等效平衡问题的基本模型与例题
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分等效平衡专题(知识点+经典例题讲评)等效平衡专题【教学目标】1.理解等效平衡的定义;2.熟悉等效平衡的条件;3.学以致用。
【重点难点】等效平衡的判断。
【知识点+例题讲评】一、什么是等效平衡在一定条件下,对一可逆反应,起始时加入物质的物质的量不同,而达到化学平衡时,同种物质的含量相同,这两个平衡叫做等效平衡。
具体分析如下:1、一定条件指一定的温度、压强、体积以及反应前后气体总体积是否变化。
关于等效平衡的条件有以下几种情况:(1)AV^O,恒温恒容,极值等量即等效。
(2)AV^O,恒温恒压,极值等比即等效。
(3)AV=0,恒温恒容或恒温恒压,极值等比即等效。
AV工0是指反应前后气体总体积发生变化的反应。
AV=0是指反应前后气体总体积不发生变化的反应。
2、含量相同指质量分数相同、物质的量分数相同、体积分数相同。
百分含量,将质量分数、物质的量分数、体积分数换算为百分数。
3、等效指效果相同,起始时加入物质的物质的量不同,而达到化学平衡时,同种物质的含量相同。
具体有下面三种情况:①两平衡中同种物质百分含量相同、物质的量相同、物质的量浓度相同。
②两平衡中同种物质百分含量相同、物质的量浓度相同,物质的量与反应物同比例。
③两平衡中同种物质百分含量相同,物质的量、物质的量浓度分别与反应物同比例。
4、等效平衡研究的对象:有气体参加的可逆反应。
二、等效平衡举例1、A V M0,恒温恒容,极值等量即等效。
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)①2mol1mol0②002mol将②中2molSO3按计量系数折算成反应物SO2和O2,SO2为2mol,O2为lmol,和①中2molSO2、lmol02完全相同,相当于①和②的起始用量相同,两个反应达到平衡后必定是等效平衡。
或将①中2molSO2、分等效平衡专题(知识点+经典例题讲评)1molO2按计量系数折算为生成物S03,也是2mol,相当于①和②的起始用量也相同,两个反应达到平衡后必定是等效平衡。
高中化学专题—等效平衡详解一、概念。
在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下,同一可逆反应体系,不管是从正反应开始,还是从逆反应开始,(体积分数、物质的量分数等)均相同,这样的化学平衡互在达到化学平衡状态时,任何相同组分的百分含量....称等效平衡(包括“全等等效和相似等效”)。
(体积分数、物质的量分数等)一定相同理解:(1)只要是等效平衡,平衡时同一物质的百分含量....(2)外界条件相同:通常可以是①恒温、恒容,②恒温、恒压。
(3)平衡状态只与始态有关,而与途径无关,(如:①无论反应从正反应方向开始,还是从逆反应方向开始②投料是一次还是分成几次③反应容器经过扩大—缩小或缩小—扩大的过程,)比较时都运用“一边倒”倒回到起.........进行比较。
始的状态....二、分类(一)全等等效和相似等效1、全等等效:一边倒后要和标准状态数值完全相同才能等效,达到平衡后,w%(百分含量,如质量分数、体积分数、物质的量分数等)、n(物质的量)、m(质量)、V(体积)等量完全相同。
2、相似等效:一边倒后和标准状态数值成比例就可以等效,达到平衡后,w%一定相同,但n、m、V等量不一定相同但一定成比例。
(二)具体分析方法针对反应mA(g)+n B(g)pC(g)+ qD(g),1、若m + n =p + q,则无论恒温恒容还是恒温恒压,都满足相似等效。
例:对于反应H2(g)+ I2(g)2HI(g),在某温度下,向某一密闭容器中加入1molH2和1molI2,平衡时HI的浓度为a,HI的物质的量为b,则(1)若保持恒温恒容,开始时投入_______molHI,与上述情况等效(2)若保持恒温恒压,开始时投入_______molHI,与上述情况等效(3)若保持恒温恒容,开始时投入0.5molH2,还需要加入_______mol I2和_______molHI,与上述情况等效(4)若保持恒温恒压,开始时投入4molHI,则平衡时,HI的浓度为_______,物质的量为_______2、若m + n ≠p + q,(1)若恒温恒容,则满足全等等效;(2)若恒温恒压,则满足相似等效。
