第十六讲 等效平衡与化学平衡图像(第一课时)
一、要点精讲
1、等效平衡问题
在一定条件下（定温、定容或定温、定压），对同一可逆反应，虽然
，这样的平衡称为等效平衡。 2、等效平衡的判断 类 型 全 等 平 衡 相 似 平 衡 等效效果 平衡混合物中相同物质的平衡混合物中相同物质的物质 物质的量、含量对应相等 的量比值相等、含量对应相等 外界条件 恒温恒容 恒温恒容 恒温恒压 反应特征 反应前后△V(g)、 反应前后△V(g)、 反应前后△V(g)、 △n(g)≠0 △n(g)＝0 △n(g)＝0或≠0 判断方法 二、【典型例题】 【例1】（06徐州一模 )将2 mol A和2 mol B充入某密闭容器中发生反应：2A(g) + B(g) xC(g)，达到化学平衡后，C的体积分数为a。假设该反应的条件分别和下列各选项的条件相同，下列判断正确的是AD
A．若在恒温恒容下，当x = 1时，按1 mol B、l mol C作为起始物质，达到平衡后，C的体积分数仍为a
B．若在恒温恒容下，当x = 2时，将2 mol C作起始物质，达到平衡后，C的体积分数大于a
C．若在恒温恒容下，当x = 3时，2 mol B、6 mol C作起始物质，达到平衡后，C的体积分数不等于a D．若在恒温恒压下，按3 mol A、3 mol B作起始物质，达到平衡后，C的体积分数仍为a，则x可为任意正整数
【例2】 (06四县市联考）一定温度下，有可逆反应：2A(g)＋2B(g)C(g)＋3D(g)；ΔH＜0。现将2 mol A和2 mol B充入体积为V的甲容器，将2 mol C和6 mol D充入乙容器并使乙容器在反应开始前的体积为2V(如图1)。
关于两容器中反应的说法正确的是
A．甲容器中的反应先达到化学平衡状态
B．两容器中的反应均达平衡时，平衡混合物中各组份的体积百分组成相同，混合气体的平均相对分子质量也相同
C．两容器达平衡后升高相同的温度，两容器中物质D的体积分数随温度变化如图2 所示 D．在甲容器再充入2 mol A和2 mol B，平衡后甲中物质C的浓度是乙中物质C的浓度的2倍
【例3】如图所示，当关闭K时，向A 中充入2molX、7molY，向B中充入4molX、14molY，起始时V（A）=V（B）=a升，在相同温度和有催化剂存在的条件下，两容器各自发生下列反应：2X（g）+2Y（g） Z（g）+2W（g）
△H＜0达到平衡（Ⅰ）时V（B）=0.9a升，试回答：
（1）B中X 的转化率α（X）B为 （2）A中W和B中Z的物质的量的比较：
n（W）A n（Z）B （填＜、＞、或＝）
（3）打开K，过一段时间重新达平衡（Ⅱ）时，B的体积为 升（用含a的代数式表示，连通管中气体体积不计）
（4）要使B容器恢复原来反应前的体积，可采取的措施是
【解析】（1）平衡时B中总物质的量为：0.9a×18/a=16.2mol，设：参加反应的X为nXmol有：2∶1=nX∶（18-16.2） nX=3.6mol α（X）B=3.6/4= 90℅
（2）B平衡状态可视为A状态体系体积缩小一半形成的，而A体系体积缩小时，平衡向正方向移动，也就是B中Z的物质的量在2倍于A中Z的物质的量的基础上有所增加，又A中W物质的量是Z的2倍，所以B中Z的物质的量大于A中W的物质的量。
（3）打开K意味着A、B在等温等压下建立平衡，与B中平衡状态等效，A、B可视为一个容器，其中A的转化率仍为90℅，求得平衡时总物质的量为：6－6×0.9＋体积。 【当堂反馈】 1、（06宿迁二模）恒温、恒压下，1molA和nmolB在一个容积可变的容器中发生如下反应：C
A(g)+2B(g) 2C(g)
一段时间后达到平衡，生成amolC。则下列说法中正确的是：A．物质A、B的转化率之比为1：2
aB．起始时刻和达平衡后容器中的压强比为（1+n）：（1+n—2）
C．若起始时放入3molA和3nmolB，则达平衡时生成3amolC D．当ν正（A）=2ν逆（C）时，可断定反应应达平衡
2、已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g)；△H＝－92.4kJ/mol。在一恒温恒压的密闭容器里充入2mol 21－6×0.9＋3×0.9＋6×0.9=24.3 等温等压时，体积与物质的量成正比，A、B总体积为24.3×a/18=1.35a，所以B的体积为：0.35a升
