高二化学选择性必修一 等效平衡
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第二节化学平衡一、化学平衡状态(一)研究对象:可逆反应(二)建立:图像:(三)定义:指在一定条件下的可逆反应,正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
(四)特点——逆、等、动、定、变1、逆:研究对象是可逆反应2、等:平衡时,同一物质的正逆反应速率相等即v正=v逆3、动:化学平衡是动态平衡,即达平衡时正逆反应仍在进行,只不过同一物质的v正=v逆4、定:在平衡体系的混合物中,各组分的含量(物质的量、质量、浓度、质量百分数、物质的量百分数、体积百分数等)保持一定5、变:任何化学平衡状态均是暂时的,相对的,有条件的,与达平衡的过程无关(即化学平衡状态既可以从正反应方向开始达平衡,也可以从逆反应方向开始达平衡,还可以从正逆两个方向开始达平衡)当外界条件变化时,原来的化学平衡也会发生相应的改变,直至在新的条件下建立新的平衡状态注:化学平衡状态是在一定条件下可逆反应所能达到的最大程度,即该反应进行的限度。
化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大转化率(五)判断达化学平衡的标志1、用速率判断:方法:先找出正、逆反应速率,再看物质:若同一物质,则正逆速率相等若不同物质,则速率之比=系数之比2、用含量判断:(1)平衡时,各组分的物质的量、质量、浓度、体积、物质的量分数、质量分数、体积分数、转化率、产率都不变(2)若反应中有颜色变化,颜色不变时可认为达平衡(3)绝热的恒容反应体系中温度或压强保持不变,说明已达平衡(4)有固态、液态、气态不同状态物质参与的反应,混合气体的总质量不变,或混合气体的密度不变,都可以判断达平衡(5)对于反应前后气态物质前面的总系数发生改变的反应,混合气体的总物质的量不变,或混合气体的摩尔质量不变,或混合气体的压强不变都可以用来判断达平衡二、化学平衡常数(一)定义:在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数),用符号K表示(二)表达式:对于一般的可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),则 )()()()(B c A c D c C c K nm q p ••= (三)说明:1、表达式的浓度必须是平衡时的浓度,系数决定幂次2、有固体或纯液体(H 2O )参与的反应,其浓度视为“常数”不计入表达式中3、在非水溶液中进行的反应,若有水参加或生成,则水底额浓度应出现在平衡常数表达式中4、K 有单位,但一般不写5、K 表示某一具体反应的平衡常数,当反应方向改变或系数改变时,K 也相应发生改变6、对于同一可逆反应,正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数,即1=K K 正逆7、方程式扩大一定的倍数,K 就扩大相应的幂次;方程式缩小一定的倍数,K 就相应的开几次幂;方程式做加法,K 相应的做乘法;方程式做减法,K 相应的做除法。
等效平衡摘要:将笼而统之的等效平衡,依据平衡建立的条件及平衡状态的特点,细划为三种平衡。
关键词:全等平衡等效平衡相似平衡等效平衡是人教版高中化学选修3《化学反应原理》之精华。
内涵丰富,概念抽象,为教学之难点。
历届学生普遍反映难学、难懂、更难以灵活运用。
笔者认为,除知识固有的因素之外,与教授者及相关教辅资料将其笼而统之的称为等效平衡有很大的关系。
多年的一线教学实践,我认为,依据平衡建立的条件及平衡状态的特点,应分别称为:全等平衡,等效平衡,相似平衡。
更便于学生接受与理解。
下面就这三种平衡分别加以论述,请同行批评指正。
