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高二化学 选择性必修一
第二章 化学反应速率与化学平衡
化学平衡
第五课时 等效平衡专题
2.2.5 等效平衡专题
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
上面两个平衡有什么关系呢？
由图中的事实可以说明化学平衡具有哪些特征？
一、等效平衡的概念和分析2.2.5等效平衡专题概念：在一定条件下，只是起始情况不同的同一可逆反应达到平衡后，任何相同组分的百分含量均相同的化学平衡互称等效平衡。(3)“百分含量”①可以是体积分数、质量分数或物质的量分数；②各组分百分含量相同，但物质的量、浓度、压强、反应速率、转化率可能不同。(1)“一定条件”①恒温、恒容(同T同V) ②恒温、恒压(同T同P)(2)“起始情况”①反应可以从正反应、逆反应或从中间状态开始；②投料可以是一次或者分成几次；若各物质的量也相同,则称为等同平衡。一、等效平衡的概念和分析2.2.5等效平衡专题2SO2+ O22SO3★ 化学平衡的建立与途径无关SO2a%O2b%SO3c%平衡状态2mol SO21mol O2开始2mol SO3开始1mol SO20.5mol O21mol SO3开始一、等效平衡的概念和分析2.2.5等效平衡专题★ 化学平衡的建立与加入的次数无关再向平衡体系中加入1mol SO2、0.5mol O22mol SO21mol O2开始SO2a%O2b%SO3c%平衡状态1mol SO20.5mol O2开始平衡状态SO2x%O2y%SO3z%2SO2+ O22SO3二、等效平衡的分类2.2.5等效平衡专题I类：恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应(即△V≠0的体系)，等效转化后（即按照反应方程式的计量数之比转化到同一边的量），对应各组分起始投料的物质的量与原平衡起始态相同，两平衡等效。II类：恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应(即△V=0的体系)，等效转化后，只要反应物（或生成物）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(△V=0和△V≠0均可)，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。解题方法：利用极限原理进行“等效转化”——“一边倒”二、等效平衡的分类2.2.5等效平衡专题“等效转换”法的应用举例例：对于合成氨反应N2+3H22NH3，在相同温度，相同容积的密闭容器中，按A——D四种情况分别加入下述物质：N2+ 3H22NH3A1mol3mol0molB0mol0mol2molC0.5mol1.5mol1molD1mol3mol2mol恒温恒容下,一定时间后分别达到化学平衡状态,则A-D四种情况的平衡混合气中NH3的体积分数相等的是。N2+ 3H22NH3A0mol0mol2molB0mol0mol2molC0mol0mol2molD0mol0mol4mol2mol相当于1mol相当于2mol相当于A B C等效转化：即按照反应方程式的计量数之比转化到同一边的量。三、等效平衡的判断及处理2.2.5等效平衡专题I类：恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应(即△V≠0的体系)，等效转化后（即按照反应方程式的计量数之比转化到同一边的量），对应各组分起始投料的物质的量与原平衡起始态相同，两平衡等效。例1、在一固定密闭容器中加入2molA和1mol B，发生反应2A(g) + B(g) 3C(g) + D(g) ,达到平衡时[C]为w mol/L。若保持V、T不变，按下列四种配比投料，达平衡后[C]仍然为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、等效平衡的判断及处理2.2.5等效平衡专题例2、在一定温度和一个固定容积的容器中，发生反应2SO2(g)+O2(g)　　2SO3(g),下表为起始投料的情况，根据已知数据填表，使得达到平衡时反应混合物中三种气体的体积分数完全相同。n(SO2)/moln (O2)/moln (SO3)/mol①210②2③0.5④0.5⑤0.800111.50.750.41.2令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量a、b、c必须满足的一般条件是：a+c=2b+c/2=1I类：恒温恒容△V≠0三、等效平衡的判断及处理
2.2.5 等效平衡专题
II类：恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应(即△V=0的体系)，等效转化后，只要反应物（或生成物）物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。
例3、恒温、恒容，在一密闭容器中充入1molHI，建立平衡2HI(g) H2(g)+I2(g)，测得HI的转化率为A。在其他条件不变时，再通入1molHI，待新平衡建立时，又测得HI的转化率为B，问A、B的大小关系？
B=A
1molHI
1molHI
P V T
等效
1molHI
Ⅰ
P V T
HI转化率为A
2molHI