（4）升高温度向逆方向移动，会使平衡体系中气体物质的量增多，才会使B恢复原来反应前的N2和8mol H2达到平衡时生成1mol NH3。现在相同条件下的同一容器中充入x mol N2 y mol H2和2mol NH3，达到平衡时，NH3的质量分数与原来相同，且放出热量46.2kJ。则x、 y的值为 c
A．1.5、6.5 B．2、8 C．5、21 D．3、13
(06南师附中一模）14．如图，Ⅰ是恒压密闭容器，Ⅱ是恒容密闭容器。其它条件相同时，在Ⅰ、Ⅱ中分别加入3mol Z，起始时容器体积均为V L，发生如下反应并达到平衡(X、Y状态未知)：aX(?)＋2Y(?)3Z(g)。此时Ⅱ中X、Y、Z的物质的量之比为3:2:2，则下列说法一定正确的是 cd
A．若X、Y均为气态，则平衡时气体平均摩尔质量：Ⅰ＞Ⅱ B．若X、Y不均为气态，则平衡时X的产率：Ⅰ＞Ⅱ
C．若X、Y均为气态，则从起始到平衡所需时间：Ⅰ>Ⅱ
D．若X为固态，Y为气态，到达平衡后若在Ⅱ中再加入1molZ，则新平衡时Z的体积分数变小 3、在一固定容积的密闭容器中，保持一定条件下进行以下反应：X（气）＋2Y（气）3Z（气），已知加入1 molX和3molY。达到平衡后，生成a mol Z。
（1）在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2 mol X和6 mol Y，达到平衡后，Z的物质的量为 。
（2）在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2 mol X和8 mol Y，若要求在反应混合气体中Z体积分数不变，则还需加入Z mol。
（3）在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入0.5molX，则需加入 mol Y， mol Z，才能使平衡时Z为0.9a mol。 4、（1）2 a mol （2）6
（3）1.9， 1.2
【课后作业】 （测试时间45分钟 测试分值100分）
一、选择题（每小题7分，共42分） 1、可逆反应N2＋3H22NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是C （ ）
A. 3v正（N2）＝v正（H2） B． v正（N2）＝v逆（NH3） C．2v正（H2）＝3v逆（NH3） D． v正（N2）＝3v逆（H2） 2、
2molPCl3和
1molCl2充入一容积不变的密闭容器中，在一定条件下反应PCl(g)+Cl
3
2
PCl5(g)达平衡
5为0.4mol，此时若移走3和2在相同温度下达平衡时5的物质的时，
量C
A ．0.4mol B．0.2mol C．小于0.2mol D．大于0.2mol而小于0.4mol 3、在一定温度下（g）I2＋H2（g）2HI（g），达到平衡的标志是( CD )
A．气体平均分子量不再发生变化
B．容器内气体的总压强不随时间变化
C．单位时间内生成2n mol HI，同时生成n mol I2 D．H2 和I2的物质的量浓度相等
4、在一固定体积的密闭容器中，加入2molA和1molB，发生反应如下；2A(气)+B(气) 3C(气)+D(气)当反应达到平衡时，C的浓度为Wmol/L.若维持容器体积和温度不变，按下列四种配比作为起始物质，达平衡后，C的浓度仍为Wmol/L是( D )
A.4molA+2molB B.2molA+1molB+3molC+1molD C.3mol+1molB+1molB D.3molC+1molD
5、在一个固定体积的密闭容器中，温度一定，发生反应：
H2(g)+Br2(g) 2HBr(g)
已知加入1molH2和2molBr2时，达到平衡后，生成amolHBr，在相同条件下，起始时加入H2、Br2、HBr的物质的量分别为x、y、z(均不为零)，如果仍保持平衡时，各组分的组成不变，以下推断不正确的是( AD )
A.x、y应满足的关系是 y=2x B.x、y、z应满足的关系是4x+z=2y
PCl1mol PCl0.5molClPClaC.达平衡时HBr的物质的量为 (x+y+z)·3mol
D.达平衡时HBr的物质的量一定仍为 amol
6、在一个固定体积的密闭容器中，放入mmol的A和nmol的B，发生如下反应：
