第二章 化学反应速率和化学平衡

2023年4月21日

第三节 化学平衡（第四课时）

建立平 衡状态的途径：

①可加入反应物，从正反应方向开始

②可加入生成物，从逆反应方向开始

③也可从加入反应物和生成物，从正、 逆反应方向同时开始

一、等效平衡⑴定义： 化学平衡的建立与反应途径无关，可逆反应在相同状况下，不论从正反应开始还是从逆反应开始，或者正逆反应同时进行，只要初始时有关物质的量“相当”，它们即可以达到相同平衡状态，称为“等效平衡”。此时，等效平衡中各物质的百分含量相等。

概念的理解：（ 1 ）相同的条件：通常指：①同 T 同 V ，②同 T 同 P

（ 2 ）相同的平衡状态：通常是指平衡混合物各组分的百分含量（指质量、体积、物质的量等）相同，但各组分的物质的量、浓度可能不同。

二、等效平衡的分类和判断方法1 、定温、定容条件下的等效平衡　

判断方法： — 极值转换法

若改变起始加入情况，只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。

（ 1 ）对于反应前后气体分子数发生变化的可逆反应

特点： 两次平衡时各组分百分含量、 n 、 c 均相同（等同平衡：所有方面完全对应相同）

例 1 、在一定温度下，将 2mol N2 和 6mol H2 充入固定容积的密闭容器中，发生 N2(g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g) ，达到化学平衡后，若保持温度不变，令a 、 b 、 c 分别为 N2 、 H2 、 NH3 的物质的量，重新建立平衡，混合物中个物质的量仍和上述平衡相同，填空 ⑴、若 a=0 ， b=0 ，则 c=———

⑵、若 a=1 ， c =2 ，则 b =————

⑶ 、若 a 、 b 、 c 取值必须满足的一般条件为（用两个式子表示，一个只含 a 和 c ，一个只含 b 和 c ———————— 、 ————————

4

3

a+c/2 = 2 b+3c/2 = 6

例 2 、在一个固定容积的密闭容器中，加入2molA 和 1molB ，发生 2A(g) ＋ B (g) 3C(g) +D(g) ，达到化学平衡时， C 的浓度为 w mol/L 。若保持温度容积不变，改变起始物质的用量，达到平衡后， C 的浓度仍为 w mol/L 的是：A.4molA+2molB B.1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molDC.3molC+1molD+1molB D.3molC+1molD

√

√

（ 2 ）对于反应前后气体分子数不变的可逆反应

特点： 两次平衡时各组分百分含量相同， n 、 c同比例变化

判断方法：

改变起始加入量，只要按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的量之比与原状态相同，则二平衡等效。

1. 在一定温度下，把 1 mol CO 和 2 mol H2O 通入一个密闭容器中，发生如下反应： CO(g)+H2O (g) CO2(g)+H2(g) ，一定时间后达到平衡，此时， CO 的含量为 p% ，若维持温度不变，改变起始加入物质的物质的量，平衡时 CO 的含量仍为 p% 的是（　　）

A.1molCO ２ 、 2molH ２ B. 0.2molCO ２ 、 0.2molH ２ 、 0.8molCO 、 1.8molH2OC.1molCO ２、 1molH2OD.2molCO ２ 、 2molH ２ 、 2molH2O

BD

2 、等温、等压条件下的等效平衡　

特点：

两次平衡时各组分百分含量、 c 相同， n 同比例变化

判断方法：

若改变起始加入情况，只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比相同。

例 3 、温度压强不变时，将 1molN2 和4molH2 充入一个装有催化剂容积可变的密闭容器中，发生 N2(g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g) ，达到化学平衡后生成 a mol 的NH3 ，在相同温度和压强下，保持平衡时各组分的体积分数不变，填表：

已知

编号

起始物质的量（ mol ） 平衡时 NH3

的量 molN2 H2 NH3

1 4 0 a

① 1.5 6 0

② 1 0.5a

1.5a

0 0.5

等效平衡的条件（ xA(g)+yB(g) pC(g)+qD(g) ）

二、等温等容：

一、等温等压

A 、 x+y≠ p+q

B 、 x+y = p+q所投的料的物质的量之比相等

所投的料的物质的量相等

所投料的物质的量之比相等

总结

1. 将 2mol SO2 气体和 2mol SO3 气体混合于固定体积的密闭容器中，在一定条件下发生反应 : 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) 。达到平衡时SO3 为 n mol 。在相同温度下，分别按下列配比在相同密闭容器中放入起始物质，平衡时SO3 等于 n mol 的是 ( )A.1.6molSO2+0.3molO2+0.4molSO3 B.4molSO2+1molO2

C.2molSO2+1molO2+2molSO3 D.3molSO2+1molO2+1molSO3

B

练习

A 、 B 、D

2 、在一个 1L 的密闭容器中，加入 2molA 和1molB ，发生下述反应：

 

达到平衡时， C 的浓度为 1.2mol/L , C 的体积分数为 a% 。维持容器的压强和温度不变，按下列配比作为起始物质，达到平衡后， C 的浓度是 1.2mol/L （或 C 的体积分数仍是 a% ）的是 A 、 3mol C+1mol D B 、 1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol DC 、 1mol A+0.5mol B+1.5mol C D 、 4mol A+2mol B

2A£¨ Æø£©£«B£¨ Æø£© 3C£¨ Æø£©£«D£¨ Æø£©

3 恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应： 　　　 A(g) ＋ B(g) C(g) 　　①若开始时放入 1molA 和 1molB ，到达平衡后，生成amolC ，这时 A 的物质的量为 ______mol 。 　　②若开始时放入 3molA 和 3molB ，到达平衡后，生成 C的物质的量为 ______mol 。 　　③若开始时放入 xmolA 、 2molB 和 1molC ，到达平衡后， A 和 C 的物质的量分别是 ymol 和 3amol ，则 x ＝__mol ， y ＝ ___ __ mol 。　　④若在③的平衡混合物中再加入 3molC ，待再次到达平衡后， C 的物质的量分数是 __________ 。

1-a

3a

2 3(1-a)

a/(2-a)

三、利用等效平衡的方法解决不等效平衡的问题

1 ：在相同的 A 、 B 密闭容器中分别充入 2mol 的 SO2

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

由于 A 、 B 两个密闭容器体积相同，反应开始前它们的压强相等，该反应是体积减小的反应，达到平衡后 B 中的压强大于 A ，压强对该平衡正向移动有利。

B