.0 mol SO2+1.0 mol O2
C. 2.0 mol SO2+1.0 mol O2+2.0 mol SO3 D. 3.0 mol SO2+0.5 mol O2+1.0 mol SO3
3C(g)+D(g) 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
4C(g)+D(s),达到
平衡时C 的浓度为w mol·L -1,若维持容器的体积和温度不变,按下列五种配比方案作为反应物,达平衡