mA(g)+nB(g) PC(g)，平衡时C的浓度是wmol·L-1，若维持容器的体积不变，起始时放入amolA、bmolB和cmolC，要使平衡时C的浓度仍为wmol·L-1，则a、b、c必须满足的条件是( B )
ap?c?pm A、a:b:c=m:n:p B、a:b=m:n和
mcmn2p?a?mpc?b?n C、p和n D、a=3, c=3和c=3
7.在一恒定容积的容器中充入2mol的A和1mol的B发生反应： 2A(g)＋B(g)XC(g)。达到化学平衡后，C的体积分数为a。若在恒温恒容下，按0.6mol的A、0.3mol的B、1.4 mol的C为起始物质，达到化学平衡后，C的体积分数仍为a，则X的值可能为（ AB ） A.2 B.3 C.4 D.无法确定
二、非选择题
8、在四个密闭容器中，分别充入表中四种配比气体，发生下列反应：2A(g)+B(g) 3c(g)+D(g)，在一定条件下达到平衡后，回答下列问题： 物质 A/mol B/mol C/mol D/mol 容器 1 2 1 0 0 2 4 2 0 0 3 1 0.5 1.5 0.5 4 0 0 9 3
(1)若四容器体积相同且不变，在恒温条件下达到平衡： ①平衡状态完全相同的容器是 1、3 ； ②与A的物质的量相同的容器是 1、3 ； ③与A的物质的量浓度相同的容器是 1、3 。
(2)若同温同压，四容器的体积可变，回答(1)中对应的问题：①1234 ；② 1、3 ；③ 1234 .
9、在一个1L的的密闭容器中，加入2molA 和1molB，发生下述反应：
2A（g）+B(g) 3C(g)+D(s)，达到平衡时，C的浓度为1.2mol/L。 （1）维持容器的温度不变，若缩小容器的体积，则平衡_______移动。（填正向、逆向或不）
（2）维持容器的体积和温度不变，按下列四种配比作为起始物质，达到平衡时，C的浓度仍为1.2mol/L的是_______。
A 4molA+2molB B 3molC+1molD
C 2molA+1molB+1molD D 1molA+0.5molB+1.5molC+0.2molD
(3)若维持容器的体积和温度不变，反应从逆反应开始 （反应物只有C和D ），按不同的配比作为起始物质，达到平衡时，C的浓度仍为1.2mol/L，则D的起始物质的量应满足的条件是___________。 9（1）不移动
（2）B、C、D （3）> 0.6mol
10、已知T℃、p kPa时，往容积可变的密闭容器中充入2 mol X和1 mol Y，此时容积为VL。保持恒温恒压，
发生反应：2X（气）+Y（气）2Z（气），达到平衡时，平衡气中Z的体积分数为0.4。试回答下列有关问题：
（1）使温度和压强在上述条件下恒定不变，再往上述密闭容器内充入4molZ，则反应达到平衡时，容器的
容积为 ，平衡气中Z的体积分数为 。
（2）若另选一个容积固定不变的密闭容器，仍控制温度为T℃，使4molX和2molY反应，达到平衡状态时，
平衡气中Z的体积分数仍为0.4，则该密闭容器的容积为 。
（3）若控制温度仍为T℃，另选一容积为VL的固定不变的密闭容器，往其中充入一定量的X和Y，使反应达
到平衡，这时平衡气中Z的体积分数仍为0.4。则充入的X和Y的物质的量应满足的关系是：an（Y）< n（X）< bn（Y），其中a为 ，b为 。 10、(1) 2.5V 0.4 (2) 5/3V (3) 1/2 5 11、（06如东期末）如图Ⅰ，在恒压密闭容器M中加入2 mol A和2 mol B，起始时容器体积为V L，发生如下反应并
达到化学平衡状态：2 A(?)＋B(?)x C(g)；ΔH＜0平衡时A、B、C的物质的量之比为1∶3∶4，C的物质的量为 y mol。
⑴根据题中数据计算，x ＝_________、y ＝_________；
⑵如图Ⅱ，在体积为V L的恒容密闭容器N中发生上述反应（其它条件相同），测得反应过程中气体的平均相对分子质量随时间的变化如图Ⅲ（t0时达平衡），平衡时容器中C的物质的量为z mol。由于反应物A、B的状态未知，则z和y的大小也不确定，请在下表中填入A、B的状态与z、y的大小之间的关系（仿照情形①、可不填满）：
可能的情形 ① A、B是否为气态 A 是 B 不是 与的大小关系 与的大小关系 （表示摩尔质量） 前面的结论与此无关 z ＝ y
