化学人教版高中选修4 化学反应原理高中化学课例研究报告:等效平衡

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高中化学课例研究报告:等效平衡大家都知道中学化学学习中化学平衡是学生的一个难点,等效平衡更是化学平衡的难点,根据多年的教学经验对等效平衡有关知识归纳如下:定义:对于同一可逆反应,在一定条件下(等温等容或等温等压),该反应无论是是从正反应开始,还是从逆反应开始,或者是从中间状态(既有反应物又有有生成物)开始,只要加入物质的物质的量不同,但达到平衡时同重物质的含量相同,这样的平衡称为等效平衡等效平衡分类:(1)等温等容下的等效平衡a 在等温等容的条件下,对于反应前后气体分子数不相等的可逆反应,只要起始时加入物质的物质的量,如通过可逆反应的化学计量数比换算成同一边的物质的物质的量与原平衡完全相同,则两平衡等效.例1. 反应 2SO2+O22SO3在等温等容下(A)(B)(C)条件时建立了等效平衡(A)起始时加入 2molSO2+1molO2(B)起始时加入 2molSO3(C)超始时加入 1molSO2+0.5molO2+1molSO3例2.某等温等容的密闭容器充入3mol A和2mol B,反应3A(g)+2B(g)m C(g)+n D(g)达到平衡时C的体积分数为w%。

若将0.6mol A,0.4mol B,4mol C,0.8mol D作为起始物充入,同温同容下达到平衡时C的体积分数仍为w%,则m=_______,n=_______。

解析:同温同容下达到平衡时C的体积分数仍为w%,则两平衡为等效平衡,因而有3A(g)+ 2B(g)x C(g)+y D(g)Ⅰ 3mol 2mol 0 0Ⅱ 0.6mol 0.4mol 4mol 0.8mol有:0.6+12/m=3 0.6+2.4/n=2解得:m=5,n=1。

同步训练1.在一个密闭的固定容积的容器中加入2molA和1molB,发生反应为2A(g) + B(g) 3C(g) + D(g)达到平衡时C的体积分数为w%,若维持容器容积和温度不变以下物质作为起始物质,达到平衡时, C的体积分数仍为w%的是A 1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molDB 2molA+1molB+3molC+1molDC 3molC+1molDD 2molA+3molC2. 在一定温度下,把2molSO2和1 molO2通过一个一定容积的密闭容器里,发生如下反应:2SO2+O22SO3。

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SO2,O2,SO3证达到平衡时,反应混合物中三种气体的体积分数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=0.8,则b=_____________和c=_____________; 3)若a,b,c取值必须满足的一般条件是(请用两方程式表示,其中一个只含a和c,另一个只含b和c)_______b 在等温等容的条件下,对于反应前后气体分子数相等的可逆反应,只要起始时加入物质的物质的量,如通过可逆反应的化学计量数比换算成同一边的物质的物质的量之比与原平衡相同,则两平衡等效.例:在两个密闭容器内,保持温度为423K ,同时向A 、B 两容器中分别加入a mol 、b mol HI ,(a<b)待反应2HI(g)H 2(g)+I 2(g)达到平衡后,下列说法正确的是( )A. 从反应开始到达到平衡所需时间t A >t BB. 平衡时I 2浓度c(I 2)A =c(I 2)BC. 平衡时I 2蒸气在混合气体中体积分数A%>B%D. HI 的平衡分解率相等答案:D 容器A 、B 中的反应是等效平衡因此c(I 2)A <c(I 2)B 而A%=B%所需时间t A <t B同步训练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:H 2(g) + Br 2(g) 2HBr(g).已知加入1molH 2和2molBr 2时,达到平衡后生成a molHBr(见下表已知项),在相同条件下,且(2) 等温等压下的等效平衡在等温等压条件下,改变起始时加入物质的物质的量,只要通过可逆反应的化学计量数比换算成同一边的物质的物质的量之比与原平衡相同,则两平衡等效.例:在一定温度和压强下,反应N 2 + 3H 2 2NH 3,起始时 A 组加入1molN 2,3molH 2B 组加入1molNH 3,下列说法正确的是A 两组反应达到平衡时NH 3的物质的量相等B 两组反应达到平衡时A 组NH 3的物质的量是B 组的两倍C 两组反应达到平衡时A,B 两组各物质的质量分数相同D 两组反应达到平衡时A 组NH 3的物质的量浓度是B 组的两倍答案:B C解释:A,B 两组在等温等压下是等效平衡,但A 组加料相当B 组的两倍,因此达到平衡时A组各物质的质量分数相同,浓度也相同,体积A 组是B 组的2倍,各物质的物质的量也是B组的2倍同步训练保持一定温度、压强,在一定容积可变的密闭容器中进行反应:4A(气)+5B(气)4C(气)+6D(气)4molA,5molB时,达到平衡时生成W mol C,保持反应平衡混合物中各组分的质量分数不变。

