1、备战2012高考化学冲刺押题（高考热点）系列 专题09 等效平衡解题策略在相同条件下（定温、定容或定温、定压），同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，只要按化学计量数之比投入反应物或生成物，在达到化学平衡状态时，所建立起来的化学平衡状态都是相同的，这样的化学平衡互称为等效平衡。一、等效平衡的标志我们所说的“等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同；“完全相同的平衡状态”在达到平衡状态时，任何组分的物质的量分数（或体积分数）对应相等，并且反应的速率等也相同；而“等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数（或体积分数）对应相同，反应的速率、压强等可以不同。二、等效平衡的分类在
2、等效平衡中比较常见并且重要的类型主要有以下几种：1. 定温、定容条件下的等效平衡：化学反应前后气体分子数改变的等效平衡。化学反应前后气体分子数不变的等效平衡。2. 定温、定压条件下的等效平衡。三、等效平衡的解题思路我们常采用“等价转换”的方法，分析和解决等效平衡问题。1. 在定温、定容条件下，对于化学反应前后气体分子数改变的可逆反应，只改变起始加入物质的物质的量，如果通过可逆反应的化学计量数之比换算成化学方程式的同一边物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。2. 在定温、定容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质的量之比与原平衡相同，则两平衡等效。3. 在
3、定温、定压条件下，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数之比换算成化学方程式的同一边物质的物质的量之比与原平衡相同，达到平衡状态后与原平衡等效。【题型解读】题型1：一般可逆反应在恒温、恒容条件下建立等效平衡例1、在一个体积固定的密闭容器中加入2 mol A和1 mol B，发生反应：2A(g)B(g)3C(g)D(g)，达到平衡时C的浓度为a molL1。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，达到平衡后，C的浓度仍为a molL1的是（ ）A4molA2molBB2molA1molB3molC1molDC3molC1molD1molBD3molC1molD分析：等效平衡
4、的含义：在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，只是起始加入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（体积分数、物质的量分数等）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。对于一般可逆反应，在恒温恒容条件下，只改变起始加入的情况，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，则二平衡等效。假设2 mol A和1 mol B能够完全反应，则应生成3molC1molD，所以如果维持容器体积和温度不变，开始时向容器中加入3molC1molD，达到平衡时，与原平衡是等效平衡，则C的浓度仍为a molL1。答案：D。题型2：反应前后气体体积不变的可逆反应在恒温、
5、恒容条件下建立等效平衡例2、可逆反应A(g)B(g)2C(g)在固定容积的容器中进行，如果向容器中充入1mol A和1mol B，在某温度下达到平衡时，C的体积分数为m%；若向容器中充入1mol C，在同样的温度下达到平衡时，C的体积分数为n%，则m和n的关系正确的是（ ）AmnBmnCm=nD无法比较分析：在恒温恒容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比与原平衡相同，则二平衡也为等效平衡。假设1mol C物质完全反应，可以生成0.5mol A和0.5mol B，投入量是第一种投料方式的一半，所以压强也是其一半。但由于该反应是
6、一个气体体积不变的反应，即压强对该反应的平衡状态没有影响，所以前后两个平衡仍然是等效平衡。因此两个平衡中C的体积分数相等。但在第二个平衡状态中C的浓度是第一个平衡状态的一半。答案：C。题型3：可逆反应在恒温、恒压条件下建立等效平衡例3、在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中，保持一定温度和压强，进行以下反应：N23H22NH3。已知加入1mol N2和4mol H2时，达到平衡后生成a mol NH3（见下表已知项）。在相同温度、压强下，保持平衡时各组分的体积分数不变。对下列编号的状态，填写表中空白。 已知编号起始状态物质的量 n/mol平衡时NH3的物质的量n/molN2H2NH3140a1.
