1

等效平衡化学平衡图像题

2007 届高考化学复习

2

对于同一可逆反应，当外界条件一定时，该反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，或是正逆反应同时进行，只要反应物或生成物满足一定的配比，达平衡时，任何相同的组分的百分含量（体积、物质的量）均对应相同，这样的化学平衡互称为等效平衡。

相同温度、 相同容积 相同温度、相同压强

研究等效平衡的方法是：等效转换

等效平衡的基本标志

一、等效平衡的概念

3

二 .等效平衡的分类条件 反应特征 等效标志 转化方法 内在关系

恒 T 、V

m+n≠p+q 各种量完全相等或成比例

(1) 逆推还原法或归零法(2) 模拟容器法

等量 等效

恒 T 、P

m +n=p+q 等比 等效

才

即

说明 :1. 各种量相等或成比例是这些量 :体积分数、质量分数、浓度、物质的量、密度、平均摩尔质量；2.在恒温恒容条件下 ,各种量都完全相同 ,故也称”等同平衡”3. 在恒温恒容下 , 若反应为等体积变化 , 只要等比即等效 , 但如果

给出的标志是浓度相等 , 这时就必须为等量才等效4. 对于等体积反应 , 不管是恒温恒容或恒温压 , 只要等比即等效

4

等效平衡中常见比较的几个量m+n≠p+q

等温等体积 等温等压 两平衡中各量的关系

n%(v%)浓度 n密度M

相 等

相 等相 等

相 等相 等相 等

相 等相 等 相 等

成比例

5

等效平衡中常见比较的几个量m +n=p+q

等温等体积 等温等压 两平衡中各量的关系

n%(v%)浓度 n密度M

相 等相 等相 等

相 等相 等成比例成比例

成比例相等

成比例

6

SO2 a mol

O2 b mol

SO3 c mol

SO2 a mol

O2 b mol

SO3 c mol

SO2 K a mol

O2 kb mol

SO3 kc mol

平衡状态 (Ⅰ) 平衡状态 (Ⅱ) 平衡状态 (Ⅲ)

等同平衡

2SO2 (g)+O2 (g) 2SO3 （ g ）

倍比平衡

7

起始① (mol) 2 1 0平衡① (mol) x y z起始② (mol) 4 2 0

平衡② (mol) 2x? 2y ? 2z ?

2SO2 (g)+O2 (g) 2SO3 （ g ）

问题一 : 恒温恒压条件下等效平衡恒温恒压

8

SO2 xmolO2 ymolSO3 zmol

SO2 xmolO2 ymolSO3 zmol

恒温、恒压下按倍数加料起始①

平衡①

平衡②

SO2 2 molO2 1 molSO3 0 mol

起始②

VV

2V2V

SO2 xmolO2 ymolSO3 zmol

2SO2 (g)+O2 (g) 2SO3 （ g ）

SO2 2 molO2 1 molSO3 0 mol

SO2 2 molO2 1 molSO3 0 mol

SO2 2x molO2 2y molSO3 2z mol

9

起始① (mol) 2 1 0平衡① (mol) x y z起始② (mol) 4 2 0

平衡② (mol) 2x? 2y ? 2z ?

2SO2 (g)+O2 (g) 2SO3 （ g ）

问题二 : 恒温恒容条件下等效平衡恒温恒压

10

缩积方 向移动

起始②

?

2SO2 (g)+O2 (g) 2SO3 （ g ）

恒温、恒容下按倍数加料

起始①SO2 x mol O2 y mol

SO3 z mol

平衡状态①SO2 2 mol O2 1 mol SO3 0 mol

SO2 2 mol O2 1 mol SO3 0 mol

SO2 x mol O2 y mol

SO3 z mol

SO2 x mol O2 y mol

SO3 z mol

充入

SO2 2x mol O2 2y mol

SO3 2z mol

相当 于加压

平衡状态②

SO2 2 mol O2 1 mol SO3 0 mol

充入瞬时态

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[ 思考 ] 在恒温恒容下，按不同的投料方式进行反应，平衡后各体系内相同组分浓度是否对应相同 ？

三条途径最终达同一平衡

1 、 N2 + 3H2 2NH3

(1) 1mol 4mol 0mol

(2) 0mol 1mol 2mol

(3) 0.5mol 2.5mol 1mol

1mol (3+1)mol 0mol

(0.5+0.5)mol (2.5+1.5)mol 0mol

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2 、 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)

(1) 1mol 1mol 0 mol 0 mol

(2) 0 mol 0 mol 2 mol 2 mol

“ 一边倒” 2 mol    2 mol        0 mol   0

mol

(3) 0 mol 1 mol 1 mol 1 mo

l

“ 一边倒” 1mol    2 mol        0 mol   0

mol

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在定温定容的条件下，对于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，如通过可逆反应的化学计量数比换算成同一边物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效 .

