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高二化學(xué) 選擇性必修一
第二章 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡
化學(xué)平衡
第五課時 等效平衡專題
2.2.5 等效平衡專題
2SO2+ O2 2SO3
起始C(mol/L) 2 1 0
平衡C(mol/L) 0.8 0.4 1.2
2SO2+ O2 2SO3
0 0 2
0.8 0.4 1.2
上面兩個平衡有什么關(guān)系呢？
由圖中的事實(shí)可以說明化學(xué)平衡具有哪些特征？
一、等效平衡的概念和分析2.2.5等效平衡專題概念：在一定條件下，只是起始情況不同的同一可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后，任何相同組分的百分含量均相同的化學(xué)平衡互稱等效平衡。(3)“百分含量”①可以是體積分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；②各組分百分含量相同，但物質(zhì)的量、濃度、壓強(qiáng)、反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率可能不同。(1)“一定條件”①恒溫、恒容(同T同V) ②恒溫、恒壓(同T同P)(2)“起始情況”①反應(yīng)可以從正反應(yīng)、逆反應(yīng)或從中間狀態(tài)開始；②投料可以是一次或者分成幾次；若各物質(zhì)的量也相同,則稱為等同平衡。一、等效平衡的概念和分析2.2.5等效平衡專題2SO2+ O22SO3★ 化學(xué)平衡的建立與途徑無關(guān)SO2a%O2b%SO3c%平衡狀態(tài)2mol SO21mol O2開始2mol SO3開始1mol SO20.5mol O21mol SO3開始一、等效平衡的概念和分析2.2.5等效平衡專題★ 化學(xué)平衡的建立與加入的次數(shù)無關(guān)再向平衡體系中加入1mol SO2、0.5mol O22mol SO21mol O2開始SO2a%O2b%SO3c%平衡狀態(tài)1mol SO20.5mol O2開始平衡狀態(tài)SO2x%O2y%SO3z%2SO2+ O22SO3二、等效平衡的分類2.2.5等效平衡專題I類：恒溫恒容下對于反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的反應(yīng)(即△V≠0的體系)，等效轉(zhuǎn)化后（即按照反應(yīng)方程式的計量數(shù)之比轉(zhuǎn)化到同一邊的量），對應(yīng)各組分起始投料的物質(zhì)的量與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。II類：恒溫恒容下對于反應(yīng)前后氣體體積沒有變化的反應(yīng)(即△V=0的體系)，等效轉(zhuǎn)化后，只要反應(yīng)物（或生成物）物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。III類：恒溫恒壓下，對于氣體體系(△V=0和△V≠0均可)，等效轉(zhuǎn)化后，只要反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。解題方法：利用極限原理進(jìn)行“等效轉(zhuǎn)化”——“一邊倒”二、等效平衡的分類2.2.5等效平衡專題“等效轉(zhuǎn)換”法的應(yīng)用舉例例：對于合成氨反應(yīng)N2+3H22NH3，在相同溫度，相同容積的密閉容器中，按A——D四種情況分別加入下述物質(zhì)：N2+ 3H22NH3A1mol3mol0molB0mol0mol2molC0.5mol1.5mol1molD1mol3mol2mol恒溫恒容下,一定時間后分別達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),則A-D四種情況的平衡混合氣中NH3的體積分?jǐn)?shù)相等的是。N2+ 3H22NH3A0mol0mol2molB0mol0mol2molC0mol0mol2molD0mol0mol4mol2mol相當(dāng)于1mol相當(dāng)于2mol相當(dāng)于A B C等效轉(zhuǎn)化：即按照反應(yīng)方程式的計量數(shù)之比轉(zhuǎn)化到同一邊的量。