选修4--等效平衡与转化率
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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 。
化学高二选修4重难点《化学平衡》《化学平衡》是每年必考内容,许多考生对于化学平衡虽然学习了,也做了好多题目,但是每次遇到后,特别是《化学平衡的判断、移动、图像、等效平衡》总是一筹莫展,为了能够使众多考生加深记忆小编在这里整理了化学平衡知识点,希望能帮助到大家。
01(一)1.定义:化学平衡状态:一定条件下,当一个可逆反应进行到正逆反应速率相等时,更组成成分浓度不再改变,达到表面上静止的一种“平衡”,这就是这个反应所能达到的限度即化学平衡状态。
2、化学平衡的特征逆(研究前提是可逆反应)等(同一物质的正逆反应速率相等)动(动态平衡)定(各物质的浓度与质量分数恒定)变(条件改变,平衡发生变化)3、判断平衡的依据判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据02(二)影响化学平衡移动的因素1、浓度对化学平衡移动的影响(1)影响规律:在其他条件不变的情况下,增大反应物的浓度或减少生成物的浓度,都可以使平衡向正方向移动;增大生成物的浓度或减小反应物的浓度,都可以使平衡向逆方向移动(2)增加固体或纯液体的量,由于浓度不变,所以平衡_不移动_(3)在溶液中进行的反应,如果稀释溶液,反应物浓度__减小__,生成物浓度也_减小_, V正_减小__,V逆也_减小__,但是减小的程度不同,总的结果是化学平衡向反应方程式中化学计量数之和_大_的方向移动。
2、温度对化学平衡移动的影响影响规律:在其他条件不变的情况下,温度升高会使化学平衡向着__吸热反应__方向移动,温度降低会使化学平衡向着_放热反应__方向移动。
3、压强对化学平衡移动的影响影响规律:其他条件不变时,增大压强,会使平衡向着__体积缩小___方向移动;减小压强,会使平衡向着___体积增大__方向移动。
注意:(1)改变压强不能使无气态物质存在的化学平衡发生移动(2)气体减压或增压与溶液稀释或浓缩的化学平衡移动规律相似4.催化剂对化学平衡的影响:由于使用催化剂对正反应速率和逆反应速率影响的程度是等同的,所以平衡__不移动___。
2NH2SOC(g)C(g)aB.a mol Z、1 mol WC.1 mol X、0.5 mol Y、0.5a mol Z、0.5 mol WD.2 mol X、1 mol Y、1 mol Z(4)温度维持T℃不变.若起始时向容器M中加入4 mol X和6 mol Y.若达到平衡时容器内的压强减小了10%.则反应中放出的热量为___ _____kJ。
(5)温度维持T℃不变.若在一个和原容器体积相等的恒压容器N 中.加入2 mol X和1 molY发生如上反应并达平衡.则________(选填M或N)容器中的反应先达到平衡状态.容器中X的质量分数M________N(选填“>”“<”“=”符号)。
(6)已知:该反应的平衡常数随温度的变化如下表:温度/℃200 250 300 350平衡常数K 9.945.210.5若在某温度下.2 mol X和1 mol Y在容器M中反应达平衡.X的平衡转化率为50%.则该温度为________℃。
解析:(1)由于反应物和生成物均为气体.气体的总质量不变.温度升高.平衡向逆反应方向移动.混合气体的平均相对分子质量减小.说明平衡向气体体积增大的方向移动.因此a等于1。
(2)恒容.且是反应前后气体体积不等的反应.故压强不变.可以作为平衡的标志.A正确;由于反应物和生成物均为气体.气体的总质量固定.容器体积固定.所以密度一定.B、D错误;C项中Z分子数一定.说明平衡不移动.正确。
(3)A项.充入“惰性气体”.不影响平衡的移动.正确;B 项.从逆反应方向建立平衡.需要吸收能量.错误;C项.不能确定平衡建立的方向.若逆向建立平衡.则吸热.若正向建立平衡.则Q2<Q1.错误;D项.增加Z的量.相当于平衡逆向移动.放出热量少.错误。
(4)压强减少10%.说明气体的总物质的量减少10%.即1 mol.由2X(g)+Y(g)Z(g)+W(g).可知当有2 mol X反应时.气体的总物质的量减少1 mol.说明有2 mol X参加反应.则放出热量为Q kJ。
高中化学学习资料金戈铁骑整理制作专题化学反响速率和等效均衡【专题目标】1.认识化学反响速率的看法及表示方法,理解浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。