Ⅱ
P’ V T
HI转化率为B
压缩
先恒压后恒容
平衡不移动
等效
P V T
三、等效平衡的判断及处理
2.2.5 等效平衡专题
例4：在一个固定容积的密闭容器里，保持一定温度，在一定条件下进行如下反应： A(g)+2B(g) 3C (g)，已知起始时加入1molA和3molB，达到平衡后，C的体积分数为W%。相同实验条件下，若在同一容器中改为开始时加入2molA和8molB，达平衡时，要求C在混合物中体积分数也为W%，则开始时还需加入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类：恒温恒容△V=0
三、等效平衡的判断及处理
2.2.5 等效平衡专题
II类：恒温恒容△V=0
例5、在等T、V条件下有下列气体反应：2A+2B C+3D。现分别从两个途径建立平衡：I、A和B的起始浓度均为2mol/L；II、C和D的起始浓度分别为2mol/L和6mol/L。下列叙述正确的是：
A、两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的体积分数相同
B、 两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的体积分数不同
C、达平衡时，I 途径的反应速率等于Ⅱ途径
D、达平衡时，I途径混合气体的密度是Ⅱ途径混合气体密度的1/2
AD
三、等效平衡的判断及处理
2.2.5 等效平衡专题
III类：恒温恒压下，对于气体体系(△V=0和△V≠0均可)，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。
如：N2+3H2 2NH3
1 3 0 ——从正反应开始
2 6 0 ——从正反应开始
m 3m 0 ——从正反应开始
0 0 2 ——从逆反应开始
0 0 4 ——从逆反应开始
0.5 1.5 1 ——从中间态开始
0.3 0.9 3 ——从中间态开始
等效
I
P V T
1molN2
3molH2
P V T
II
1molN2
3molH2
P V T
1molN2
3molH2
三、等效平衡的判断及处理
2.2.5 等效平衡专题
例6、某温度下，向某密闭容器中加入1molN2和3molH2,使之反应合成NH3，平衡后测得NH3的体积分数为m。若T不变，只改变起始加入量，使之反应平衡后NH3的体积分数仍为m，若N2、H2、NH3的加入量用X、Y、Z表示应满足：
(1)恒定T、V：①若X=0，Y=0，则Z= 。
②若X=0.75，Y= ，Z= 。
③X、Y、Z应满足的一般条是 。
(2)恒定T、P：
①若X=0、Y=0，则Z 。
②若X=0.75，则Y ，Z 。
③X、Y、Z应满足的一般条件是 。
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、等效平衡的判断及处理
2.2.5 等效平衡专题
例7、已知：在T、P下，在一容积可变的密闭容器内充有1mol A和1mol B，此时体积为VL 。保持T、P不变，使反应A+B C达到平衡时(A、B、C均为气体)，C的体积分数为50%。在上述密闭容器中充入2molA和2molB，则反应达到平衡时，C的体积分数为：________, 容器的容积为：________
50%
4V/3
2.2.5 等效平衡专题
四、等效平衡的应用
——利用等效平衡的方法解决不等效平衡问题
等效假设(等效平衡的应用)：就是在解题过程中假设一个等效平衡，然后再转化为实际问题。
例1、在一恒温恒容的密闭容器中加入1molNO2发生反应，达到化学平衡后，NO2的百分含量a%,再加入1molNO2，达到新的化学平衡后，NO2的百分含量增大还是减小？
1molNO2
a%
1molNO2
a%
不考虑化学平衡的移动
NO2的百分含量a%
化学平衡：2NO2 N2O4
NO2的百分含量减小
分次投料和
一次投料效果相同
2molNO2
2.2.5 等效平衡专题
四、等效平衡的应用
——利用等效平衡的方法解决不等效平衡问题
等效假设(等效平衡的应用)：就是在解题过程中假设一个等效平衡，然后再转化为实际问题。
例2、在相同的A、B密闭容器中分别充入2molSO2和1molO2，使它们在一定温度下反应，并达新平衡：2SO2+O2 2SO3（g）。若A容器保持体积不变，B容器保持压强不变。当A中SO2的转化率为25%时，B中SO2的转化率为：
A、25% B、大于25%
C、小于25% D、无法判断
B
相比较恒压相当于加压
2.2.5 等效平衡专题
四、等效平衡的应用
——利用等效平衡的方法解决不等效平衡问题
2mol SO2
1mol O2
开始
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%
加压
4mol SO2
2mol O2
开始
SO2 O2 SO3 >c%
平衡状态
平衡状态
2.2.5 等效平衡专题
条件 等效条件 结果
恒温恒容 (△n(g)≠0)
恒温恒容 (△n(g)=0)
恒温恒压
等效平衡小结
投料换算成相同物质表示时量相同
两次平衡时各组分百分量、n、c均相同
投料换算成相同物质表示时等比例
两次平衡时各组分百分量相同，n、c同比例变化
投料换算成相同物质表示时等比例
两次平衡时各组分百分量、c相同，n同比例变化

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