等效平衡规律解析及应用研究

甘肃省卓尼县柳林中学 罗建刚

1.等效平衡：在一定条件下同一可逆反应里,只是由于起始投料不同,达到平衡时,混合物中各组分的物质的量百分组成相等,这样建立起来的平衡成为等效平衡. 2.规律与判断

密闭 等效平衡 方程式

容器 判断条件 特 点

Ⅰ 恒温 反应前后气 体体积变化 恒容

Ⅱ Ⅱ 反应前后气 恒温 恒压 体体积不变 Ⅱ 类型Ⅰ：物料守恒

该平衡与原平衡起始加入物质所含原子种类和原子数目相同。

例1在一定温度下，把2 mol SO2 和1mol O2 通入一个一定容积的密闭容器里，发生

 2SO3 ，当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处如下反应： 2SO2 +O2加热催化剂于化学平衡状态。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百分含量仍跟上述平衡时的完全相同。请填写下列空白：

（1）若a=0、 b=0，则c= 。

(2) 若a=0.5，则b= 和c= 。

（3）a、b、c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）： 。

 2SO3 ，解析：对于平衡体系2SO2 +O2来说，无论是从2 mol SO2和1mol O2的加热催化剂混合物开始反应，还是从2 mol SO3开始反应，都将达到完全相同的化学平衡状态，显然是c=2。（2）如果能够把加入的各起始物质的物质的量转换为等价于a=2、b=1、c=0时，就一定会使反应达到与题设相同的化学平衡状态，这样就实现了题目所提出的要求。解出c=1.5，b=0.25。（3）从a=0、b=0、c=2和a=0.5、b=0.25、c=1.5两组关系中，不难发现下列两式方可以成立：a+c=2,2b+c=2。 答案：（1）c=2 （2）b=0.25和c=1.5 （3）a+c=2,2b+c=2

类型Ⅱ：起始量与原平衡各物质加入量成相同比例

在恒温恒容与反应方程式前后体积不变的条件下和恒温恒压条件下，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相同，则达到平衡后与原平衡等效。

例1.恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：

C（气） A（气）+B（气）（1） 若开始时放入1 mol A和1 mol 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3 mol A和3 mol 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、2 mol B和1 mol C，达到平衡后，A和C的物质的量分别是y mol 和3a mol，则x= mol，y= mol。平衡时，B的物质的量 （选填一个编号）。 （甲）大于2 mol （乙）等于2 mol （丙）小于2 mol

（丁）可能大于，等于或小于2 mol

作出判断的理由是 。

( 4 ) 若在（3）的平衡体系中在再加入3 mol C，待再次到达平衡后，C的物质的量分数是 。

Ⅱ.若维持温度不变，在一个与（Ⅰ）反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应：

（5）开始时放入1 mol A 和1 mol B 到达平衡后生成B mol C。将b 与（Ⅰ）小题中 的a 进行比较 （选填一个编号）。 （甲）ab （丙）a=b

（丁）不能比较a 和b 的大小 作出判断的理由是 。 答案：（1）（1-a）

（2）3a

( 3) 2 3-3a 丁

若 3a>1，B的物质的量小于2 mol； 若3a=1，B的物质的量等于2 mol； 若3a<1，B的物质的量等于2 mol； （4）

a 2a （5）乙

因为（5）小题中容器容积不变，而（1）小题中容器的容积缩小，所以（5）小题中的压力小于（1）容器中的压力，有利于逆行反应，故反应的达到平衡后a从以上的例题中我们可以看出，关于等效平衡问题的考察方式灵活多样,对思维能力的要求比较高,是“化学平衡”这一部分内容的最大难点之一。事实上，只要能够深刻理解等效平衡的概念，从经典题目中找到解题的规律，则对于等效平衡的问题便可以迎刃而解。