1 、定温（ T）定容（ V）条件下的等效平衡

规律

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例 1 在一个固定体积的密闭容器中，加入 2molA 和 2molB ，发生如下反应：

2A （气） + 2B （气） 3C （气） + D （气），达到平衡时， C 的浓度为 Wmol/L, 若维持容器体积和温度不变 , 按下列配比作为起始物质达到平衡后 ,C 的浓度仍为 Wmol/L 的是（ ）

A 2molA+1molB+3molC+1molD

B 3molC+1molD+1molB

C 3molC+1molD

D 1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD

C

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2A （ g ） + 2B （ g ） 3C （ g ） + D （ g）

2mol 2mol 0mol 0mol

A 2mol 1mol 3mol 1mol

4mol 3mol 0mol 0mol

B 0mol 1mol 3mol 1mol

2mol 3mol 0mol 0mol

C 0mol 0mol 3mol 1mol

D 1mol 0.5mol 1.5mol 0.5mol

2mol 1.5mol 0mol 0mol

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例 2 ：一定温度下，往一固定容积密闭容器中，通入 1molNO2 发生如下反应：

2NO2(g) N2O4(g) ，达平衡时，再向容器内通入 1mol 的 NO2 ，重新达平衡后，与第一次平衡时相比， NO2 的体积分数（　　）

A 、不变 B 、增大　 C 、减小 D 、无法判断

C

思考 : 如果达平衡时，再向容器内通入的是1mol N2O4(g), 结论又如何呢 ?

17

例 3 在一固定容积的密闭容器中充入 2molA 和 1molB ，发生反应： 2A( 气 )+B( 气 ) xC( 气 ), 达到平衡后， C 的体积分数为 W% 。若维持容器体积和温度不变，按 0.6molA 、 0.3molB 和 1.4molC 为起始物质，达到平衡后， C 的体积分数仍为 W% ，则 x 值为（ ）

A 、 1 B 、 2 C 、 3 D 、 4

B C

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例 4 在一定温度下，把 2molSO2 和 1molO2 通入一个一定容积的密闭容器中，发生以下反应：

2SO2+O2 2SO3 ，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。现维持该温度不变，令 a 、 b 、c 分别代表初始加入的 SO2 、 O2 和 SO3 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，才能保证达到平衡时反应混合物中三种气体的含量仍跟上述平衡时的完全相同。请填写下列空白：

(1) 若 a=0 ， b=0 ，则 c= 。

(2) 若 a=0.5 ，则 b= ， c= 。

(3)a 、 b 、 c 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) ： ， 。

2

0.25 1.5

a+c=2 b+c/2=1

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例 5 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( 气 )+O2( 气 ) 2SO3 （气），平衡时 SO3 为 n mol 。相同温度下，分别按下列配比在相同体积的密闭容器中加入起始物质，平衡时 SO3 的物质的量大于 n mol 的是（ ）

A. 2mol SO2+1 molO2

B. 4molSO2+1molO2

C. 2molSO2+1molO2+2molSO3

D. 3molSO2+1molO2+1molSO3

C D

20

2 、定温（ T）定压（ P）条件下的等效平衡 在定温定容的条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只改变起始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边物质的物质的量比例与原平衡相同，则两平衡等效 .

规律

21

2 体积 N2

6 体积 H2

大气

例 6 、在一定温度下，把 2 体积 N2 和 6 体积 H2

通入一个带活塞的体积可变的容器中，活塞的一端与大气相通（如图所示）。容器中发生以下反应：

N2+3H2 2NH3 （放热），若达到平衡后，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分别代表初始加入的 N2 、 H2 和 NH3 的体积，如果反应达到平衡时，各物质的百分含量和体积与上述平衡时完全相同，那么

① 若 a=1 ， c=2 ，则 b= 。在此情况下，反应起始时将向 _______方向进行。

3

逆反应

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2 体积 N2

6 体积 H2

大气

例 6 、在一定温度下，把 2 体积 N2 和 6 体积 H2 通入一个带活塞的体积可变的容器中，活塞的一端与大气相通（如图所示）。容器中发生以下反应： N2+3H2 2NH3 （放热），若达到平衡后，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分别代表初始加入的 N2 、 H2 和 NH3 的体积，如果反应达到平衡时，各物质的百分含量和体积与上述平衡时完全相同，那么

② 若需规定起始反应向逆方向进行，则 C 的范围是 。

（ 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 _____________理由是 。

1<C(c)≤4

降温 降温平衡正向移动

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例 7： 如图所示，向 A中充入 1mol X和 lmo1 Y ，向 B 中充入 2mol X 和 2mol Y，起始 Va=Vb=a L，在相同温度和有催化剂的条件下，两容器中各自发生下列反应： X(g)+Y(g) 2Z(g)+W (g)； △H >0，达到平衡时， VA=1.2aL。则：

(1)反应开始时， B容器中化学反应速率 _______A容器中的化学反应速率 ( “填 大于” “ ” “ ”、 小于 或 等于 )；大于

24

例 7： 如图所示，向 A中充入 1mol X和 lmo1 Y ，向 B 中充入 2mol X 和 2mol Y，起始 Va=Vb=a L，在相同温度和有催化剂的条件下，两容器中各自发生下列反应： X(g)+Y(g) 2Z(g)+W (g)； △H >0，达到平衡时， VA=1.2aL。则： (2)A 容器中 X 的转化率为 ________ ，且 A 容器中 X 的转化率 ________B 容器中 X 的转化率； ( 填“大于”、“小于”或“等于” )；