等效平衡专题练习一、等效平衡概念等效平衡是指在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下,只是起始加入情况不同的同一可逆反应达平衡后,任何相同组分的体积分数或物质的量分数均相等的平衡。
在等效平衡中,有一类特殊的平衡,不仅任何相同组分X的含量(体积分数、物质的量分数)均相同,而且相同组分的物质的量均相同,这类等效平衡又称为同一平衡。
同一平衡是等效平衡的特例。
如,常温常压下,可逆反应:2SO2 + O22SO2①2mol 1mol 0mol②0mol 0mol 2mol③0.5mol 0.25mol 1.5mol①从正反应开始,②从逆反应开始,③从正逆反应同时开始,由于①、②、③三种情况如果按方程式的计量关系折算成同一方向的反应物,对应各组分的物质的量均相等(如将②、③折算为①),因此三者为等效平衡二、等效平衡规律判断是否建立等效平衡,根据不同的特点和外部条件,有以下几种情况:①在恒温、恒容条件下,对于反应前后气体分子数改变的可逆反应,改变起始时加入物质的物质的量,通过化学计量数计算,把投料量换算成与原投料量同一则物质的物质的量,若保持其数值相等,则两平衡等效。
此时,各组分的浓度、反应速率等分别与原平衡相同,亦称为同一平衡。
②在恒温、恒容条件下,对于反应前后气体分子数不变的可逆反应,改变起始时加入物质的物质的量,通过化学计量数计算,把投料量换算成与原投料量同一则物质的物质的量,只要物质的量的比值与原平衡相同则两平衡等效。
此时,各配料量不同,只导致其各组分的浓度反应速率等分别不同于原平衡,而各组分的百分含量相同。
③在恒温、恒压下,不论反应前后气体分子数是否发生改变,改变起始时加入物质的物质的量,根据化学方程式的化学计量数换算成同一则物质的物质的量只要物质的量之比与原平衡相同,则两平衡等效。
此时的情形与(2)相似。
例题、【2003年江苏高考试题】恒温、恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下反应:A(g)+B(g) C(g)(1)若开始时放入1 mol A和1 mol B,到达平衡后,生成a mol C,这时A的物质的量为 mol。
专题一、等效平衡问题1、定义:在一定条件下〔定温定容或定温定压〕,对同一可逆反响,由于起始有关物质的量“相当〞,无论从正反响开场还是从逆反响开场,均可到达平衡,且任何组分的含量〔通常为百分含量〕一样,这样的平衡互称为等效平衡。
2、等效平衡的类型及建立等效平衡的条件(1)定温定容条件下的等效平衡①对于反响前后气体分子数不等..的可逆反响,只改变起始参加物质的情况,如通过可逆反响的化学计量数比换算成同一边物质的量与原平衡一样〔即投入物料量一样,那么两平衡等效。
②对于反响前后气体分子数不变..的可逆反响,只要反响物〔或生成物〕的物质的量的比例..与原平衡一样,那么两平衡等效。
(2)定温定压条件下的等效平衡在定温定压下,改变其事实起始时参加物质的物质的量,只要按化学计量数比换算成同一边物质的量之比..与原平衡一样,那么到达平衡后与原平衡等效。
3、等效平衡的解题思路〔1〕分析是否属于等效平衡问题〔2〕属何种类型的等效平衡〔3〕选择建立平衡的条件〔极值法〕4、例题例1、在一个固定体积的密闭容器中,保持一定浓度,进展以下反响:4A(g)+5B(g) 4C(g)+6D(g),参加4molA和5molB时,反响进展到一定程度时,反响混合物就处于平衡状态,现在该容器中,保持温度不变,令a,b,c,d分别代表初始参加的A,B,C,D的物质的量,如果a,b,c,d取不同的数值,它们必须满足一定关系,才能保证到达平衡时,反响混合物中几种物质的百分含量仍跟上述平衡时完全一样,请填写以下空白:〔1〕假设a=0,b=0, 那么c= ,d= .〔2〕假设a=1,那么b= ,c= ,d=〔3〕a,b,c,d取值必须满足的一般条件是〔请用方程式表示,其中一个只含a和c,另一个只含b和c〕: , .