三、等效平衡的判斷及處理2.2.5等效平衡專題I類：恒溫恒容下對于反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的反應(yīng)(即△V≠0的體系)，等效轉(zhuǎn)化后（即按照反應(yīng)方程式的計量數(shù)之比轉(zhuǎn)化到同一邊的量），對應(yīng)各組分起始投料的物質(zhì)的量與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。例1、在一固定密閉容器中加入2molA和1mol B，發(fā)生反應(yīng)2A(g) + B(g) 3C(g) + D(g) ,達(dá)到平衡時[C]為w mol/L。若保持V、T不變，按下列四種配比投料，達(dá)平衡后[C]仍然為w mol/L的是：A．4、2、0、0B．2、1、3、1C．1、0.5、3、1 D．0、0、3、1D三、等效平衡的判斷及處理2.2.5等效平衡專題例2、在一定溫度和一個固定容積的容器中，發(fā)生反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)　　2SO3(g),下表為起始投料的情況，根據(jù)已知數(shù)據(jù)填表，使得達(dá)到平衡時反應(yīng)混合物中三種氣體的體積分?jǐn)?shù)完全相同。n(SO2)/moln (O2)/moln (SO3)/mol①210②2③0.5④0.5⑤0.800111.50.750.41.2令a、b、c分別代表初始加入的SO2、O2和SO3的物質(zhì)的量a、b、c必須滿足的一般條件是：a+c=2b+c/2=1I類：恒溫恒容△V≠0三、等效平衡的判斷及處理
2.2.5 等效平衡專題
II類：恒溫恒容下對于反應(yīng)前后氣體體積沒有變化的反應(yīng)(即△V=0的體系)，等效轉(zhuǎn)化后，只要反應(yīng)物（或生成物）物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。
例3、恒溫、恒容，在一密閉容器中充入1molHI，建立平衡2HI(g) H2(g)+I2(g)，測得HI的轉(zhuǎn)化率為A。在其他條件不變時，再通入1molHI，待新平衡建立時，又測得HI的轉(zhuǎn)化率為B，問A、B的大小關(guān)系？
B=A
1molHI
1molHI
P V T
等效
1molHI
Ⅰ
P V T
HI轉(zhuǎn)化率為A
2molHI
Ⅱ
P’ V T
HI轉(zhuǎn)化率為B
壓縮
先恒壓后恒容
平衡不移動
等效
P V T
三、等效平衡的判斷及處理
2.2.5 等效平衡專題
例4：在一個固定容積的密閉容器里，保持一定溫度，在一定條件下進(jìn)行如下反應(yīng)： A(g)+2B(g) 3C (g)，已知起始時加入1molA和3molB，達(dá)到平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)為W%。相同實(shí)驗(yàn)條件下，若在同一容器中改為開始時加入2molA和8molB，達(dá)平衡時，要求C在混合物中體積分?jǐn)?shù)也為W%，則開始時還需加入C多少mol？
A(g)+2B(g) 3C (g)
1 3
2 8 X
(2 + X/3) : (8 + 2X/3) = 1:3
X=6
II類：恒溫恒容△V=0
三、等效平衡的判斷及處理
2.2.5 等效平衡專題
II類：恒溫恒容△V=0
例5、在等T、V條件下有下列氣體反應(yīng)：2A+2B C+3D。現(xiàn)分別從兩個途徑建立平衡：I、A和B的起始濃度均為2mol/L；II、C和D的起始濃度分別為2mol/L和6mol/L。下列敘述正確的是：
A、兩途徑最終達(dá)到平衡時，體系內(nèi)混合氣體的體積分?jǐn)?shù)相同
B、 兩途徑最終達(dá)到平衡時，體系內(nèi)混合氣體的體積分?jǐn)?shù)不同
C、達(dá)平衡時，I 途徑的反應(yīng)速率等于Ⅱ途徑
D、達(dá)平衡時，I途徑混合氣體的密度是Ⅱ途徑混合氣體密度的1/2
AD
三、等效平衡的判斷及處理
2.2.5 等效平衡專題
III類：恒溫恒壓下，對于氣體體系(△V=0和△V≠0均可)，等效轉(zhuǎn)化后，只要反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。
如：N2+3H2 2NH3
1 3 0 ——從正反應(yīng)開始
2 6 0 ——從正反應(yīng)開始