一、三种平衡建立的条件、特点及相互关系1、条件、特点:A:全等平衡条件:①△T=0△V=0②起始配比完全相同(含极限转化后)特点:①“五定”相同(C、mol%、V%、m%、M)②n、V也相同示例:△T=0△V=0下2SO2+ O22SO3a:2molSO2+1mol O2b:2molSO3c:1.5molSO2+0.75mol O2+0.5molSO3d:1molSO2+0.5mol O2+1molSO3结果:以上四种配比,所建平衡为全等关系B:等效平衡条件:①△T=0△P=0②起始配比的比值相同(含极限转化后)特点:①“五定”相同(C、mol%、V%、m%、M)②n、V为倍数关系示例:△T=0△P=0下2SO 2 + O22SO3a:2molSO2+1mol O2b:4molSO3c:0.25molSO2+0.125mol O2+0.25mol O2d:0.5molSO2+0.25mol O2+0.5molSO3结果:以上四种配比,所建平衡为等效关系C:相似平衡条件:①△T=0△V=0②n前=n后③起始配比的比值相同(含极限转化后)特点:①“四定”相同(mol%、V%、m%、M)②n、C为倍数关系示例:H 2(g)+ I2(g)2HI(g)a:1molH2+1molI2b:4molHIc:0.5mol H2+0.5molI2d:0.125mol H2+0.125mol I2+0.25molHI结果:以上四种配比,所建平衡为相似关系。
高中化学等效平衡记忆口诀
等效平衡用一句口诀可解决:等容量相等,等压比相等;反应量不变,二者皆可取。
(1)等温等容下,建立等效平衡的条件是:反应物的投料相等。
例如,在恒温恒容的两个相同容器中,分别投入1mol N2、3mol H2 与2mol NH3,平衡时两容器中NH3的质量分数(或体积分数)相等。
(2)等温等压下,建立等效平衡的条件是:反应物的投料比相等。
例如,在恒温恒压条件下的两个容器中,分别投入2.5mol N2、5mol H2 与5mol N2、10mol H2,平衡时两容器中NH3的质量分数(或体积分数)相等。
(3)对于反应前后气体体积数不变的可逆反应,无论是等温等容还是等温等压,只要按相同比例加入反应物和生成物,达平衡后与原平衡等效。
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在相同条件下,同一可逆反应体系,不管从正反应开始,还是从逆反应开始都可以建立同一平衡状态,也就是等效平衡,还可以从中间状态(既有反应物也有生成物)开始,平衡时各物质的浓度对应相等。
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,从不同状态开始,只要达到平衡时,物质的含量对应相同,则可形成等效平衡。
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完全相等。
等效平衡一、等效平衡的含义1.含义:在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下,对于同一可逆反应,以不同的投料方式(即从正反应、逆反应或中间状态开始)进行的反应,若达到平衡时相同组分在各混合物中的百分含量...............(体积分数、物质的量分数或质量分数)相等..,这样的化学平衡互称等效平衡(包括“相同的平衡状态”)二、等效平衡的类型和特征1.恒温恒容(T、V一定)条件下,△n≠0反应的等效平衡(量等等效)恒温恒容条件下,对于△n≠0即反应前后气体分子数改变的可逆反应(如N 2+3H22NH3),改变起始时加入物质的物质的量,要与原平衡等效,其条件是:通过化学计量系数比,全部换算成同一半边的物质后,物质的量与原平衡的起始投入量应完全相同。
若不同的起始投入量经“一边倒”全部换算为反应物或生成物后,投入量是相同的,则所形成的平衡状态是完全相同的对于T、V一定时,△n≠0的反应,形成等效平衡的条件是:起始投入量应完全相同;所形成等效平衡的特征是:平衡时各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的平均摩尔质量(M)、混合气体的密度(ρ)、压强(P)等所有物理量完全相同,即平衡状态完全相同2.恒温恒容(T、V一定)条件下,△n=0反应的等效平衡(量比等效)对于T、V一定时,△n=0的反应,形成等效平衡的条件是:起始投料成比例;所形成等效平衡的特征是:平衡时各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、混合气体的平均摩尔质量(M)相同,但各气体的物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的密度(ρ)、压强(P)、反应达到平衡时所需的时间(t)不同但成比例【例1】在一固定容积的密闭容器中,保持一定温度,在一定条件下进行以下反应:A(g)+2B(g) 3C(g)。
已知加入1molA和3molB且达到平衡后,生成a molC。