例2、在固定体积的密闭容器中,参加2molA,1molB,发生反响:A(g)+B(g)2C(g)到达平衡时,C的质量分数为ω%,在一样条件下按以下情况充入物质到达平衡时C的质量分数仍为ω%的是〔〕A.2molCB.3molCC.4molA,2molBD.1mola,2molC5、练习〔1〕在t℃时,向一容积不变的密闭容器内放入1molA和1molB,发生如下反响:A(g)+B(g)C(g)+2D(g).到达平衡时C的含量m%,保持温度不变,假设按以下配比将物质放入容器中,到达平衡时,C的含量仍为m%的是〔〕A.1molA和2molBB.2molD,1molA和1molBC.1molC和2molD(2) 在一定条件下,向一带活塞的密闭容器内充入2molSO2和1molO2,发生以下反响:2 SO2(g)+O2(g)2SO3(g),到达平衡后改变以下条件,SO3气体平衡浓度不改变的是〔〕A.保持温度和容器体积不变,充入1mol SO3B. 保持温度和容器压强不变,充入1mol SO3C. 保持温度和容器压强不变,充入1mol O2D. 保持温度和容器压强不变,充入1mol Ar(3)在一恒定的容器中充入2molA和1molB发生反响:2A(g)+B(g) xC(g)到达平衡后,C的体积分数为a%;假设维持容器的容积和温度不变,按起始物质的量A为0.6mol, B为0.3mol, C为1.4mol充入容器中,到达平衡后,C的体积分数仍为a%,那么x的值为〔〕(4)Ⅰ.在一个固定体积的密闭容器中2molA和1molB发生反响2A(g)+B(g)3C(g) +D(g), 到达平衡时,C的浓度为Wmol/L维持容器体积和温度不变,按以下四种配比作为起始物质,到达平衡后,假设C的浓度仍为Wmol/L,该配比是〔〕A.4molA+2molBB.3molC+1molD+1molB+2molAC.3molC+1molD+1molBD.3molC+1molDⅡ.①假设题中改为1molA,0.5molB,1.5molC,0.5molD作为起始物质,到达平衡后,C的浓度是否仍为Wmol/L?②假设题中A为0.5mol/L,B为0.25mol,那么C为mol,D为 mol作为起始物质时,到达平衡后,C的浓度仍为Wmol/L.③假设题中改为amolA,bmolB,cmolC,dmolD作为起始物质,到达平衡后,C的浓度如果仍为Wmol/L,那么a与c,b与d分别满足什么关系:、(5)Ⅰ.恒温恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下反响:A(g)+B(g)C(g)(1)假设开场时放入1molA和1molB,到达平衡后,生成amolC,这时A的物质的量为mol.(2)假设开场时放入3molA和3molB,到达平衡后,生成C的物质的量为mol.(3)假设开场时放入xmolA,2molB和1molC,到达平衡后,A和C的物质的量分别是ymol和3amol,那么x= mol,y= mol.平衡时,B的物质的量〔选一个编号〕(甲)大于2mol (乙)等于2mol(丙)小于2mol (丁)可能大于、等于或小于2mol 作出此判断的理由是(3)假设在〔3〕的平衡混合物中再参加3molC,待再次到达平衡后,C的物质的量分数是Ⅱ.假设维持温度不变在一个与〔1〕反响前起始体积一样、且容积固定的容器中发生上述反响。
等效平衡等效平衡问题是指利用等效平衡(相同平衡或相似平衡)来进行的有关判断和计算问题,即利用与某一平衡状态等效的过渡平衡状态(相同平衡)进行有关问题的分析、判断,或利用相似平衡的相似原理进行有关量的计算。
所以等效平衡也是一种思维分析方式和解题方法。
这种方法往往用在相似平衡的计算中。
目录1概念2条件2.1 在恒温、恒容下2.2 在恒温、恒压下3分类判断4注意事项5分类6等效平衡7例题解析1.概念概念是解题的基石。
只有深入理解概念的内涵和外延,才能在解题中触类旁通,游刃有余。
人教版教材对等效平衡概念是这样表述的:“实验证明,如果不是从CO和H2O(g)开始反应,而是各取0.01molCO2和0.01molH2,以相同的条件进行反应,生成CO和H2O(g),当达到化学平衡状态时,反应混合物里CO、H2O(g)、CO2、H2各为0.005mol,其组成与前者完全相同(人教版教材第二册(必修加选修)第38页第四段)。
