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等效平衡的解说

等效平衡的含义

在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同，这样的平衡称为等效平衡。

等效平衡的分类

根据反应条件(恒温、恒压或恒温、恒容)以及可逆反应的特点

(反应前后气体分子数是否相等)，可将等效平衡问题分成两类：(1)恒温、恒容条件下，反应前后气体分子数不相等的可逆反应，

如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其

物质的量与对应组分的起始加入量相同，则建立的化学平衡状态是等效的。这种等效平衡是绝对等效(包括浓度、密度、相对分子质量等都相等)。

(2)恒温、恒容条件下，反应前后气体分子数相等的可逆反应与恒温、恒压条件下，反应前后气体分子数任意类型的可逆反应，如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量之比与对应组分的起始加入量之比相同，则建立的化学平衡是等效的。这种等效平衡是相对等效，各种物质的物质的量等存在倍数关系。

等效平衡分析方法

按照化学方程式的化学计量数关系，把起始物转化为方程式同一半边的物质，通过对比两种情况下对应组分的起始量是相等，还是等比，来判断化学平衡是否等效。

对于恒温、恒容条件下，气体体积有变化的反应。

如：合成氨反应：N(g)＋3H(g)

2 2

3mol

2NH(g)，初始充入1molN、

3 2

H2从正反应开始达平衡与初始充入2molNH3从逆反应开始达平衡，两者“投料量相同”属于等效平衡。如果初始充入amolN2、bmolH2、cmolNH3，则a＋c/2＝1且b＋3c/2＝3时，且a、b、c均0，与原平衡仍是等效平衡。

例1．将2molSO2和2molSO3气体混合于固定容积的密闭容器中，在一定条件下发生反应2SO2+O22SO3，平衡时，SO3为nmol，相同条件下，分别按下列配比放入起始物质，平衡时SO3的量大于nmol的是（）

(A)2molSO2+1molO2 (B)4molSO2+1molO2(C)2molSO2+1molO2+2molSO3 (D)3

molSO2+1molO2+1molSO3

解析：可将起始物2molSO3转化为2molSO2+1molO2，则原平衡起始投料为4molSO2+1molO2，显然，与选项B投料量相同，等效平衡。选项A起始投料SO2减少2mol，则平衡左移，SO3的量小于nmol；选项C中2molSO3转化为2molSO2+

1molO，则原平衡起始投料为4molSO+2molO，O增加1mol，

2 2 2 2

则平衡右移，SO的量大于nmol；选项D中1molSO 转化为

3 3

1molSO

+0.5molO，则原平衡起始投料为4molSO+1.5molO，

2 2 2 2

则平衡右移，SO的量大于nmol。正确答案为C、D。

3

对于恒温、恒容条件下气体体积不变的反应。

例2．向某密闭容器中充入1molCO和2molHO(g)，发生反应：

2

CO＋HO(g) CO＋H。当反应达到平衡时，CO的体积分数

2 2 2

为x。若维持容器的体积和温度不变，起始物质按下列四种配比充入该容器中，达到平衡时CO的体积分数大于x的是( )

A．0.5molCO、2molHO(g)、1molCO、1molH

2 2 2

B．1molCO、1molH

O(g)、1molCO

2 2

、1molH

2

C．0.5molCO、1.5molH

2

D．0.5molCO、1.5molH

O(g)、0.4molCO

2

O(g)、0.5molCO

、0.4molH

2

、0.5molH

2 2 2

解析：在等温等容且反应前后气体体积相等的可逆反应，只需

“投料比相同”，则两平衡等效。选项A、D逆推后分别为1.5molCO

＋3molH2(g)、1molCO＋2molH2O(g)，均与原平衡1∶2投料比相同，等效；选项B逆推后为2molCO＋2

molH2O(g)，CO比例偏高，则平衡后CO体积分数也偏高；选项C逆推后0.9molCO＋1.9molH2O(g)，CO比例偏低，则平衡后CO体积分数也偏低。正确答案为B。

对于恒压条件下，反应前后气体分子数任意类型的可逆反应。

例3.(1)在某压强恒定的密闭容器中加入2molN和4molH，

2 2

发生如下反应：N (g)＋3H(g) 2NH(g) ΔH＝－92.4kJ/mol，

2 2 3

达到平衡时，体积为反应前的2/3。