(1)达到平衡时C在反应混合气中的体积分数是(用字母a表示)。
(2)在相同实验条件下,若在同一容器中改为加入2molA和6molB,达到平衡后,C的物质的量为mol(用字母a表示)。
此时C在反应混合气中的体积分数(填增大,减小或不变)。
(3)在相同实验条件下,若在同一容器中改为加入2molA和8molB,若要求平衡后C在反应混合气中体积分数不变,则还应加入molC。
3.恒温恒压(T、p一定)条件下的等效平衡(量比等效)恒温、恒压条件下,对于任何可逆反应(不管是△n≠0还是△n=0),形成等效平衡的条件是:起始投料成比例;所形成等效平衡的特征是:平衡时各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、混合气体的平均摩尔质量(M)、物质的量浓度(c)、混合气体的密度(ρ)、压强(P)相同,但各气体的物质的量(n)、物质的质量(m)、体积(V)不同但成比例【例2】在一定温度下,把2体积的N2和6体积的H2通入一个带活塞的体积可变的密闭容器中,活塞的一端与大气相通如图所示。
容器中发生的反应为N2(g)+3H2(g)催化剂高温高压2NH3(g)(正反应放热),若反应达到平衡后,测得混合气体为7体积。
据此回答下列问题:(1)保持上述反应温度不变,设a、b、c分别代表起始加入的N2、H2、NH3的体积,如果反应达到平衡后混合气体的体积及各物质的百分含量仍与上述平衡完全相同,那么:①若a=1,c=2,b= ,在此情况下,反应起始时化学平衡将向反应方向进行(填“正”或“逆”);②若需规定起始时反应向逆反应方向进行,则c的取值范围为;(2)在上述装置中,若使平衡后气体体积变为6.5体积,应采取的措施是,理由是三、解题窍门:解题的关键,读题时注意勾画出这些条件,分清类别,用相应的方法求解。
我们常采用“等价转换”的方法,分析和解决等效平衡问题【课后练习】1.一定温度下,在固定容积的密闭容器中充入2mol A和1mol B发生反应2A(g)+B(g)4C(g),达到平衡后,C的体积分数为C%;在相同条件下,按下列情况充入物质达到平衡时,C的体积分数也为C%的是A.1molA、2molC B.4molC C.4molA、2molB D.1molA、1molB 2.在一个体积恒定的密闭容器中,加入2 molA和1 molB,发生反应:2A(g)+B(g)3C(g)+D(g),达平衡时,C的浓度为W mol/L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,达平衡后,C 的浓度仍为W mol/L的是A.4molA+2molB B.2molA+1molB+3molC+1molDC.3molC+1molB D.3molC+1molD3.一定温度下,在固定容积的密闭容器中充入2mol A和1mol B发生反应2A(g)+B(g)3C(g),达到平衡后,C的物质的量为n;在相同条件下,按下列情况充入物质达到平衡时,C的物质的量为2n的是A.1molA、2molC B.4molC C.4molA、2molB D.1molA、1molB 4.一定温度、压强下,在固定容积的密闭容器中充入2mol A和1mol B发生反应2A(g)+B(g)3C(g),达到平衡后,C的体积分数为C%;在相同条件下,按下列情况充入物质达到平衡时,C的体积分数也为C%的是A.1molA、2molC B.4molC C.4molA、2molB D.1molA、1molB 5.在恒温、恒压的条件下,向可变容积的密闭容器中充入3LA和2LB,发生如下反应:3A(g)+2B(g)xC(g)+yD(g)达到平衡时,C的体积分数为m%。
若维持温度、压强不变,将0.6LA、0.4LB、4LC、0.8LD作为起始物质充入密闭容器中,达到平衡时C的体积分数仍为m%,则x、y的值分别为A.x=3 y=l B.x=4 y=1 C.x=5 y=1 D.x=2 y=36.在一恒定的容器中充入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C%;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C%,则x值为A.只能为2B.只能为3C.可能是2也可能是3D.无法确定7.向某密闭容器中充入1 mol CO和2 mol H 2O(g),发生反应:CO+H2O(g)CO2+H2。