”这段文字说明了,化学平衡状态的达到与化学反应途径无关。
即在相同的条件下,可逆反应无论从正反应开始还是从逆反应开始,还是从既有反应物又有生成物开始,达到的化学平衡状态是相同的,平衡混合物中各组成物质的百分含量保持不变,也就是等效平衡。
由上叙述可知,相同平衡、相似平衡和等效平衡是不同的,相同平衡是指有关同一平衡状态的一类计算,相似平衡是指几个不同但有着比值关系的平衡的一类计算,而等效平衡则是利用平衡等效来解题的一种思维方式和解题方法。
2.条件建立相同平衡或相似平衡与外界条件有关,一是恒温恒容,二是恒温恒压。
在恒温、恒容下(方程式前后系数之和不同时)只要能使各物质的初始物质的量分别相等,就可以建立相同平衡。
即两平衡的关系是相等关系。
两个平衡的所有对应平衡量(包括正逆反应速率、各组分的物质的量分数、物质的量浓度、气体体积分数、质量分数等)完全相等。
(方程式前后系数之和相同时)只要能使各物质初始物质的量之比相等就可以建立相似平衡。
等效平衡的问题及解答一.基本概念:相同条件下,同一可逆反应体系中,不管从正反应开始,还是从逆反应开始,达到平衡时,任何物质的百分含量(浓度、质量分数、体积分数等)都保持不变的化学平衡互称等效平衡。
等效平衡是运用平衡思想处理特殊化学平衡问题的一种思维分析方式和解题方法。
正确、深入地理解等效平衡,有助于我们对化学平衡的深入认识,更有效地解决有关化学平衡问题。
二.判断方法与方法指导:使用极限转化(归零)的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物,然后观察有关物质的数量是否相当。
(解等效平衡的题,有一种基本的解题方法——极限转换法。
由于等效平衡的建立与途径无关,不论反应时如何投料,都可以考虑成只加入反应物的“等效”情况。
所以在解题时,可以将所加的物质“一边倒”为起始物质时,只要满足其浓度与开始时起始物质时的浓度相同或成比例,即为等效平衡。
但是,要区分“浓度相同”或“浓度成比例”的情况,必须事先判断等效平衡的类型。
有了等效平衡类型和条件的判断,就可以采用这种“一边倒”的极限转换法列关系式了。
)1.对于一般可逆反应,在恒温、恒容条件下建立平衡,改变起始时加入物质的物质的量,如果能够按化学计量数换算成同一边的物质的物质的量与原平衡相同,则两平衡等效。
例1.一可逆反应:2A(g)+3B(g)=x C(g)+4D(g),若按下列两种配比,在同温、同体积的密闭容器中进行反应。
有(1)0.8mol A,1.2mol B,1.2mol C,2.4mol D(2)1.4mol A,2.1mol B,0.6mol C,1.2mol D达到平衡后,C的质量分数相同,则x的值为(B )A. 1B. 2C. 3D. 42.在恒温、恒压下,改变起始时加入物质的物质的量,只要按化学方程式系数比换算成同一边物质的物质的量之比与原平衡相同,两平衡等效。
如合成氨反应:按下列三条途径建立的平衡为等效平衡:(H2) (N2) (NH3)Ⅰ. 3mol 1mol 0molⅡ. 0mol 0mol 2molⅢ. 3nmol nmol xmol (x≥0)例2.在恒温、恒压下,有下列气体反应分别从两条途径进行2A(g)+2B(g)C(g)+3D(g) Ⅰ. 2mol 2mol 0 0Ⅱ. 0 0 2mol 6mol下列叙述正确的是(A D )A.Ⅰ、Ⅱ两条途径最终达到平衡时,体系内混合气体的百分组成相同B.Ⅰ、Ⅱ两条途径最终达到平衡时,体系内混合气体的百分组成不同C.达到平衡时,Ⅰ途径所用的时间与Ⅱ途径所用的时间相同D.达到平衡时,Ⅰ途径混合气体密度等于Ⅱ途径混合气体的密度[小结] 若恒温、恒容,则3n+3x/2=3, n+x/2=1 ;若恒温、恒压,则(3n+3x/2) ︰(n+x/2)=3︰1 。
高考化学等效平衡知识点在化学学科中,平衡反应是一个重要的概念。
学生在高考中经常会遇到与平衡反应相关的问题,其中包括等效平衡。
本文将介绍高考化学中与等效平衡相关的知识点,包括基本概念、计算方法以及常见的例题分析。
