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1、等效平衡问题归类例析,一、等效平衡的概念 在一定条件(定温、定压或定温、定容)下，对于同一可逆应，只要起始时加人物质的物质的量不同，而达到平衡时，同种物质的物质的量分数(或体积分数)相同，这样的平衡称为等效平衡。,二、等效平衡问题的类型 根据反应条件(定温、定压或定温、定容)以及可逆反应的特点(反应前后气体分子数是否相等)，可将等效平衡问题分成三类：1定温、定容条件下，反应前后气体分子数不相等的可逆反应 解题要领：此种条件下，只要改变起始加入物质的物质的量，若通过可逆反应的化学计量数之比换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效(此种情况下又称等同平衡，此法又称极限法)。,例1
2、在一定温度时，将4 mol SO2和3mol O2置于一容积固定的密闭容器中，反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达平衡后，测知SO3的物质的量分数为p，则相同条件下，按表1配比将各组物质置于同一容器中，达平衡后，SO3的物质的量分数也为P的是解析依上述解题要领，可将4个选项中SO3的量按反应式中的化学计量数之比完全换算到SO2、O2一边，即有：,A：n(SO2)=4mol，n(O2)=2molB：n(SO2)=2 mol，n(O2)=1 molC：n(SO2)=4mol，n(O2)=3 molD：n(SO2)=4 mol，n(O2)=2.5 mol 故只有c项与原平衡相同，即选C。,
3、例2 在一定温度下，把2 mol SO2，和1 mol O2通人一个容积固定的密闭容器里，发生如下反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)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SO2、O2和SO3的物质的量(mo1)。,(1)若a=0，b=0，则c=_。(2)若a=0.5，则b=_，则c=_。(3)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)：_，_。,如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的物质的量分数与上述平
4、衡时的完全相同。请填写下列空白：,解析本题是一道经典的等效平衡的题目。(1)因题中原平衡所提供的数据恰好符合反应中SO2与O2的化学计量数之比，故可假设2 molSO2和1 mol m完全消耗(即将二者的物质的量完全换算到sq一边)，则生成SO3为2 mol，此即a=0，b=0的情况，故(1)中c=2 mol。,(2)SO2的初始量。为05 mol，则可将SO3初始量c mol完全换算到SO2、O2一边后，应与原平衡初始量相同，即有：05+c=2，b+c/2=1，得b=025 mol，c=15 mol；,(3)通过解答上述两个具体问题，不难抽象出第(3)问的一般规律，即有a+c=2，b+c/2
5、=1(或2b+c=2)。,2定温、定容条件下，反应前后气体分子数相等的可逆反应,解题要领：此条件下，只要换算到同一半边时，反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡相等，则两平衡等效。,例3在一个固定容积的密闭容器中，保持一定温度进行以下反应：H2(g)+Br2(g)2HBr(g),已知加入1 mol H2和2molBr2，达到平衡时生成amol HBr(见表2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，填写表中的空白：,解析此题为定温、定容条件下，反应前后气体分子数不变的可逆反应，因此只要换算到一边后，各物质的物质的量之比等于原平衡即可。由于题干n(H2)：n
6、(Br2)：n(HBr)平衡=1：2：a，即 2：4：2a，故n(HBr)平衡=20起始状态有1 mol HBr，则换算到H2、Br2一边，即得H2和Br2分别为0.5 mol和0.5 mol，按1：2：n可得0.5：1.0：0.50，故H2和Br2原有物质的量应分别为0mol和1.0-0.5=0.5mol。,设起始n(HBr)为x mol，则H2和Br2总量分别为(m+x/2)mol和(g+x/2)mol，则(m+x/2):(g+x/2)=1:2，解得x=2(g-2m)。再设n(HBr)平衡为y mol，可得2:0=(g+x/2):y,得y=(g-m)a。3定温、定压条件下，反应前后气体分子
7、数任意型的可逆反应 解题要领：此条件下，只要按化学计量数换算到同一半边后，各物质的量之比与原平衡相等，则两平衡等效。,例4某温度下，在一容积可变的容器中加 入1 mol N2和3 mol H2，使反应N2+3H22NH3达平衡，测得平衡混合气中NH3的物质的量分数为p。若保持温度、压强不变，只改变初始物质的加入量，而要求达到平衡时NH3的物质的量分数仍为p不变，则N2、H2、NH3的加入量用x、y、z表示时，应满足的条件是：若x=0，y=0，则z=。若x=0.75 mol，则y=，=。x、y、z取值必须满足的一般条件是。,解析若N2、H2的初始量均为0，则z的取值可以是大于0的任意值，这样将NH3的量完全换算到N2、H2一边时，n(N2):n(H2)必然等于原平衡N2与H2的初始量之比(1:3)。若N2的初始量为0.75 mol，则H2的初始量与N2，的初始量之比应符合反应中化学计量数之比，即x/y=1/3，得y=2.25 mol，此时，z的取值可以是大于或等于0的任意值。根据上述两个问题的解析，可知z、y、z取值必须满足的一般条件是：y=3x，且x、y与z不同时为0。,