40％大于

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(3)打开 K 一段时间达到新平衡时， A 的体积为 ____________(连通管中气体体积不计 ) 。

例 7： 如图所示，向 A中充入 1mol X和 lmo1 Y ，向 B 中充入 2mol X 和 2mol Y，起始 Va=Vb=a L，在相同温度和有催化剂的条件下，两容器中各自发生下列反应： X(g)+Y(g) 2Z(g)+W (g)； △H >0，达到平衡时， VA=1.2aL。则：

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A B

X(g)+Y(g) 2Z(g)+W (g)； △ H >0，

起始：1molX ， 1molY 2molX ， 2molY

平衡：

A B

3.6aL

(3)打开 K 一段时间达到新平衡时， A 的体积为 ____________(连通管中气体体积不计 ) 。2.6aL

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二、有关平衡的图像 ⑴分析方法和技巧 做到三看:

一看 :坐标的含义二看 :曲线的形状和走向三看 :曲线的起点、拐点和终点

⑵图像的类别① 时间与速率、浓度、物质的百分含量、混合气体的密度、混合气体的平均摩尔质量、物质的物质的量等等② 温度与物质的平衡浓度、反应物的转化率等③压强与物质的平衡浓度、反应物的转化率等

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V 正

V 逆

看图：化学平衡向什么方向移动？

V

时间

答：逆反应开始。

平衡向正反应方向移动。

答： 平衡向正反应方向移动。

29

2A(g) + B(g) 2C(g)

T2 P1

T1 P2

T1 P1

C%

t

P1 P2

正反应是 热反应 .

0

吸

30

0

浓度——平衡——时间曲线

A 或 B

C

时间

浓度

t1 t2 t3

此图在 t2 时，如果是加热，那么 Q 值是大于 0 ，还是小于 0？如果是减压，那么 m+n 与 p+q 的关系如何？

mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)+Q

31

练习

1 、下图是在其它条件一定时，反应 2NO+O2 2NO2+ Q （ Q>0) 中 NO 的最大转化率与温度的关系曲线。图中坐标有 A 、 B 、 C 、 D 、 E 5点，其中表示未达平衡状态且V 正 >V 逆的点是 。

AB

C

E

D

C点

NO

转化

率

T 0

32

2 、如图所示，图中 a 曲线表示 X(g) +Y(g) 2Z(g)+ W(s)+ Q 的反应过程，若使 a曲线变为b曲线，可采取的措施是（ ）

0

Z%

t

ab

A. 加入催化剂B. 增大 Y 的浓度C. 降低温度D. 增大体系压强

0

AD

33

图像题： 3 对于放热反应 2A(g) +B(g) 2C(g) 的下列图像正确的是（　　）A

C％100℃500℃

tA

v逆

v正v

PB

c(C)

t

有催化剂

无催化剂

C

100℃

10℃

A 的转化率

PD

34

图象题

B

4 对于达到平衡的可逆反应 : X+Y W+Z 增大压强则反应速率的变化图象如右下图所示。据此分析 X 、 Y 、 W 、 Z 的聚集状态是 （ ）

A.Z 、 W均为气态， X 、 Y 中有一种为气体

B. Z 、 W 中有一种为气体， X 、 Y均为气体

C. X 、 Y 、 Z均为非气体， W 为气体

D. X 、 Y均为气体， Z 、 W 皆为非气体

v

V （正）

V （正）

V （逆）

V （逆）

时间 t

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图象题5 已知某可逆反应：

m A( 气 )+ n B( 气 ) p C ( 气 )+ Q 在密闭容器中进行，右图表示在不同反应时间 t 时 ，温度 T 和压强 p 和反应物 B 在混合气体中的百分含量 B% 的关系曲线。由曲线分析，下列判断正确的是（ ）

A.T1 T﹤ 2 p1﹥p2 m+n﹥p Q﹥0

B. T1﹤T2 p1﹥p2 m+n﹥p Q﹤0

C. T1﹤T2 p1﹤p2 m+n﹤p Q ﹤ 0

D. T1﹥T2 p1﹤p2 m+n﹤p Q﹥0 0 t1 t2 t3 t

B%T1 P2

T2 P2

T2 P1

C

36

图象题6 已知反应 :3A( g ) + B( g ) C( s ) + 4D( g ) +

Q

下图中 a 、 b 表示一定条件下， D 的体积分数随时间 t 的变化情况，若要使曲线 b 变为曲线 a ，可采取的措施是（ ）

① 增大 B 的浓度②升高反应温度③缩小反应容器的体积④加入催化剂 A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ③④

D%

a b

时间 t

D

37

图象题7 、 m A( 固 )+ n B （气） p C （气） + Q

上述可逆反应在一定条件下反应， B 的体积分数B% 与压强的关系如右图所示，有关叙述正确的是（ ）

A. m + n p

B. n p

C. x点的状态时混合体系中 v 正 v 逆

D. x 点的状态比 y点的状态 混合体系中的反应速率快

• x

• y

压强

B% n pC