在保持温度不变,开始加入A,B,C,D的物质的量分别是amolb molc mold mol 。

1)若要达到平衡后生成W mol 的Ca,b,c,d满足怎样的关系?(用方程式表示,其中用a和c,b和c,c和d分别表示。

)0,b=0,c=______,d=______。

1,b=______,c=______,d=______。

2)若要达到平衡后,生成2W mol的C0,d=0,a=______,b=______3)若要达到平衡后,生成0.25W mol的C0.5,b=______,c=______,d=______。

16.如图甲,在恒压密闭容器M 中加入2molA 和2molB ,起始时容器体积为V L ,发生如M N下反应并达到平衡状态:2A (?)+B (?)xC (g );△H ﹤0平衡时A 、B 、C 的物质的量之比为1:3:4,C 的物质的量为y mol 。

(1)根据题中数据计算,x== ,y== 。

(2)如图乙,在体积为V L 的恒容密闭容器N 中发生上述反应(其它条件相同),测得反应过程中气体的平均相对分子质量随时间的变化如图丙(t 时达平衡),平衡时容器中C 的物甲 乙质的量为z mol。

由于反应物A、B的状态未知,则z和y的大小也不确定,请在下表中填入A、(2)②是;是;z<y;前面的结论与此无关③不是;是;z<y;M(C)>M(B)18.在537℃ 1.01×105Pa时,往容积可变的密闭容器中充入1mol X和3mol Y,此时容积为V L。

保持恒温恒压,发生反应 X(g)+ 3Y (g)2Z(g),达到平衡时,平衡混合气体中Z的体积分数为0.5。

问:(1)达到平衡时,X的转化率约为;(2)保持上述温度和压强恒定不变,若向容器中充入4mol Z,则反应达到平衡时,平衡气体中Y的体积分数为;容器的体积为 L。

(3)若只选一容积固定不变的密闭容器,仍控制温度不变,使2mol X和6mol Y反应,达到平衡时平衡气体中Z的体积分数仍为0.5,则该密闭容器的容积为L。

(4)若温度仍为537℃,容器的容积保持V L不变(恒容),往其中充入a molX、b molY,使反应达到平衡,这时平衡气体中Z的体积分数仍为0.5,体系压强为1.01×105Pa,若a:b=1:3,则a=答案:(1)66.7%(2)0.375;4/3V (3)4/3V (4)1.519.在一定温度和压强下,有如下反应 2 SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),将 1.6molSO2和0.8molO2放入一体积可变的密闭容器中,测得容器的起始容积为100L,经一段时间后,反应达到平衡,测得混合气体密度为1.6g/L,问:(1)达到平衡时混合气体的体积为,SO2的转化率为。

(2)若起始时加入a molSO2,b molO2,且a:b=2:1,在同样温度和压强下,反应达到平衡时,测得混合气体容积为120L。

则a、b值分别为:a== ;b== 。

(3)若容器为体积不变的密闭容器,其容积为100L,起始时加入x molSO2,y molO2和zmolSO3,反应达到平衡时,温度和压强与(2)完全相同,容器内各气体的体积分数也与(2)达到平衡时的情况完全相同,则x、y应该满足关系式为,x、z应该满足关系式为答案:(1)80L、60% (2)2.4、1.2 (3)x:y==2:1、x+z==28.在容积固定的2L密闭容器中,充入X、Y气体各2mol发生反应X(g)+2Y(g) 2Z(g),并达到平衡,以Y的浓度改变表示的反应速率v(正)、v(逆)与时间的关系如图所示,则Y平衡浓度表达式正确的是(式中S指对应区域的面积)()A.2—S aobB.1—S aobC.2—S abdoD.1—S bod27.(18分)已知2NO2N2O4(ΔH<0)。

将NO2充入容易导热的材料制成的容器a和b中进行反应。

a的容积保持不变,b的上盖(活塞)可随容器内气体压强的改变而上下移动,以保持容器内外压强相等。

在同温同压时,将等量的NO2充入“起始态”体积相同的容器a、b中反应。

(1)反应开始时,a与b中生成N2O4的速率v a v b,反应过程中生成N2O4的速率是v a v b 。

(2)若在a、b中再充入与初始量等量的二氧化氮,则达到平衡时NO2转化率αaαb;若通入等量氮气,则达到平衡时a中NO2转化率将,b中NO2转化率将。

(3)室温下若a、b都保持容器容积不变,a与外界隔热不发生热量传递,b可与外界进行热传递,则达到平衡所需要的时间t a t b,平衡时容器中的颜色较深。

(4)若在a容器中充入4.6 g NO2,达到平衡后容器内混合气体的平均相对分子质量为57.5,则NO2的转化率为。

(1)= < (2)> 不变减小(3)< a (4)40%。