一、等效平衡的基本概念等效平衡是指在化学反应中,考虑到反应物的种类或比例改变而得到的一个新的平衡。
这个新平衡与原平衡之间没有本质的区别,只是组分的表示方式不同。
以一个简单的例子进行说明。
假设我们有一个平衡反应:2A + 3B⇌ C + D。
这个反应的原平衡常数Kc为0.5。
如果我们将反应中的物质A和物质B的数量各自减半,即A和B的浓度都变为原来的一半,那么新得到的平衡仍然满足化学方程式,只是反应物和生成物的系数会发生变化。
新平衡的方程式可以写为:A + 3/2B ⇌ 1/4C + D。
新的平衡常数记作K'c。
这个例子中,原平衡和新平衡之间的关系可以用一个等效平衡表示。
等效平衡的写法为:A + 3/2B ⇌ 1/4C + D,K'c = Kc / 4。
二、等效平衡的计算方法在高考化学中,计算等效平衡时,需要根据给定的条件调整化学式中的系数。
通过观察等效平衡的表达式,可以得出以下计算方法:1. 当原平衡中的某个物质的量变为原来的n倍时,对应的生成物的量将变为原来的m倍。
那么等效平衡中,该生成物的系数应调整为原平衡中的m/n倍。
2. 当原平衡中的某个物质的量变为原来的n倍时,对应的反应物的量将变为原来的m倍。
那么等效平衡中,该反应物的系数应调整为原平衡中的m/n倍。
通过这两个规律,可以得到更复杂的等效平衡计算方法。
在具体计算时,可以根据化学反应方程中的物质系数和所给条件进行推导。
三、等效平衡的例题分析下面通过几个例题来进一步说明等效平衡的应用。
例题1:考虑平衡反应:2A + 3B ⇌ C + D,Kc = 0.5。
在某个实验中,将反应物B的浓度增加到原来的4倍,则新平衡中C的浓度是多少?解析:根据题目中的条件,物质B的浓度变为原来的4倍,即变为4倍的[n(B)]。
等效平衡问题的基本模型等效平衡问题是高中化学中《化学平衡》这一章的一个难点,也是各级各类考试的重点和热点。
学生如何正确理解并运用相关知识进行解题是非常必要的。
经过对大量试题的对比分析,笔者认为可以归纳为以下三种情形:完全等效平衡,这类等效平衡问题的特征是在同T、P、V的条件下,同一化学反应经过不同的反应过程最后建立的平衡相同。
解决这类问题的方法就是构建相同的起始条件。
下面看例题一:【例题一】:温度一定,在一个容器体积恒定密闭容器内,发生合成氨反应:N2+3H22NH3。
若充入1molN2和3molH2,反应达到平衡时NH3的体积百分含量为W%。
若改变开始时投入原料的量,加入amolN2,bmolH2,cmolNH3,反应达到平衡时,NH3的体积百分含量仍为W%,则:①若a=b=0,c=②若a=0.75,b=,c=③若温度、压强恒定,则a、b、c之间必须满足的关系是分析:通过阅读题目,可以知道建立平衡后两次平衡之间满足同T、P、V,所以可以断定是完全等效平衡,故可以通过构建相同的起始条件来完成。
N2+3H22NH3起始条件Ⅰ:1mol3mol0起始条件Ⅱ:amolbmolcmol(可以把cmolNH3 全部转化为N2,H2)转化:0.5cmol1.5cmolcmol构建条件:(a+0.5c)mol(b+1.5c)mol0要使起始条件Ⅰ和起始条件Ⅱ建立的平衡一样,那么必须是起始条件Ⅰ和构建条件完全相同。
则有:(a+0.5c)mol=1mol(b+1.5c)mol=3mol其实这两个等式就是③的答案,①②的答案就是代入数值计算即可。
不完全等效平衡,这类等效平衡问题的特征是在同T、P不同V的条件下,同一化学反应经过不同的反应过程最后建立的平衡中各成分的含量相同。
解决这类问题的方法就是构建相似的起始条件,各量间对应成比例。
下面看例题二:【例题二】:恒温恒压下,在一个可变容积的容器中发生中下反应:A(g)+B(g)=C(g)(1)若开始时放入1molA和1molB,到达平衡后,生成amolC,这时A的物质的量为mol。
(2)若开始时放入3molA和3molB,到达平衡后,生成C的物质的量为mol。
(3)若开始时放入xmolA、2molB和1molC,到达平衡后,A和C的物质的量分别是ymol 和3amol,则x= ,y=,平衡时,B的物质的量(选填一个编号)甲:大于2mol乙:等于2mol丙:小于2mol丁:可能大于,等或小于2mol作出判断的理由是。
