高二化学教案：化学平衡的移动教学案

3.在一密闭的容器中充入2 mol A和1 mol B发生反应：2A(g)+B(g) xC(g)，达到平衡后，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：0.6 mol、B：0.3 mol、C：1.4 mol充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为w%，则x的值为(　　)

A.只能为2 B.只能为3

C.可能为2，也可能为3 D.无法确定

答案　C

解析　这是一道关于在恒温恒容条件下的等效平衡问题，应该包括两种情况。若x等于3，则这一反应是一个前后气体体积不变的类型，因此只要满足第二种投料方式中按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比与第一种投料方式相等即可达到等效平衡。若x不等于3，则须满足第二种投料方式中通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量与第一种投料方式完全相等，才能使两平衡等效。

4.在一真空密闭容器中盛有1 mol PCl5，加热到200 ℃，发生反应：PCl5(g) PCl3(g)

+Cl2(g)，反应达到平衡时，PCl5在混合气体中的体积分数为m%，若在相同的温度和相同的容器中，起始时加入2 mol PCl5，反应达到平衡时，PCl5在混合气体中的体积分数为n%，则m和n的关系正确的是(　　)

A.m>n B.m

答案　B

解析　设计如下等效平衡模型：

在上述模型中，①和②互为等效平衡，平衡混合气体中PCl5的体积分数为m%。③达到平衡时，PCl5体积分数为n%，从②到③，由于增大压强，平衡向逆反应方向移动，所以，PCl5在平衡混合气体中的体积分数增大。即：n>m，B选项正确。

练方法技巧

5.一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：2A(g)+B(g) 3C(g)，若反应开始时充入2 mol A和2 mol B，达平衡后A的体积分数为a%。其他条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后A的体积分数小于a%的是(　　)

A.2 mol C

B.2 mol A和1 mol B

C.1 mol B和1 mol C

D.2 mol A、3 mol B和3 mol C

答案　C

解析　由于压强改变对平衡移动无影响，故平衡后A的体积分数只与起始加入的A、B物质的量之比有关。假设反应都向逆反应进行到底，按四种配比加入起始物质，可等效转换成起始加入A、B的物质的量之比为：

A.n(A)∶n(B)=2∶1 B.n(A)∶n(B)=2∶1

C.n(A)∶n(B)=1∶2 D.n(A)∶n(B)=1∶1

平衡后A的体积分数为a%时，起始加入的A、B物质的量之比为1∶1。若平衡后A的体积分数小于a%，则起始加入A、B的物质的量之比应小于1∶1。

点拨：等效平衡问题一般涉及的是气体参加的反应。解决问题时同学们容易出现下面两个错误：(1)忽略了反应条件对等效平衡的限制作用。(2)不注意反应类型的特殊性，即等体反应和非等体反应的等效平衡建立的限制条件是不同的。

6.已知：H2(g)+I2(g) 2HI(g)　ΔH<0。有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，相同温度下分别达到平衡。欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，应采取的措施是(　　)

A.甲、乙提高相同温度

B.甲中加入0.1 mol He，乙不变

C.甲降低温度，乙不变

D.甲增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2

答案　C

解析　0.2 mol HI相当于H2、I2各0.1 mol，所以甲、乙在题述情况下达到的平衡是等效的。A项，甲、乙提高相同温度，仍等效;B项，甲中加入0.1 mol He对反应无影响;C项，甲降低温度，平衡右移，HI的浓度增大;D项，甲增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2，平衡都向右移动，HI的浓度都增大。

点拨：任何一个可逆反应体系，在相同条件下从不同的状态开始，只要达到平衡时的条件(温度、压强、浓度)完全相同，则可以形成等效平衡。我们在解题中若遇到将两个状态进行比较这类问题，可以“虚拟”一个中间过程，如一个容器、一个隔板等，然后再进行比较。

综合拓展

7.某温度下，密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，使之反应合成NH3，平衡后，测得NH3的体积分数为n0，如果温度不变，只改变起始加入量，使反应平衡后NH3的体积分数为n0，若N2、H2、NH3的物质的量分别用x、y、z表示。

Ⅰ.恒温恒容条件下

①若x=0，y=0，则z=________。

②若x=0.75 mol，则y=______，z=________。

③x、y、z满足的一般条件是______________________________________________。

Ⅱ.恒温恒压条件下，上述结论又如何?

答案　Ⅰ.①2 mol　②2.25 mol　0.5 mol

③2x+z=2,2y+3z=6

Ⅱ.①z为大于0的任意值　②2.25 mol　z为任意值

③x∶y=1∶3，z为任意值，或x或y均等于0，z为大于0的任意值。

解析　本题起始状态不同，但最终NH3的百分含量相同，即最终各平衡是等效的。恒温恒容条件下，“一边倒”后，对应的各物质的物质的量相等即可，例如“左倒”后，都是1 mol N2和3 mol H2，故①x=0，y=0，则z=2 mol;②若x=0.75 mol，则y=2.25 mol，z=0.5 mol;③“左倒”后，生成的N2为z2 mol，生成的H2为3z2 mol，所以x+z2=1，y+3z2=3。还可以用原子守恒：2x+z=2(N守恒);2y+3z=6(H守恒)。恒温恒压下，“一边倒”后，求得N2、H2物质的量之比为1∶3即可。因为N2、H2、NH3的计量数之比为1∶3∶2，所以x=0，y=0，则z为大于0的任意值;x=0.75 mol，则y=2.25 mol，z为任意值;x∶y=1∶3;z为任意值，若x与y均等于0，z为大于0的任意值。

8.在恒温容器中加入1 mol N2和3 mol H2，达到平衡时NH3的体积分数为m%。若N2、H2、NH3的起始加入量分别为x mol、y mol、z mol，达到平衡时NH3的体积分数仍为m%。

(1)该容器恒容，则x、y、z应满足的关系是

________________________________________________________________________。

(2)该容器恒压，则x、y、z应满足的关系是

________________________________________________________________________，

设前者达到平衡时生成NH3 a mol，则后者达到平衡时生成NH3________mol(用a、x、z表示)。

答案　(1)x+z/2=1且y+3z/2=3

(2)(2x+z)/(2y+3z)=1/3　(x+z/2)a mol

解析　解法一：极限法

N2　　　+　　3H2　 　2NH3

起点1: 1 mol 3 mol 0

起点2: x mol y mol z mol

逆推： (x+z/2) mol (y+3z/2) mol 0

(1)根据题意，两起点达到平衡时，NH3的量相等，而化学平衡的建立只与条件(温度、浓度、压强)有关，与途径无关，故将起点2“推回”至与起点1相同时(即将z mol NH3完全分解，如上所示)，N2与H2的量应分别与起点1完全相同，这样两者达到平衡时N2、H2、NH3的量才完全相同，故x、y、z应满足的关系如下：x+z/2=1且y+3z/2=3。

(2)根据题意，两起点达到平衡时，NH3的物质的量分数相等，故只需“一边推”后，两者的投料比相等即可，故x、y、z应满足的关系如下：

1 mol∶3 mol=(x+z/2)mol∶(y+3z/2)mol

即：(x+z/2)mol/(y+3z/2)mol=1/3

因为“一边推”后，后者的N2为前者的(x+z/2)倍，故平衡时生成的NH3也为前者的(x+z/2)倍，即(x+z/2)a mol

解法二：原子守恒法

(1)因为起点1与起点2达到平衡时各组分的量分别相等，故各原子的物质的量也应分别相等，利用原子守恒有：

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