1．等效平衡含义
在一定条件下(等温等容或等温等压)，对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同。
2．等效平衡原理
由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关。因而，同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同，则可形成等效平衡。
3．等效平衡规律
等效类型 | ① | ② | ③ |
条件 | 恒温、恒容 | 恒温、恒容 | 恒温、恒压 |
反应的特点 | 任何可逆反应 | 反应前后气体分子数相等 | 任何可逆反应 |
起始投料 | 换算为化学方程式同一边物质；其“量”相同 | 换算为化学方程式同一边物质；其“量”符合同一比例 | 换算为化学方程式同一边物质；其“量”符合同一比例 |
平 衡 特 点 | 质量分数(w%) | 相同 | 相同 | 相同 |
浓度(c) | 相同 | 成比例 | 相同(气体) |
物质的量(n) | 相同 | 成比例 | 成比例 |
可简记为：
“恒温恒容条件下，气体体积有变化，极端折算定量加，其他情况定比例。”
1．在恒温恒容条件下，可逆反应：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(g)ΔH＝－Q1 kJ/mol(Q1>0)，起始物质的量如表所示：
序号 | A | B | C | D |
① | 2 mol | 1 mol | 0 | 0 |
② | 4 mol | 2 mol | 0 | 0 |
③ | 1 mol | 0.5 mol | 1.5 mol | 0.5 mol |
④ | 0 | 1 mol | 3 mol | 1mol |
⑤ | 0 | 0 | 3 mol | 1 mol |
上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？
答案：①③⑤互为等效平衡。表现在达到平衡后物质的量、质量、体积、物质的量浓度、组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同。
2．在恒温恒容条件下，可逆反应：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(s)起始物质的量如下表所示：
序号 | A | B | C | D |
① | 2 mol | 1 mol | 0 | 0 |
② | 4 mol | 2 mol | 0 | 0 |
③ | 1 mol | 0.5 mol | 1.5 mol | 0.5 mol |
④ | 0 | 1 mol | 3 mol | 1mol |
⑤ | 0 | 0 | 3 mol | 1 mol |
上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？
答案：①②③⑤互为等效平衡。表现在达到平衡后组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同。
3．在恒温恒压条件下，可逆反应2A(g)＋B(g)=3C(g)＋D(g)起始物质的量如下表所示：
序号 | A | B | C | D |
① | 2 mol | 1 mol | 0 | 0 |
② | 4 mol | 2 mol | 0 | 0 |
③ | 1 mol | 0.5 mol | 1.5 mol | 0.5 mol |
④ | 0 | 1 mol | 3 mol | 1mol |
⑤ | 0 | 0 | 3 mol | 1 mol |
上述反应达到平衡后，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？
答案：①②③⑤互为等效平衡。表现在达到平衡后物质的量浓度、组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同。
恒温恒容条件下等效平衡的应用
1．在一恒定容积的容器中充入4 mol A和2 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%。若维持容积和温度不变，按1.2 mol A、0.6 mol B和2.8 mol C为起始物质，达到平衡后，C的体积分数仍为w%，则x的值为()
A．只能为2B．只能为3
C．可能为2，也可能为3 D．无法确定
解析：选C 根据等效平衡原理，若反应为前后气体体积变化的反应，可认为A物质由4 mol改变为1.2 mol，即Δn(A)＝4 mol－1.2 mol＝2.8 mol，Δn(C)＝2.8 mol，此时x＝2符合题意；若为反应前后气体体积不变的反应，即x＝3时，只要加入量n(A)∶n(B)＝2∶1即可，符合题意。
命题角度二 恒温恒压条件下等效平衡的应用
2．在恒温、恒压和使用催化剂的条件下，已知：在容积可变的密闭容器中，充入1 L含3 mol H2和1 mol N2的混合气体，反应达平衡时有a mol NH3生成，N2的转化率为b%。
(1)若在恒温、恒压和使用催化剂的条件下，在体积可变的密闭容器中充入x mol H2和y mol N2，反应达平衡时有 3a mol NH3生成，N2的转化率仍为b%。则x＝________；y＝________。
(2)在恒温、恒压和使用催化剂的条件下，设在体积可变的密闭容器中充入x mol H2，y mol N2和z mol NH3，若达平衡时N2转化率仍为b%，则x、y的关系为________；z的取值范围为________。
解析：(1)N2的转化率不变，说明与原平衡为等效平衡，恒压时只需符合原投料比即可，所以x＝9，y＝3。
(2)平衡与原平衡为等效平衡，在恒压下，只要x∶y＝3∶1即可，加入NH3，相当于使N2和H2的起始投料分别增加了0.5z 和1.5z，但在恒压时对平衡状态无影响，故z的取值范围为任意非负数。
答案：(1)93(2)x＝3yz≥0
命题角度三 等温、等容，等温、等压条件下等效平衡的比较应用
3．(2014·江西抚州四校联考)有甲、乙两容器，甲容器容积固定，乙容器容积可变。一定温度下，在甲中加入2 mol N2、3 mol H2，反应N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)达到平衡时生成NH3的物质的量为m mol。
(1)相同温度下，在乙中加入4 mol N2、6 mol H2，若乙的压强始终与甲的压强相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为________mol(从下列各项中选择，只填序号，下同)；若乙的容积与甲的容积始终相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为________mol。
A．小于m B．等于m
C．在m～2m之间 D．等于2m
E．大于2m
(2)相同温度下，保持乙的容积为甲的一半，并加入1 mol NH3，要使乙中反应达到平衡时，各物质的体积分数与上述甲容器中达到平衡时相同，则起始时应加入________mol N2和________mol H2。
解析：(1)由于甲容器定容，而乙容器定压，它们的压强相等，达到平衡时，乙的容积应该为甲的两倍，生成的NH3的物质的量应该等于2m mol。当甲、乙两容器的体积相等时，相当于将建立等效平衡后的乙容器压缩，故乙中NH3的物质的量大于2m mol。
(2)乙的容积为甲的一半时，要建立与甲一样的平衡，只有乙中的投入量是甲的一半才行，故乙中应该投入N2为(1－0.5) mol＝0.5 mol，H2为(1.5－1.5) mol＝0 mol。
答案：(1)DE(2)0.50
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