(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC,待到达平衡后,C的物质的量分数是。
分析:通过阅读题目,可以知道建立平衡后两次平衡之间满足同T、P不同V,所以可以断定是不完全等效平衡,故可以通过构建相似的起始条件各量间对应成比例来完成。
解答过程如下:A(g)+B(g)=C(g)(1)起始条件Ⅰ:1mol1mol0平衡Ⅰ:(1-a)mol(1-a)molamol(2)起始条件Ⅱ:3mol3mol0平衡Ⅱ:3(1-a )mol3(1-a)mol3amol(各量间对应成比例)(3)起始条件Ⅲ:xmol2mol1mol平衡Ⅲ:3(1-a )mol3(1-a)mol3amol可见,起始条件Ⅱ与起始条件Ⅲ建立的是完全等效平衡,因此可通过构建相同的起始条件求得x的值。
A(g)+B(g)=C(g)起始条件Ⅱ:3mol3mol0起始条件Ⅲ:xmol2mol1mol转化:1mol1mol1mol构建条件:(1+x)mol (1+2)mol0即(1+x)mol=3molx=2平衡时,B的物质的量丁(选填一个编号)甲:大于2mol乙:等于2mol 丙:小于2mol丁:可能大于,等或小于2mol作出判断的理由是a取值的不确定决定的。
(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC,待再次到达平衡后,与(1)、(2)、(3)建立的平衡是等效的,所以与(1)中的含量一样为a/(2-a)。
特殊等效平衡,这类等效平衡问题的特征是对于反应前后气体体积不变的反应在同T的条件下,同一化学反应经过不同的反应过程最后建立的平衡中各成分的含量相同。
解决这类问题的方法就是构建相似的起始条件,各量间对应成比例。
下面看例题三:【例题三】:在一个固定体积的密闭容器内,保持一定的温度发生以下反应:H2+Br22HBr。
已知加入1molH2 和2molBr2 时,达到平衡状态生成amolHBr。
在相同条件下,且保持平衡时的各物质的百分含量相同,则填写下列空白:编号起始状态(mol)平衡时HBr 物质的量(mol)H2Br2HBr已知 120a①240②10.5a③mn(n≥2m)分析:通过阅读题目,可以知道建立平衡后两次平衡之间满足反应前后气体体积不变的并且在相同T下进行,所以可以断定是特殊等效平衡,故可以通过构建相似的起始条件各量间对应成比例来完成。
解答过程如下:H2+Br22HBr 平衡时HBr的量起始条件:1mol2mol0amol起始条件①:2mol4mol02amol起始条件②:xmolymol1mol转化:1mol1mol1mol构建条件:(x+1)mol(y+1)mol00.5amol因各量间对应成比例0.5(x+1)=10.5(y+1)=2则x=1y=3起始条件③:mmolnmolpmol转化:pmolpmolpmol构建条件:(m+p)mol(n+p)mol0因各量间对应成比例(m+p):(n+p)=1:2则p=n-2m代入得构建条件:(n-m)mol2(n-m)mol0则平衡时HBr的量为a(n-m)mol综上所述,解决等效平衡问题的关键是先根据题意(一般会指出含量或体积分数相同)判断是否为等效平衡问题,然后结合以上三类等效平衡的特征归类,这时离解答出来已经不远了。
化学平衡小结——等效平衡问题一、概念在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下,同一可逆反应体系,不管是从正反应开始,还是从逆反应开始,在达到化学平衡状态时,任何相同组分的百分含量(体积分数、物质的量分数等)均相同,这样的化学平衡互称等效平衡(包括“全等等效和相似等效”)。
概念的理解:(1)只要是等效平衡,平衡时同一物质的百分含量(体积分数、物质的量分数等)一定相同(2)外界条件相同:通常可以是①恒温、恒容,②恒温、恒压。
(3)平衡状态只与始态有关,而与途径无关,(如:①无论反应从正反应方向开始,还是从逆反应方向开始②投料是一次还是分成几次③反应容器经过扩大—缩小或缩小—扩大的过程,)比较时都运用“一边倒”倒回到起始的状态进行比较。