7、56010.5amg(g4m)分析：对于一般的可逆反应，在恒温恒压条件下，只要按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比与原平衡相同，则达平衡后，与原平衡等效。因为从题干可知n(N2)n(H2)n(NH3)平衡14a，所以状态下n(N2)n(H2)n(NH3)平衡1.561.5a。起始状态时，有1mol NH3，则相当于起始时有N2和H2分别为0.5mol和1.5mol，按n(N2)n(H2)n(NH3)平衡14a，可得状态时n(N2)n(H2)n(NH3)平衡0.520.5a，所以原有N2和H2分别为0和0.5mol。设起始时n(NH3)为x mol，则相当于N2和H2总量分别
8、为(m)mol和（g）mol，则（m）（g）14，即可得x2(g4m)设为n(NH3)平衡y mol，可得： 4a（g）y，即：y（g3m）a。题型4：通过建立等效平衡的中间状态，比较反应物转化率的大小以及平衡时某物质体积分数、浓度的大小例4、体积相同的甲、乙两个容器中，分别充有等物质的量的SO2和O2，在相同温度下发生反应：2SO2O22SO3并达到平衡。在这过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中SO2的转化率为p%，则乙容器中SO2的转化率为（ ）A等于p%B大于p%C小于p%D无法判断分析：根据题意，甲、乙两容器可设为如图所示装置。 2SO2O22SO3是一气体总物质
9、的量减少的反应。甲容器保持体积不变，压强变小；乙容器保持压强不变，体积减小，达到平衡状态时转化为状态丙。假设乙中的活塞不移动，由于甲、乙两个容器的体积、温度相同，达到平衡时甲、乙两容器中存在的平衡是等效平衡，其中SO2的转化率也相等。对于乙和丙两个状态，乙中压强小于丙中压强，因此丙中SO2转化率大于乙中SO2转化率。由此可以判断出丙中SO2的转化率也大于甲中SO2的转化率。所以正确答案为B。【规律总结】对于气体参加的可逆反应，在温度恒定的条件下，涉及体积与压强以及平衡移动有关判断的问题时，可设计一些等效平衡的中间状态来进行求解。这样能降低思维难度，具有变难为易、变抽象为直观的作用。【高考在线】
10、例1：在一定温度下，把2mol SO2和1mol O2通入一定容积的密闭容器中，发生如下反应，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分别代表初始时加入的的物质的量（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，才能保证达到平衡状态时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡完全相同。请填空：（1）若a=0，b=0，则c=_。（2）若a=0.5，则b=_，c=_。（3）a、b、c的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）（1）若a=0，b=0，这说明反应是从逆反应开始，
11、通过化学方程式可以看出，反应从2mol SO3开始，通过反应的化学计量数之比换算成和的物质的量（即等价转换），恰好跟反应从2mol SO2和1mol O2的混合物开始是等效的，故c=2。（2）由于a=0.52，这表示反应从正、逆反应同时开始，通过化学方程式可以看出，要使0.5 mol SO2反应需要同时加入0.25mol O2才能进行，通过反应的化学计量数之比换算成SO3的物质的量（即等价转换）与0.5 mol SO3是等效的，这时若再加入1.5 mol SO3就与起始时加入2 mol SO3是等效的，通过等价转换可知也与起始时加入2 mol SO2和1mol O2是等效的。故b=0.25，c
12、=1.5。（3）题中要求2mol SO2和1mol O2要与a mol SO2、b mol O2和c mol SO3建立等效平衡。由化学方程式可知，c mol SO3等价转换后与c mol SO2和等效，即是说，和与a mol SO2、b mol O2和c mol SO3等效，那么也就是与2mol SO2和1mol O2等效。故有。例2：在一个固定容积的密闭容器中，保持一定的温度进行以下反应：已知加入1mol H2和2mol Br2时，达到平衡后生成a mol HBr（见下表已知项），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，填写下表中的空白。解析：在定温、定容下，建立
13、起化学平衡状态，从化学方程式可以看出，这是一个化学反应前后气体分子数相等的可逆反应。根据“等价转换”法，通过反应的化学计量数之比换算成同一边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。因为标准项中n（起始）：n（起始）：n（HBr平衡）=1：2：a，将n（H2起始）=2mol，n（Br2起始）=4mol，代入上式得n（HBr平衡）=2a。参照标准项可知，n（HBr平衡）=0.5a mol，需要n（H2起始）=0.5mol，n（Br2起始）=1mol，n（HBr起始）=0mol。而现在的起始状态，已有1mol HBr，通过等价转换以后，就相当于起始时有0.5 mol H2和0.5
