《高中化学等效平衡解题技巧》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学等效平衡解题技巧（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、化学等效平衡解题技巧 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“相 同的平衡状态”）。 概念的理解： （1）外界条件相同：通常可以是恒温、恒容，恒 温、恒压。 （2）“等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同： “完全相同的平衡状态”是指在达到平衡状态时，任何组 分的物质的量分数（或体积分数）对应相等，并且反应的速 率等也相同，但各组分的物质的量、浓度可能不同。而“等 效平衡”只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数（或体
2、积分数）对应相同，反应的速率、压强等可以不同。 （3）平衡状态只与始态有关，而与途径无关，（如： 无论反应从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始投 料是一次还是分成几次反应容器经过扩大缩小或缩小 扩大的过程，）只要起始浓度相当，就达到相同的平衡状 态。 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三 种： I 类：恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的 反应来说（即V0 的体系）：等价转化后，对应各物质起 始投料的 物质的量 与原平衡起始态相同 。 II类：恒温恒容下 对于反应前后气体体积没有变化的反 应来说（即V=0 的体系）：等价转化后，只要反应物（或 生成物）的 物
3、质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等 效。 III类：恒温恒压下对于气体体系等效转化后，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。 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 三、例题解析 I 类： 在恒温恒容下 ，对于化学反应前后气体体积发生 变化的可逆反应，只改变起始加入物质的物质的量，如果通 过可逆反应的化学计量数之比换算成化学方程式的同一边 物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。 例 1：在一定温度下，把2 mol SO2和 1 mol O2通入一 定容积的密闭容器
4、中，发生如下反应，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 分别代表初始时加入 的的物质的量（ mol），如果 a、b、c 取不同的数 值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡状态 时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡完全相 同。请填空： （1）若 a=0，b=0，则 c=_。 （2）若 a=0.5 ，则 b=_，c=_。 （3） a、 b、 c 的取值必须满足的一般条件是_， _。 （请用两个方程式表示，其中一个只含a 和 c， 另一个只含b 和 c） 解析：通过化学方程式：可以看出，这是 一个化学反应前后气体分子数不
5、等的可逆反应，在定温、定 容下建立的同一化学平衡状态。起始时，无论怎样改变 的物质的量，使化学反应从正反应开始，还是从 逆反应开始，或者从正、逆反应同时开始，它们所建立起来 的化学平衡状态的效果是完全相同的，即它们之间存在等效 平衡关系。我们常采用“等价转换”的方法，分析和解决等 效平衡问题。 （1）若 a=0，b=0，这说明反应是从逆反应开始，通过 化学方程式可以看出，反应从2 mol SO3开始， 通过反应的化学计量数之比换算成和的物质的量（即等 价转换），恰好跟反应从2 mol SO2和 1 mol O2的混合物开 始是等效的，故c=2。 （2）由于 a=0.52 ，这表示反应从正、 逆
6、反应同时开始， 通过化学方程式可以看出，要使0.5 mol SO2 反应需要同时加入0.25 mol O2才能进行，通过反应的化学 计量数之比换算成SO3的物质的量（即等价转换）与0.5 mol SO3是等效的，这时若再加入1.5 mol SO3就与起始时加入2 mol SO3是等效的，通过等价转换可知也与起始时加入2 mol SO2和 1 mol O2是等效的。故b=0.25 ，c=1.5 。 （3）题中要求2 mol SO2和 1 mol O2要与 a mol SO2、b mol O2和 c mol SO3建立等效平衡。由化学方程式 可知， c mol SO3等价转换后与c mol SO2
7、和等效， 即是说，和与 a mol SO2、b mol O2和 c mol SO3等效，那么也就是与2 mol SO2和 1 mol O2等效。故有 。 II类：在恒温恒容下 ，对于反应前后气体体积不变的 可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质的量之比与原平 衡相同，则两平衡等效。 例 2：在一个固定容积的密闭容器中，保持一定的温度 进行以下反应： 已知加入 1 mol H2和 2 mol Br2时，达到平衡后生成a mol HBr（见下表已知项），在相同条件下，且保持平衡时各组 分的体积分数不变，对下列编号的状态，填写下表中 的空白。 解析 ：在定温、 定容下，建立起化学 平衡状态，从化学方
8、程式可以看出，这是一个化学反应前后 气体分子数相等的可逆反应。根据“等价转换”法，通过反 应的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量之比与 原平衡相同，则达到平衡后与原平衡等效。 因为标准项中n（起始）：n（起始）：n（HBr 平衡）=1：2：a，将 n（H2起始）=2 mol，n（Br2起始）=4 mol， 代入上式得n（HBr 平衡） =2a。 参照标准项可知，n（HBr 平衡） =0.5a mol ，需要n （H2起始） =0.5 mol ，n（Br2起始） =1 mol ，n（HBr 起始） =0 mol 。而现在的起始状态，已有1 mol HBr ，通过等价转 换以后，就相当于起始
9、时有0.5 mol H2和 0.5 mol Br2的混 合物，为使n（H2起始）：n（Br2起始） =1：2，则需要再加 入 0.5 mol Br2就可以达到了。故起始时H2和 Br2的物质的量 应为 0 mol 和 0.5 mol 。 设起始时HBr 的物质的量为x mol ，转换成H2和 Br2 后，则 H2和 Br2的总量分别为（）mol 和（）mol， 根据，解得。设平衡时HBr 的物质 的量为 y mol ，则有，解得。 III类： 在恒温恒压下 ，改变起始时加入物质的物质的 量，只要按化学计量数之比换算成化学方程式的同一边物质 的物质的量之比与原平衡相同，达到平衡状态后与原平衡等
10、效。 例 3：如图所示，在一定温度下，把2 体积 N2和 6 体积 H2通入一个带有活塞的容积可变的容器中，活塞的一端与大 气相通，容器中发生以下反应：（正反应放热） ， 若反应达到平衡后，测得混合气体的体积为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 分别代表初 始加入的N2、H2和 NH3的体积，如果反应达到平衡后混合气 体中各气体的体积分数仍与上述平衡相同，那么： 若 a=1，c=2，则 b=_。在此情况下，反应起 始时将向 _（填“正”或“逆”）反应方向进行。 若需规定起始时反应向逆反应方向进行，则c 的取值 范围是 _。 （2）在上述装置中，若需控制平衡
11、后混合气体为6.5 体积，则可采取的措施是_，原因是 _。 解析 ：（ 1）化学反应：在定温、定压 下进行，要使平衡状态与原平衡状态等效，只要起始时 就可以达到。已知起始时各物质的体积分别为1 体积 N2、b 体积 H2和 2 体积。根据“等价转换”法，将2 体积 通过反应的化学计量数之比换算成和的体积，则相 当于起始时有（ 1+1）体积和（ b+3）体积，它们的比值 为，解得 b=3。 因反应前混合气体为8 体积，反应后混合气体为7 体积， 体积差为 1 体积，由差量法可解出平衡时为 1 体积；而 在起始时，的体积为 c=2 体积，比平衡状态时大，为达 到同一平衡状态，的体积必须减小，所以平衡逆向移动。 若需让反应逆向进行，由上述所求出的平衡时 的体积为 1 可知，的体积必须大于1，最大值则为2 体积 和 6 体积完全反应时产生的的体积，即为4 体积， 则。 （2）由 6.5b（乙） ab，即应填（甲）。