2.认识化学反响的可逆性,理解化学均衡的特色,认识化学均衡与化学反响速率之间的内在联系。
3.理解浓度、压强和温度等条件对化学均衡的影响,理解均衡搬动原理的涵义。
4.学会应用建立等效均衡的思想方式解决化学均衡中的常有问题。
【经典题型】题型Ⅰ:依照化学计量数之比,计算反响速率【例题】反响 4NH 3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H 2O(g)在 10L 密闭容器中进行,半分钟后,水蒸气的物质的量增加了0.45mol ,则此反响的平均速率v(X ) (反响物的耗资速率或产物的生成速率)可表示为()A .v(NH3)0.010mol/(L s)B .v(O2)0.001mol/(L s)C.v(NO)0.001mol/(L s)D.v(H2O)0.045mol/(L s)题型Ⅱ:以图象形式给出条件,计算反响速率【例题】某温度时,在2L 容器中, X 、Y 、Z 三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。
由图中数据解析:该反响的化学方程式为_________________ 。
反响开始至2min,用 Z表示的平均反响速率为____________ 。
题型Ⅲ:依照已知的浓度、温度等条件,比较反响速率的大小【例题】把以下四种X 溶液分别加入四个盛有10mL 2mol/L 盐酸的烧杯中,均加水稀释到50mL ,此时, X 和盐酸缓慢地进行反响,其中反响最快的是()A . 10℃ 20mL 3mol/L 的 X 溶液B. 20℃30mL 2mol/L 的 X 溶液C. 20℃10mL 4mol/L 的 X 溶液D. 10℃ 10mL 2mol/L 的 X 溶液题型Ⅳ:一般可逆反响在恒温、恒容条件下建立等效均衡【例题】在一个体积固定的密闭容器中加入 2 mol A 和 1 mol B ,发生反响:2A(g) + B(g)3C(g)+D(g) ,达到均衡时 C 的浓度为 a mol· L- 1。
第四讲等效平衡与转化率一、等效平衡原理在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压),对于同一可逆反应,起始时投料方式不同,不管从正反应开始,还是从逆反应开始,只要达到平衡状态时,各组分在混合物中的百分含量相同,这样的化学平衡就互称为等效平衡。
如:恒温恒压下,对可逆反应:2SO2 + O2 2SO3① 2mol 1mol 0mol② 0mol 0mol 2mol③ 0.5mol 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换算成同边的物质,对应各组分的百分含量均相等,因此三者互为等效平衡。
二、等效平衡规律根据反应条件(恒温恒容或恒温恒压)以及可逆反应的特点(反应前后气体分子数是否相等),可将等效平衡问题分成三类:①恒温恒容时,对于反应前后气体分子数改变的可逆反应,用“一边倒”的方法将各种投料方式换算为同一边的物质,若各物质的物质的量相等,则两平衡等效。
此种情况下,两等效平衡状态中,各组分的百分含量,物质的量,物质的量浓度。
【例1】恒温恒容时,判断哪些是等效平衡?()N2 + 3H2 2NH3(A) 2mol 6mol 0mol(B) 0mol 0mol 4mol(C) 0.5mol 1.5mol 1mol(D) 1mol 3mol 2mol【例2】将2molSO2 (g)和2molSO3 (g)混合于某固定体积的容器中,在一定条件下达平衡,平衡时SO3(g)为w mol,同温下,分别按下列配比在相同体积的容器中反应,达平衡时SO3 (g)的物质的量仍为w mol 的是()A.2molSO2(g)+1mol O2(g) B.4mol SO2(g)+ 1mol O2(g)C.2mol SO2(g)+ 1mol O2(g)+ 2mol SO3(g) D.3mol SO2(g)+1.5mol O2(g)+ 1mol SO3(g)【例3】在一个固定容积的密闭容器中加入2 mol A和1 mol B,发生反应2A(g)+B(g) ? 3C(g)+D(g),达到平衡时,C的浓度为w mol/L。
若维持容器的容积和温度不变,按下列情况配比为开始浓度,达到平衡后C的浓度仍为w mol/L的是()A.4molA+2molB B.2molA+1molB+3molC+1molD C.3molC+1molD+1molBD.3molC+1molD E.1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD【例4】在一定温度下,把2 mol SO2和1 mol O2通入固定容积的密闭容器里,发生如下反应:2SO2+O2? ? 2SO3,当此反应进行到一定程度时,反应混合物就处于化学平衡状态。
