高二化学《化学平衡的移动》教案(9)
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：
2x＋z＝1×2(N原子守恒)
2y＋3z＝3×2(H原子守恒)
(2)因为起点1与起点2达到平衡时各组分的体积分数分别相等，故各原子的物质的量之比也应分别相等，故：
起点1中：n(N)/n(H)＝(1×2)/(3×2)＝1/3
起点2中：n(N)/n(H)＝(2x＋z)/(2y＋3z)得(2x＋z)/(2y＋3z)＝1/3
又因为后者N原子是前者N原子的(2x＋z)/2倍，所以生成NH3为(x＋z/2)a mol。
