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化学平衡中的等效平衡的类型及解题思路
等效平衡的概念
相同条件下，同一可
逆反应体系，不管从正反应开始，还是从逆反应开始，达到平衡
时，任何相同物质的
含量
（体积分数、质量分数或物质的量分数）都相同的化学平衡互称
等效平衡。可分为“全等效”平衡和“相似等效”平衡。判断等效平衡的方法：使用极限
转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物，然后观察有关物质的数量是否相当。
等效平衡的类型
各种不同类型的等效平衡的解题思路
一、恒温恒容（定
T
、
V
）的等效平衡
1
．在定<
/p>
T
、
V
条件下，
对于反应前后气体体积改变的反应：若改变起始加入情况，只
要通过可逆反应的化学计量
数比换算成平衡时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。
2
．在定
T
、
V
条件下，对于反
应前后气体体积不变的反应：只要反应物（或生成物）
的物质的量的
比例
与原平衡相同，则二平衡等效。
二、恒温恒压（定
T
、
P
）的等效平衡
在定
T
、
P
条件下：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
衡时左右两边同一边物质的物质的量之比。
即：对于反应前后气体体积发生变化的可逆反应而言，恒容容器中
要想达到同一平衡
状态，投料量必须相同；恒压容器中要想达到同一平衡状态，投料量可
以不同，但投入的
比例得相同。
例<
/p>
1
．
在一个固定体积的密闭容器中，
加入
2molA
和
1molB
，
发生反应
2A
（
g
）
＋
B
（
g
）
2C
（
g
）
，达到平衡时，
C
的物质的量浓度
为
K
mol/L
，若维持容器体积和
温度不变，
按下列配比作为起始物质，
A
．
4 molA+2 molB
B
．
2
molA+1 molB+2 molC
C
．
2 molC+1 molB
D
．
2 molC
E
．
1 molA+0.5
molB+1 molC
①
达到平
衡后，
C
的物质的量浓度仍是
K mo
l/L
的是（
DE
）
< br>
②
A
项平衡时，
c
（
C
< br>）与
2K mol/L
的关系？
分析：
W
W
→
2W
扩大一倍
若平衡不动，则
[C]
＝
2K mol/L
，
现右移∴
>2K mol/L
③
平衡时各选项中
< br>C
的平衡浓度
c
（
C
）的大小顺序。
分析：
C
项，相当于
D
、
E
项达平衡基础上，再加
1mol
B
，右移，
c
（
C
）增大，
A
＝
B>C>D
＝
E
④
若令
a<
/p>
、
b
、
c
分别代表初始加入的
A
、
B
、
C
的物质的量，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
能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的百
分含量仍跟上述平衡时完全相同，填写：
I
．若
a<
/p>
＝
0
，
b
＝
0
，则
c
＝
__2___
。
<
/p>
Ⅱ．若
a
＝
0.
5
，
b
＝
0<
/p>
，则
b=
__0.25__
，
c
＝
__1.5__
。
Ⅲ．
a
、
b
、
c
的取值必须满足的一般条件是（用两个方程式表示，一个只含
a
、
c
，另
一个只含
b
、
c
）
：
_
a
＋
c
＝
2___
；
___
b
＋
c
/2
＝
1____
。
解析：
a
molA+
b
molB+
c
molC
等价转化→
a
molA+
b
molB+
（
c
molA+
c/
2
molB
）
例
2
．
可逆反应
2A
< br>（
g
）＋
3B
< br>（
g
）
x
C
（
g
）
＋
4D
（
g
）
。若按下列两种配比：①
0.8molA
、
1.2molB
、
1.2molC
、
2.4molD
；②
a
molA
、
b
molB
、
0.6molC
、
1.2
molD
将它们放
入一个容积不变的密闭容器中，保持温度不变
，达到平衡后，
C
的百分含量相同，则
a
＝
_1.4_
，
b
＝
_2.1_
，方程式中
C
的计量数为
_2_
。
解析：
2A
（<
/p>
g
）
＋
3B
（<
/p>
g
）
＝
x
C
（
g
）
＋
4D
（
g
）
0.8
1.2
1.2
2.4
等价转化
（
x
×
0.8+1
.2
）
（
2
×
0.8
+2.4
）
2
以
A
计：
a
mol
b
molB
0.6molC
1.2mol
等价转化
（
x
x
×
0.8+1.2
＝
×
a
+0.6
< br>2
2
x
×
a
+0.6
）
（
2
×
a
+1.2
）
2
∴
2
×
0.8+2.