现在该容器中,维持温度不变,令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量,如果a、b、c取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证达到平衡时反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时的完全相同。
请填写下列空白:(1)若a=0,b=0,则c = ___________。
(2)若a=0.5,则b=_________,c=?_________。
(3)a、b、c取值必须满足的一般条件是,。
②恒温恒容时,对于反应前后气体分子数不变的可逆反应,用“一边倒”的方法将各种投料方式换算为同一边的物质,若各物质的物质的量成比例,则两平衡等效。
此种情况下,两等效平衡状态中,各组分的百分含量,物质的量,物质的量浓度。
【例1】在一个固定体积的密闭容器中,保持一定温度,进行以下反应:H2(g)+Br2(g)2HBr(g),已知加入1 mol H2和2 mol Br2时,达到平衡后生成a mol HBr(见表)。
在相同条件下,且保持平衡时各组分的百分含量不变,对下列编号的状态,填写:编号起始状态(mol) 平衡时HBr物质的量(mol) H2Br2HBr已知 1 2 0 a1 2 4 02 0 0.5 0.5a3 m n(n≥2m)【例2】在恒温恒容条件下,有下列气体反应2A(g) + 2B(g) C(g) + 3D(g),现分别从两条途径建立平衡:(I) A、B的起始浓度均为2 mol/L,(II) C、D的起始浓度分别为2 mol/L 和6 mol/L,下列叙述正确的是()A.I、II两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途径的v(A)等于II途径的v(A)D.达到平衡后,I途径混合气体密度为II途径混合气体密度的二分之一【例3】将装有1 mol HI的容器密封并加热,部分HI分解成H2和I2 (g)并达到化学平衡,此时I2 (g)的体积分数为x%,若在该容器中加入2 mol HI后密封,加热到相同温度使之达到平衡,设此时I2的体积分数为y%,则x与y的关系为()A.B.C.D.③恒温恒压时,对于所有的可逆反应,用“一边倒”的方法将各种投料方式换算为同一边的物质,若各物质的物质的量成比例,则两平衡等效。
此种情况下,两等效平衡状态中,各组分的百分含量,物质的量,物质的量浓度。
【例1】I.恒温、恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下反应:A(气)+B(气)C(气)(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;(2) 若开始时放入3 mol A和3 mol B,到达平衡后,生成C的物质的量为mol;(3) 若开始时放入x mol A、2 mol B和1 mol C,到达平衡后,A和C的物质的量分别是y mol和3a mol,则x= mol,y= mol。
平衡时,B的物质的量(甲)大于2 mol (乙)等于2 mol(丙)小于2 mol (丁)可能大于、等于或小于2 mol作出此判断的理由是(4) 若在(3)的平衡混合物中再加入3 molC,待再次到达平衡后,C的物质的量分数是II.若维持温度不变,在一个与(I)反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应(5) 开始时放入1 mol A和1 mol B到达平衡后生成b mol C。
将b与(1)小题中的a进行比较(甲)a<b (乙)a>b (丙)a=b (丁)不能比较a和b的大小作出此判断的理由是【例2】将3 mol A和1 mol B混合于一体积可变的密闭容器中,以此时的温度、压强和体积作为起始条件,发生了如下反应:3A(g)+B(g) 达到平衡时C的浓度为w mol·L-1。