当反应达到平衡时,CO的体积分数为x。
若维持容器的体积和温度不变,超始物质按下列四种配比充入该容器中,达到平衡时CO的体积分数大于x的是A.0.5 mol CO+2 mol H2O(g)+1 mol CO2+1 mol H2B.1 mol CO+1 mol H2O(g)+1 mol CO2+1 mol H2C.0.5 mol CO+1.5 mol H2O(g)+0.4 mol CO2+0.4 mol H2D.0.5 mol CO+1.5 mol H2O(g)+0.5 mol CO2+0.5 mol H28.在密闭容器中发生反应:2SO 2(g)+O2(g)2SO3(g)。
起始时SO2和O2分别为1mol和0.5mol,达到平衡时SO2的转化率为90%。
若从SO3开始进行反应,在相同条件下,欲使平衡时各成分的体积分数与前者相同,则起始时SO3的物质的量及其转化率分别为A.1mol和20%B.1mol和10%C.0.5mol和20%D.2mol和10%9.一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2molSO2和1molO2,发生下列反应:2SO 2(g)+O2(g)2SO3(g),达到平衡后改变下述条件,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1 mol SO3(g)B.保持温度和容器内压强不变,充入1 mol SO3(g)C.保持温度和容器内压强不变,充入1 mol O2(g)D.保持温度和容器内压强不变,充入1 mol Ar(g)10.在一个固定容积的密闭容器中,保持一定温度进行如下反应:H2(g)+Br2(g)2HBr(g),已知加入1 mol H2和2 mol Br2达到平衡后,生成x mol HBr,在相同条件下若起始时加入的H2、Br2、HBr分别为a、b、c(均不为0)且保持平衡时,各组分含量都不变,以下推断正确的是①a 、b 、c 应满足的关系是4a +c =2b ②平衡时HBr 为x mol③a 、b 、c 应满足的关系是a +b =c ④平衡时HBr 为a +b +c 2x mol A .① B .①② C .①④ D .②③11.已知甲为恒温恒压容器,乙为恒温恒容容器。
初始时,两容器的温度、体积相同,两容器中均充入2molSO 2和lmolO 2,且发生反应为2SO 2(g)+O 2(g)2SO 3(g);△H<0;当两容器都达到平衡后,为使两者中的SO 2在平衡混合物中的物质的量分数相同,下列措施中不可行的是A .向甲容器中再充人一定量的氦气B .向乙容器中再充人2mol 的SO 3气体C .适当降低乙容器的温度D .缩小甲容器的体积12.在一个固定容积的密闭容器中,保持一定温度进行如下反应:H 2(g)+Br 2(g)2HBr(g),已知加入1 molH 2和2 mol Br 2达到平衡后,生成了a mol HBr 。
在相同条件下,若起始时加入的H 2、Br 2、HBr 分别为x mol 、y mol 、z mol(均不为0)且保持平衡时,各组分百分含量都不变。
以下推断中一定正确的是 ①x ,y ,z 应满足的关系为:4x +z =2y ②达到平衡时HBr 的物质的量为(x+y+z)/3 a mol ③达到平衡时HBr 的物质的量为a mol ④x 、y 、z 应满足的关系为x +y =zA.①②B.②③C.③④D.①②③13.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1mol A 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1mol C ,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14.恒温恒压下,在容积可变的器皿中,反应2NO 2(g)N 2O 4(g)达到平衡后,再向容器内通入一定量NO 2,又达到平衡时,N 2O 4的体积分数A .不变B .增大C .减小D .无法判断15.I .恒温、恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下发应:A(g)+B(g)C(g)(1)若开始时放入1molA 和1molB ,到达平衡后,生成a molC ,这时A 的物质的量为 mol 。