4
＝
2
×
a<
/p>
+1.2
得
x
＝
2
、
a
＝
1.4
同理：
x<
/p>
＝
2
代入，以
B
计
得
b
＝
2.1
验证：
2A
（<
/p>
g
）
＋
3B
（<
/p>
g
）
＝
2C<
/p>
（
g
）
＋
4D
（<
/p>
g
）
0.8
1.2
1.2
2.4
等价转化
2
4
1.4
2.1
0.6
1.2
等价转化
2
4
另：若
△
V
＝
0
，直
接看出
x
＝
1
，再由投料比求出
a
、
b
例
3
．
< br>在一个固定体积的密闭容器中，保持一定温度，进行以下反应：
H
2
（
g
）＋
< br>Br
2
（
g
）
2HBr
（
g
< br>）
，已知加入
1molH
2
和
2molBr
2
时，达到平衡后生成
a
molHBr
（
见表）
。
在相同条件下，且保持平衡时各组分的百分含量不变，
对下列编号的状态，填写：
起始状态
mol
编号
H
2
Br
2
已知
1
1
2
3
2
0
m
2
4
0.5
HBr
0
0
1
a
2a
0.5
a
平
衡时
HBr
物质的量
mol
n
（
n
≥
2
m
）
2n
－
4m
（
n
－
m
）<
/p>
a
解析：
放大缩小模型，
可知对
H
2
（
g
）
＋
Br
2
（
g
）
→
2HBr
（
g
< br>）
，
1molH
2
＋
2molBr
2
与
k
molH
2
＋
2
k
molBr
2
在同温同压下一定可达
“等百分含量”
即等效平衡，
后者平衡时生成了
ka
m
olHBr
H
2
（
< br>g
）＋
Br
2
< br>（
g
）→
2HBr
（
g
）
1
2
a
k
2
k
ka
①
即
k
＝
2
，∴
HBr<
/p>
：
2
a
mol
②
即
k
＝
0.5
，需
0.
5molH
2
＋
1molBr
2
等价转化∽
0.5
a
molHBr
――应达到
而
1molHBr
∽
0.5molH
< br>2
＋
0.5molBr
2
起始等效
∴
0.5molH
2
＋
1molBr
2
∽
0 molH
2
＋
0.5molBr
2
＋
1molHBr
（比较得出）
③
设最初
m
molH
< br>2
＋
n
molBr
2
＋
x
molHBr
而
x
molHBr
∽
1
1
x
molH
2
＋
x
molBr
2
2
2
1
1
x
）
molH
2
＋（
n
＋
x
）
molBr
2
2
2
∴
m
molH
2
＋
n
molBr
2
＋
x
molHBr
∽
（
m
＋
且（
m
＋
1
1
1
x
）∶（
n
＋
x
）＝
1
∶
2
平衡时生成（
m
＋
x
）
a
mol
HBr
2
2
2
解得
x
＝
2
（
n
－
2
m<
/p>
）
∴
x
代入（
m
＋
1
x
）
a
（即现在的<
/p>
k
）＝（
n
－<
/p>
m
）
a
2
例
4
．
向体积不变的密闭容器中充入
2 mol
N
2
和
6 mol
H
2
，一定条件下发生反应：
N
2
（气）
+
3 H
2
（气）
2 NH
3
（气）
，平衡时混合气共
7 mol
．令
a
、
< br>b
、
c
分别代表
N
2
、
H
2
、
NH
3
起始加入的物质的量，
维持温度不变，
使达到平衡时各成分的
百分含量不变．
则：
①．若
a
＝
0
，
b
＝
0
，则
c
＝
4
。
②．若
a
＝
0.7
，
b
＝
2.1
，则：
I
．
c
＝
2.6
。
Ⅱ．这时反应向
逆反应
进行。
Ⅲ
．若要维持反应开始向该反应方向进行，
c
的范围是