二、等效平衡的分类在等效平衡中比较常见并且重要的类型主要有以下二种:I类:全等等效——不管是恒温恒容还是恒温恒压。
只要“一边倒”倒后各反应物起始用量是一致的就是全等等效“全等等效”平衡除了满足等效平衡特征[转化率相同,平衡时百分含量(体积分数、物质的量分数)一定相等]外还有如下特征“一边倒”后同物质的起始物质的量相等,平衡物质的量也一定相等。
拓展与延伸:在解题时如果要求起始“物质的量相等”或“平衡物质的量相等”字眼的肯定是等效平衡这此我们只要想办法让起始用量相等就行例1.将6molX和3molY的混合气体置于密闭容器中,发生如下反应:2X(g)+Y(g)2Z(g) ,反应达到平衡状态A时,测得X、Y、Z气体的物质的量分别为1.2mol、0.6mol和4.8mol。
若X、Y、Z的起始物质的量分别可用a、b、c表示,请回答下列问题:(1)若保持恒温恒容,且起始时a=3.2mol,且达到平衡后各气体的体积分数与平衡状态A 相同,则起始时b、c的取值分别为,。
(2)若保持恒温恒压,并要使反应开始时向逆反应方向进行,且达到平衡后各气体的物质的量与平衡A相同,则起始时c的取值范围是。
答案:(1)b=1.6molc=2.8mol (2)4.8mol<c<6mol分析:(1)通过题意我们可以看出问题该反应是反应前后气体系数不等的反应,题中给出保持恒温恒容,且达到平衡后各气体的体积分数与平衡状态A相同可以看出该平衡应与原平衡形成全等等效,故一定要使一边倒后的X的物质的量为6mol而Y的物质的量为3mol。
2X(g)+Y(g) 2Z(g)问题(1)的物质的量/mol a=3.2b=? c=?从Z向X、Y转化的量/mol x (1/2)x x从上述关系可得: 3.2+x=6x=2.8 ;b+(1/2)x=3 b=1.6 c=2.8(2)通过达到平衡后各气体的物质的量与平衡A相同,可以知道这是一个全等等效的问题,由于三者平衡时的关系为:2X(g)+Y(g) 2Z(g)平衡物质的量/mol 1.2mol 0.6mol 4.8mol从上述平衡时各物质的量可以看出当Z的物质的量超过4.8mol时该反应一定向逆方向进行,故c>4.8mol,又由于是一个全等等效的问题,所以其最大值一定是起始是a、b等于0,只投入c,即c等于6mol值最大.II类:相似等效——相似等效分两种状态分别讨论1.恒温恒压下对于气体体系通过“一边倒”的办法转化后,只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡起始态相同,两平衡等效。
恒温恒压下的相似等效平衡的特征是:平衡时同一物质转化率相同,百分含量(体积分数、物质的量分数)相同,浓度相同2.恒温恒容下对于反应前后气体总物质的量没有变化的反应来说,通过“一边倒”的办法转化后,只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡起始态相同,两平衡等效。
恒温恒容下的相似等效平衡的特征是:平衡时同一物质转化率相同,百分含量(体积分数、物质的量分数)相同,浓度不相同拓展与延伸:属于相似等效的问题,我们只要想办法让物质的量的比例与原平衡起始态相同起始用量相等就行例2.将6molX和3molY的混合气体置于容积可变的密闭容器中,在恒温恒压发生如下反应:2X(g)+Y(g)2Z(g),反应达到平衡状态A时,测得X、Y、Z气体的物质的量分别为 1.2mol、0.6mol和4.8mol。
若X、Y、Z的起始物质的量分别可用a、b、c表示,若起始时a=3.2mol,且达到平衡后各气体的体积分数与平衡状态A相同,则起始时b、c的取值分别为,。
答案:b=1.6mol c为任意值分析:通过题意达到平衡后各气体的体积分数与平衡状态A相同,且反应是在恒温恒压下,可以看出二者属于相似等效,故起始加量只要满足物质的量的比例与原平衡起始态相同即可,从上述反应我们可以看出生成物只有一种,故c为任何值时都能满足比例故C可不看,只要a:b能满足2:1即可,故b=1.6mol【总结】通过上述分析等效平衡的问题解题的关键是:读题时注意勾画出这些条件,分清类别,用相应的方法(使起始物质量相等或起始物质的量比相等)求解。