m 3m 0 ——從正反應(yīng)開始
0 0 2 ——從逆反應(yīng)開始
0 0 4 ——從逆反應(yīng)開始
0.5 1.5 1 ——從中間態(tài)開始
0.3 0.9 3 ——從中間態(tài)開始
等效
I
P V T
1molN2
3molH2
P V T
II
1molN2
3molH2
P V T
1molN2
3molH2
三、等效平衡的判斷及處理
2.2.5 等效平衡專題
例6、某溫度下，向某密閉容器中加入1molN2和3molH2,使之反應(yīng)合成NH3，平衡后測得NH3的體積分?jǐn)?shù)為m。若T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，若N2、H2、NH3的加入量用X、Y、Z表示應(yīng)滿足：
(1)恒定T、V：①若X=0，Y=0，則Z= 。
②若X=0.75，Y= ，Z= 。
③X、Y、Z應(yīng)滿足的一般條是 。
(2)恒定T、P：
①若X=0、Y=0，則Z 。
②若X=0.75，則Y ，Z 。
③X、Y、Z應(yīng)滿足的一般條件是 。
2
2.25
0.5
X+(Z/2)=1
Y+(3Z/2)=3
>0
=2.25
≥0
X/Y=1/3,Z≥0
或X=Y=0，Z>0
三、等效平衡的判斷及處理
2.2.5 等效平衡專題
例7、已知：在T、P下，在一容積可變的密閉容器內(nèi)充有1mol A和1mol B，此時體積為VL 。保持T、P不變，使反應(yīng)A+B C達(dá)到平衡時(A、B、C均為氣體)，C的體積分?jǐn)?shù)為50%。在上述密閉容器中充入2molA和2molB，則反應(yīng)達(dá)到平衡時，C的體積分?jǐn)?shù)為：________, 容器的容積為：________
50%
4V/3
2.2.5 等效平衡專題
四、等效平衡的應(yīng)用
——利用等效平衡的方法解決不等效平衡問題
等效假設(shè)(等效平衡的應(yīng)用)：就是在解題過程中假設(shè)一個等效平衡，然后再轉(zhuǎn)化為實(shí)際問題。
例1、在一恒溫恒容的密閉容器中加入1molNO2發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到化學(xué)平衡后，NO2的百分含量a%,再加入1molNO2，達(dá)到新的化學(xué)平衡后，NO2的百分含量增大還是減小？
1molNO2
a%
1molNO2
a%
不考慮化學(xué)平衡的移動
NO2的百分含量a%
化學(xué)平衡：2NO2 N2O4
NO2的百分含量減小
分次投料和
一次投料效果相同
2molNO2
2.2.5 等效平衡專題
四、等效平衡的應(yīng)用
——利用等效平衡的方法解決不等效平衡問題
等效假設(shè)(等效平衡的應(yīng)用)：就是在解題過程中假設(shè)一個等效平衡，然后再轉(zhuǎn)化為實(shí)際問題。
例2、在相同的A、B密閉容器中分別充入2molSO2和1molO2，使它們在一定溫度下反應(yīng)，并達(dá)新平衡：2SO2+O2 2SO3（g）。若A容器保持體積不變，B容器保持壓強(qiáng)不變。當(dāng)A中SO2的轉(zhuǎn)化率為25%時，B中SO2的轉(zhuǎn)化率為：
A、25% B、大于25%
C、小于25% D、無法判斷
B
相比較恒壓相當(dāng)于加壓
2.2.5 等效平衡專題
四、等效平衡的應(yīng)用
——利用等效平衡的方法解決不等效平衡問題
2mol SO2
1mol O2
開始
SO2 a%
O2 b%
SO3 c%
2mol SO2
1mol O2
2mol SO2
1mol O2
SO2 a%
O2 b%
SO3 c%
SO2 a%
O2 b%
SO3 c%
SO2 a%
O2 b%
SO3 c%
加壓
4mol SO2
2mol O2
開始
SO2 O2 SO3 >c%
平衡狀態(tài)
平衡狀態(tài)
2.2.5 等效平衡專題
條件 等效條件 結(jié)果
恒溫恒容 (△n(g)≠0)
恒溫恒容 (△n(g)=0)
恒溫恒壓
等效平衡小結(jié)
投料換算成相同物質(zhì)表示時量相同
兩次平衡時各組分百分量、n、c均相同
投料換算成相同物質(zhì)表示時等比例
兩次平衡時各組分百分量相同，n、c同比例變化
投料換算成相同物質(zhì)表示時等比例
兩次平衡時各組分百分量、c相同，n同比例變化

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