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等效平衡
王小辉
等效平衡原理及其应用
1、同一可逆反应在相同的反应条件(恒温恒容或恒温恒压)下,只要起始时加入物质的物质的量不同,而达到化学平衡时,同种物质的含量相同,这样的平衡称为等效平衡。
2、建立等效平衡的途径:
1)先加入反应物,从正反应方向开始,可以建立化学平衡。
2)若先加入生成物,从逆反应方向开始,也可以建立等效的化学平衡。
3)若同时加入反应物与生成物,从中间状态开始,同样可以建立等效的化学平衡。
3、等效平衡状态的分类与判断:
等效平衡状态一般包括恒温恒容下的等效平衡和恒温恒压下的等效平衡两种情况:

(1)恒温恒容下,对于反应前后气体分子数不相等,改变起始时加入物质的物质的量,如通过可逆反应的化学计量数比换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同,则达平衡后与原平衡等效.
2mol SO2 1mol O2
开始
2mol SO3
开始
SO2 a%
O2 b%
SO3 c%
平衡状态
1mol SO2 O2 1mol SO3
2SO2 + O2
2SO3
[例1]将2molSO2和2molSO3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),,分别按下列配比在相同体积的密闭容器中放入起始物质,平衡时SO3的物质的量小于nmol的是( )
+1molO2
+2molO2
+1molO2+2molSO3
+1molO2+1molSO3
A
例2. 有一可逆反应:2A(g)+3B(g) xC(g)+4D(g), 若按下列两种配比在同温同体积的密闭容器中进行反应:
1),,,
2),,,
达到平衡后,C的质量分数相等,则方程式中X的值( )

B
(2)恒温恒容下,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)的物质的量的比例与原平衡相同,两平衡等效。
[例3]在一个加定体积的密闭容器中,保持一定温度,进行以下反应:H2(g) + Br2(g) 2HBr(g) 已知加入1molH2和2molBr2时,达到平衡后生成amol HBr(见下表“已知”项)。在相同条件下,仍保持平衡时各组分的百分含量不变,对下列编号(1)~(3)的状态,填写表中的空白:
编号
起始状态(mol)
平衡时HBr的物质的量(mol)
H2
Br2
HBr
已知
1
2
0
a
①
2
4
0
②
1

③
m
n(n≥2m)
2a
0
2(n-2m)
(n-m)a
[例4]在等温、等容条件下,有下列气体反应:2A(g)+2B(g) C(g)+3D(g)。现分别从两条途径建立平衡:Ⅰ、A和B的起始浓度均为2 mol/L;Ⅱ、C和D的起始浓度分别为2 mol/L和6 mol/L。下列叙述正确的是
A、Ⅰ和Ⅱ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、Ⅰ和Ⅱ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、Ⅱ两途径的反应速率相等
D、达平衡时, 途径Ⅰ的混合气体密度等于途径Ⅱ混合气体密度的1/2
答案: (A、D)