回答下列问题:(1) 保持温度和压强不变,按下列四种配比充入容器中,平衡后C的浓度仍为w mol·L-1的是( )A.6 mol A+2 mol B B.3 mol A+1 mol B十2 mol C,C.2 mol C+1 mol B+1 mol D D.1 mol C+2mol D(2) 保持原起始温度和体积不变,要使平衡后C的浓度仍为w mol·L-1,应按下列哪种配比向容器中充入有关物质( )A.3 mol A+1 mol B B.4 mol C十2 mol DC.1.5 mol A+0.5mol B+1 mol C +0.5 mol D D.以上均不能满足条件(3) 保持原起始温度和体积不变,若仍按3 mol A和1 mol B配比在容器中发生反应,则平衡时C的浓度和w mol·L-1的关系是( )A.>w B.<w C.= w D.不能确定(4) 将2 mol C和2 mol D按起始温度和压强充入容器中,保持温度和体积不变,平衡时C的浓度为V mol·L-1,V与w的关系是( )A.V>w B.V<w C.V=w D.无法比较(5) 维持原起始温度和体积不变,按下列哪种配比充入容器可使平衡时C的浓度为V mol·L-1 ( )A.1 mol C+0.5 mo1 D B.3 mol A+2 mol BC.3 mol A+1 mol B+1 mol D D.以上均不能满足条件[综合训练]1.在一个体积固定的密闭容器中加入2 mol A和1 mol B,发生反应:2A(g)+B(g)3C(g)+D(g),达到平衡时C的浓度为a mol·L-1。
若维持容器体积和温度不变,按下列四种配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度仍为a mol·L-1的是()A.4molA+2molB B.2molA+1molB+3molC+1molDC.3molC+1molD+1molB D.3molC+1molD2.在一个体积固定的密闭容器中加入2 mol A和2mol B,发生反应:2A(g)+2B(g)3C(g)+D(g),达到平衡时C的浓度为a mol·L-1。
若维持容器体积和温度不变,按下列四种配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度仍为a mol·L-1的是()A.4molA+4molB B.2molA+2molB+3molC+1molDC.3molC+1molD+1molB D.3molC+1molD3.体积相同的甲、乙两个容器中,分别充有等物质的量的SO2和O2,在相同温度下发生反应:2SO2+O22SO3并达到平衡。
在这过程中,甲容器保持体积不变,乙容器保持压强不变,若甲容器中SO2的转化率为p%,则乙容器中SO2的转化率为()A.等于p% B.大于p% C.小于p% D.无法判断SO 2 O 2 SO 3 4.在一定温度下,向密闭容器中充入1.0molN 2和3.0molH 2,反应达到平衡时测得NH 3的物质的量为0.6mol 。
若在该容器中开始时充入2.0 molN 2和6.0molH 2,则平衡时NH 3的物质的量为①若为定容容器,n(NH 3)=1.2mol ; ②若为定容容器,n(NH 3)>1.2mol ;③若为定压容器,n(NH 3)=1.2mol ; ④若为定压容器,n(NH 3)<1.2mol ,下列选项正确的是( )A .①③B .②③C .①②D .③④5.在450℃、5.05×107Pa 时,如果把1体积N 2和3体积H 2的混合物通入一个装有催化剂的密闭容器中,反应达到平衡时得到含NH 3 52%(体积分数)的混合气体。
在同温同压下向密闭容器中通入2体积N 2和6体积H 2,达到平衡时NH 3的体积分数为( )A .大于52%B .等于52%C .小于52%D .不能确定6.可逆反应A(g)+B(g)2C(g)在固定容积的容器中进行,如果向容器中充入1molA 和1mol B ,在某温度下达到平衡时,C 的体积分数为m%;若向容器中充入1molC ,在同样的温度下达到平衡时,C 的体积分数为n%,则m 和n 的关系正确的是( )A .m>nB .m<nC .m=nD .无法比较7.在一密闭的容器中充入2mol A 和1mol 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 :0.6mol 、B :0.3mol 、C :1.4mol 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2B .只能为3C .可能为2,也可能为3D .无法确定8.将2molSO 2和2molSO 3气体混合于容积一定的密闭容器中,在一定条件下发生反应:2SO 2+O 22SO 3,达平衡时SO 3为n mol 。