14、mol Br2的混合物，为使n（H2起始）：n（Br2起始）=1：2，则需要再加入0.5 mol Br2就可以达到了。故起始时H2和Br2的物质的量应为0mol和0.5mol。设起始时HBr的物质的量为x mol，转换成H2和Br2后，则H2和Br2的总量分别为（）mol和（）mol，根据，解得。设平衡时HBr的物质的量为y mol，则有，解得。例3：如图所示，在一定温度下，把2体积N2和6体积H2通入一个带有活塞的容积可变的容器中，活塞的一端与大气相通，容器中发生以下反应：（正反应放热），若反应达到平衡后，测得混合气体的体积为7体积。据此回答下列问题：（1）保持上述反应温度不变，设a、b、c
15、分别代表初始加入的N2、H2和NH3的体积，如果反应达到平衡后混合气体中各气体的体积分数仍与上述平衡相同，那么：若a=1，c=2，则b=_。在此情况下，反应起始时将向_（填“正”或“逆”）反应方向进行。若需规定起始时反应向逆反应方向进行，则c的取值范围是_。（2）在上述装置中，若需控制平衡后混合气体为6.5体积，则可采取的措施是_，原因是_。解析：（1）化学反应：在定温、定压下进行，要使平衡状态与原平衡状态等效，只要起始时就可以达到。已知起始时各物质的体积分别为1体积N2、b体积H2和2体积。根据“等价转换”法，将2体积通过反应的化学计量数之比换算成和的体积，则相当于起始时有（1+1）体积和（
16、b+3）体积，它们的比值为，解得b=3。因反应前混合气体为8体积，反应后混合气体为7体积，体积差为1体积，由差量法可解出平衡时为1体积；而在起始时，的体积为c=2体积，比平衡状态时大，为达到同一平衡状态，的体积必须减小，所以平衡逆向移动。若需让反应逆向进行，由上述所求出的平衡时的体积为1可知，的体积必须大于1，最大值则为2体积和6体积完全反应时产生的的体积，即为4体积，则。（2）由6.5b（乙）ab，即应填（甲）。【题型探究】题型1：一般可逆反应在恒温、恒容条件下建立等效平衡例1、在一个体积固定的密闭容器中加入2 mol A和1 mol B，发生反应：2A(g)B(g)3C(g)D(g)，达到
17、平衡时C的浓度为a molL1。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，达到平衡后，C的浓度仍为a molL1的是（ ）A4molA2molBB2molA1molB3molC1molDC3molC1molD1molBD3molC1molD对于一般可逆反应，在恒温恒容条件下，只改变起始加入的情况，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，则二平衡等效。假设2 mol A和1 mol B能够完全反应，则应生成3molC1molD，所以如果维持容器体积和温度不变，开始时向容器中加入3molC1molD，达到平衡时，与原平衡是等效平衡，则C的浓度
18、仍为a molL1。答案：D。题型2：反应前后气体体积不变的可逆反应在恒温、恒容条件下建立等效平衡例2、可逆反应A(g)B(g)2C(g)在固定容积的容器中进行，如果向容器中充入1mol A和1mol B，在某温度下达到平衡时，C的体积分数为m%；若向容器中充入1mol C，在同样的温度下达到平衡时，C的体积分数为n%，则m和n的关系正确的是（ ）AmnBmb BaN BM=N CM N D无法确定11、已知甲为恒温恒压容器，乙为恒温恒容容器。两容器中均充入2mol SO2、1mol O2，初始时两容器的温度体积相同。一段时间后反应达到平衡，为使两容器中的SO2在平衡混合物的物质的量分数相同，
19、下列措施中可行的是 （ ）A向甲容器中充入一定量的氦气 B向乙容器中充入一定量的SO3气体C升高乙容器的温度 D增大甲容器的压强12、有两个密闭容器A和B，A容器内有一个移动的活塞能使容器内保持恒压，B容器能保持恒容。起始时向这两个容器中分别充入等量的体积比为2：1的SO2和O2的混合气体，并使A和B的容积相等。在保持4000C的条件下使之发生如下反应：2 SO2+O2 2SO3。（1）达到平衡时所需要的时间A容器比B容器 ，A容器中SO2的转化率比B容器 。（2）达到（1）所述平衡后，若向两容器中通入数量不多的等量氩气，A容器化学平衡 移动，B容器化学平衡 移动。（3）达到（1）所述平衡后，若向两容器中通入等量的原反应气体，达到平衡时，A容器SO3物质的量分数 ；B容器中SO3的物质的量分数 。（填增大、减小、不变）5D6BC7ABD8CD9C10C11AB12（1）短、大（2）逆向、不（3）不变、增大
