等效平衡三规律

等效平衡三规律
一．什么是等效平衡？
对于相同条件下的同一可逆反应，只要起始时加入物质的量不同，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。
二．.等效平衡形成的原因是什么？
因为化学平衡状态只与平衡条件有关，而与建立平衡的途径无关,所以，同一可逆反应，无论从什么状态开始，只要达到平衡时的条件（浓度、温度、压强等）完全相同，就可形成等效平衡。
三．等效平衡三规律：
规律一：恒温恒容下，对于任何（无论反应前后气体分子数是否相同）可逆反应，如果起始加入物质的物质的量不同，按化学方程式中的的化学计量关系折算成同一方向的物质（即“一边倒”）后，各组分的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效，平衡时，同种组分的体积分数、物质的量浓度、物质的量均相同。
如： mA(g)+nB(g)≒pC(g)+qD(g)
① mmol nmol 0 0
② 0 0 pmol qmol
上述两种情况投料不同，但是，将②中投料“左边倒”后，四种物质的物质的量均同①相同，因此，两种情况可达到等效平衡，平衡时，同种组分（如A）的体积分数、物质的量浓度、物质的量均相同。
规律二：恒温恒压下，对于任何（无论反应前后气体分子数是否相同）可逆反应，如果起始加入物质的物质的量不同，按化学方程式中的的化学计量关系“一边倒”后，各组分的物质的量之比与原平衡相同，则两平衡等效，平衡时同种组分的体积分数、物质的量浓度相同，但物质的量不同。
mA(g)+nB(g)≒pC(g)+qD(g)
① mmol nmol 0 0
② 0 0 0.5pmol 0.5qmol
③ 0.1mmol 0.1nmol 0.2 pmol 0.2qmol

三种情况投料不同，但②、③两种情况“左边倒”后，n(A)：n(B)均同①相同，因此，三种情况可达到等效平衡，平衡时，同种组分（如A）的物质的量浓度、体积分数相同，但物质的量不同。
规律三：恒温恒容下，对于反应前后气体分子数相同的可逆反应，如果起始加入物质的物质的量不同，按化学方程式中的的化学计量关系“一边倒”后，各组分的物质的量之比与原平衡相同，两平衡等效,平衡时，同种组分的体积分数相同，但物质的量浓度、物质的量均不相同。
如： H2 (g) + I2(g) ≒ 2IH(g)
① 1mol 1mol 0
② 0 0 4mol
③ 0.5mol 0.5mol 0
上述三种情况投料不同，但是，将②中投料“左边倒”后，三种情况下n(H2)和n(I2)的比值相同，②可认为①容积减半（压强加倍）得到；③可认为①容积加倍（压强减半）得到，压强改变平衡不移动，所以，三种情况可达等效平衡。三种情况达到平衡时，同种组分(如H2)的体积分数相同，物质的量及物质的量浓度不相同。
例1． 有甲、乙两个容积相等的恒容密闭容器，向甲容器中通入6molA和2molB，向乙容器中通入1.5molA、0.5molB和3molC，将两容器的温度恒定在770K，使反应
3A(g)+B(g) ≒xC(g)达到平衡，此时，测得甲、乙两容器中C的体积分数都是0.2，试回答下列有关问题：
（1） 若平衡时，甲、乙两容器中A的物质的量相等，则x=______；若平衡时甲、乙两容器中A的物质的量不相等，则x=______。
（2） 平衡时甲、乙两容器中A、B的物质的量之比是否相等？____（填“相等”或“不相等”），平衡时甲中A的体积分数为________。
（3） 若平衡时两容器中的压强不相等，则两容器中压强之比为_________。
<解析> (1).平衡时C的体积分数相同，A的体积分数也相同。因为恒容密闭容器，若A的物质的量相同，符合规律一，两种投料“一边倒”后同种物质物质的量相同，求得x=2;若A的物质的量不相等，则符合规律三，即反应前后气体分子数相同，此时x=3。
(2).因两容器按化学计量数比投料，反应按化学计量数进行，平衡时两容器中A、B的物质的量之比相等。A的体积分数为（1-0.2）×3/4=0.6。
(3)．若平衡时两容器中的压强不相等，符合规律三，该反应反应前后气体分子数相同，由阿佛加德罗定律可知P（甲）:P(乙)=（6mol+2mol）:(1.5mol+0.5mol+3mol)=8:5
例2. 恒温、恒压下，在一个可变容积的密闭容器中发生如下反应：A(g)+B(g)≒C(g)
开始时放入1molA和1molB,达到平衡后，生成amolC。(1)若开始时放入3molA和3molB,达到平衡后，生成C的物质的量为____mol。 （2）若开始时放入xmolA、2molB和1molC，达到平衡后，A和C的物质的量分别是ymol和3amol，则x=____,y=_____.
<解析> 因为是恒温恒压，由规律二可知，（1）和题设投料比相同，最终达等效平衡。
(1)：由规律二可知，平衡时，各组分浓度同题干条件平衡时相同，但体积是题干条件平衡时的三倍，所以，C的物质的量为3amol。
（2）：因最终C的物质的量相同，所以（2）和（1）是等效平衡。由规律二可知（2）中相当于放入3molA和3molB,故x+1=3，即x=2；y=3-3a。
《综合练习》
1.在一容积恒定的密闭容器中充入2molA和1molB发生反应2A(g)+B(g)≒xC(g),达平衡后，C的体积分数为w%;若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量A:0.6mol,B:0.3mol,C:1.4mol充入容器，达到平衡后，C的体积分数为w%，则x的值为 ( )
A:1; B:2; C:3; D:4
2. 恒温恒容下，有反应2A(g)+2B(g)≒C(g)+3D(g)，现从两条途径分别建立平衡。
途径Ⅰ:A、B的起始浓度均为2mol/L。途径Ⅱ：C、D的起始浓分别为2mol/L和6mol/L,
下列叙述错误的是 （ ）
A. 平衡时，体系内混合气体的百分组成相同
B. 平衡时，途径Ⅰ所得各组分浓度为途径Ⅱ所得各组分浓度的一半
C. 平衡时，途径Ⅰ的反应速率v(A)等于途径Ⅱ的反应速率v(A).
D. 平衡时，途径Ⅰ所得混合气体密度为途径Ⅱ所得混合气体密度的一半。
3.已知T0C、PkPa时，容积为VL的密闭容器中充有1molA和1molB。保持恒温、恒压，
反应A(g)+B(g)≒C(g)达到平衡时，C的体积分数为40%，试回答下列问题：
（1）欲使温度、压强在上述条件下不变，在密闭容器中充入2molA和2molB，则达平衡时，容器容积为_____，C的体积分数_____.
(2)若另选一容积固定不变的密闭容器，仍控制温度为T0C，使1molA和1molB反应达平衡时C的体积分数仍为40%，则该密闭容器的容积为_____.
参考答案：
1. B（反应前后气体分子数不同），C（反应前后气体分子数相同）
2. C 3．（1）10V/7（L）;40% (2) 5V/7（L）<提示>由题意：在题设条件下，2moL气体所占体积是VL。平衡时，n(C)=4/7 moL,n(A)=n(B)=3/7 moL, n(总)=10/7 moL, 所占体积应是5V/7 L。
（1）反应物物质的量加倍，又因是恒温恒压，同题设条件达等效平衡，所以，平衡时C的体积分数仍为40%；但n(总)=20/7 moL，所占体积是10V/7 L。
（2）（略）