1
＜
c
≤
4
。
③．欲使起始反应维持向与②相反
的方向进行，则
b
的范围是
4.5
＜
b
≤
6
。
<
/p>
分析：
②：符合题设条件的各起始量之差应与反应式中相应系数成
比例。
I
．
N
2
（气）
+
3 H
2
（气）
2
NH
3
（气）
起始
2
6
0
条件
0.7
2.1
c
≡
0.7
＋
c
＝
2
，
∴
c
＝
2.6
2
Ⅱ．题设条件平衡时共
7
mol
气体，而②小题起始量才
5.4 mol
（
0.7
＋
2.1
＋
2.6
）
，所以
起始方向向逆反应进行。
Ⅲ．从三个极限起
始量考虑，即
N
2
转化率等于
0
时，
2 mol
N
2
、
6 mol H
2
、
NH
3
< br>＝
0
；
N
2
转化率等于
100
％时，
N
2
＝
0
、
H
2
＝
< br>0
、
NH
3
＝
4
mol
；现求平衡时各成分的物质的量
N
2
（气）
+
3 H
2
（气）
2
NH
3
（气）
2
6
0
x
3
x
2
x
2
－
x
6
－
3
x
2
x
依题意
：
（
2
－
x<
/p>
）
+
（
6
－
3
x
）
+ 2
x
=
7
，
x
= 0.5
所以平衡时，
N
2
＝
1.5 mol
、
H
2
＝
4.5 mol
、
< br>NH
3
＝
1 mol
将三个极限起始量加以分析对比：
N
2
（气）
+
3 H
2
（气）
2
NH
3
（气）
2
6
0
<
/p>
（
N
2
转化率为
0
时起始量）
1.5
4.5
1
（平衡量为起始量）
0
0
4
<
/p>
（
N
2
转化率为
100
％时起始量）
可以看出，为了维持反应开始向逆反应进行，
NH
3<
/p>
的起始范围是
1
＜
c
≤
4
③同理，为了维持反应开始
向正反应进行，
H
2
的起始范围是
4.5
＜
b
≤
6
。
例
5
．
在一个容积固定的反应器中，
有一可左右滑动的密闭隔板，
两侧分别进行如图所
示
的可逆反应，
各物质的起始加入量如下：
A
、
B
、
C
均为
4mol
，
D
为
6.5mol
，
F
为
2.0mol
，
设
E
为
x
mol
。当
x
在一定范围
内变化时，均可通过调节反应器的温度，使两侧反应都达
到平衡，并且隔板恰好处于反应
器的正中位置，请填写以下空白：
A(g)+B(g)
2C(g)
D(g)+2E(g)
2F(g)
①
若
x
＝
4.5
，则右侧反应在起始时间向
正反应
（填正反
应或逆反应）方向进行，欲
使起始反应维持向该反应方向进行，则
x
的最大取值应小于
7
mol
。
解析：
等效平衡的前提：温度一定，现变温，所以由题意，等效是体现在左、右量相
等上。
左边
△
V<
/p>
＝
0
，
n
（总）＝
12 mol
右边：
n
′（总）＝
12
mol
时，隔板在中央。
D
（
g
）
+
2E
（
g
）
6.5
x
＝
4.5
2.0
n
′（总）＝
6.5
＋
4.5
＋
2.0
＝
13 mol > 12 mol
∴向体积减小的正反应方向移动。
设
达平衡时，
E
的消耗量为
2
a
mol
D
（
g
）
+
2E
（
g
）
6.5
x
2.0
6.5
－
a
x
－
2
a
2.0
＋
2
a
∴（
6.5
－
a<
/p>
）
+
（
x
－
2
a
）
+
（
2.0
＋
2
a
）
=
12 mol
x
－
2
a
> 0
得
x
< 7
2F
（
g
）
2F
（
g
）<
/p>
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