等效平衡解题方法

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1、 等效平衡题的解题方法等效平衡题的解题方法 讲述我们先来给等效平衡下个定义。我们知道,一个可逆反应,可以从反应物开 始达到平衡状态,也可以从生成物开始达到平衡状态,还可以从既有反应物又有生成物开 始达到平衡状态,如果反应的外界条件相同,从不同途径达平衡时,平衡混合物中各物质 的含量相同,或者是各物质的物质的量相同的状态,都属于等效平衡状态。 1.等效平衡:同一可逆反应里,当外界条件一定时,反应无论从正反应开始,还是从 逆反应开始,其中平衡混合物中各物质的含量相同,或者是各物质的物质的量相同的状态 称为等效平衡。 2. 等效平衡的形成条件和规律根据反应条件(定温、定压或定温、定容)以及可逆反应的

2、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)定温、定容条件下,反应前后气体分子数不相等的可逆反应解解题题要要领领: :此种条件下,只要改变起始加入物质的物质的量,若通过可逆反应的化学计量数之比换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同,则两平衡等效(此种情况下又称等同平衡,此法又称极限法)。(2)定温、定容条件下,反应前后气体分子数相等的可逆反应解解题题要要领领:此条件下,只要换算到同一半边时,反应物(或生成物)的物质的量 的比例与原平衡相等,则两平衡等效。(3)定温、定压条件下,反应前后气体分子数任意型的可逆反应解解题题要要领领: :此条件下,只要按化学计量数换算到同

3、一半边后,各物质的量之比与原平衡相等,则两平衡等效。三三类类等效平衡的比等效平衡的比较较: :等效类型IIIIII条件恒温、恒容恒温、恒容恒温、恒压起始投料换算为方程式同一边 物质,其“量”相同换算为方程式同一边 物质,其“量”符合同一比例换算为方程式同一边 物质,其“量”符合同一比例对反应的要求任何可逆反应反应前、后气体体积相等任何可逆反应质量分数W%相同相同相同平衡特点浓度 c相同成比例相同(气体)物质的量 n相同成比例成比例3.典型例题 板书解题方法:极端假设法 讲述就是假设各种起始原料的配比量完全转化为反应物或生成物,再与原配比量 相比较,如与起始原料配比量相同或相当,则化学平衡状态相

4、同, 1. 某恒温恒压下,向可变容积的密闭容器中充入 3 L A 和 2 L B,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w%,若维持温度、压强不变,将 0.6 L A、0.4 L B,4 L C、0.8 L D 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w%,则x,y的 值分别为( )A.x=3,y=1 B.x=4,y=1 C.x=5,y=1 D.x=2,y=3 解析:应用“极端假设法” ,假设 4 L C 和 0.8 L D 完全转化为 A、B,转化生成的 A、B 加上加入的 A、B 等于最初加入的 A、B:即 1y5x24

5、 . 0y6 . 124 . 0x81y5x36 . 0y4 . 236 . 0x12或答案:C 2.在一定温度下,把 2 mol SO2和 1 mol O2通入一个一定容积的密闭容器里,发生如 下反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),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取不同的值,它们必须满足一定的关系,才能保证达到平衡 时,反应混合物中三种气体的含量仍与上述平衡时完全相同。填写下列空白: (1)若a=0,b=0,则c= 。 (2)若a=0.5,则b=

6、 ,c= 。 (3)a、b、c取值满足的一般条件是(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:(2)a=0.5 mol,可认为 2 mol SO2中有 1.5 mol 已反应掉,1 mol O2中消耗了 0.75 mol,同时生成 1.5 mol SO3,所以b=1-0.75=0.25,c=1.5。 (3)据“极端假设法”有:故方程式为:a+c=2 和 2b+c=2 12cb2ca答案:(1)2 (2)0.25 1.5 (3)a+c=2 2b+c=2 (说明:第(1)问和第(2)问也可以求出第(3)问之后,代入方程式计算) 例 2在固定体积的密闭容器中,一定温度

7、下,加入 2 mol Br2,1 mol H2,发生反 应:Br2(g)+H2(g) 2HBr,达到平衡时,HBr 的质量分数为w%。在相同条件下,按下 列情况充入物质,达到平衡时,HBr 的质量分数仍为w%的是( )A. 2 mol HBr B. 3 mol HBr C. 4 mol Br2+2 mol H2 D. 1 mol Br2+2 mol HBr 师首先同学们看这个反应有何特点? 生反应前后气体物质的量不变。 师据“极端假设法” ,A、B 明显与原平衡不等效,那么答案 C 与原平衡是否等效?学生讨论后回答等效。因 C 中 Br2和 H2的物质的量都增大 2 倍,相当于加压,平 衡不移

8、动。 师据“极端假设法” ,D 是否与原平衡等效? 生等效。 师由此可见本题应选 C、D。请同学们完成下面的练习。 3. 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百分含量不变,对下列编号(1)(3)的状态,填写表 中的空白。起始状态(摩)编号 H2Br2HBr平衡时 HBr 物质 的量(摩)已知120a (1)240 (2)10.5a (3)mn(n2m) 答案与简析 (1)因n(H2)始n(Br2)

9、始n(HBr)始=12a 24x=12a x=2a,即n(HBr)平=2a (2)因为n(HBr)平=0.5a,当n(HBr)始=0 时,H2的起始总量为 0.5,Br2的起始总量为 1,但起始时 HBr 已有 1,相当于起始时有 H2 0.5,Br2 0.5。此时:n(H2)始=0.5- 0.5=0,n(Br2)始= 10.5=0.5。 (3)设n(HBr)始=x,n(HBr)平=yn(H2)始=n+ n(Br2)始=m+ y=(n+)a2x 2x 2x由=可知x=2(m-2n)2xm2xn21则y=(m-n)a 小结由以上例题和练习可知,在温度体积恒定的情况下,对于反应前后体积分子 数不变

10、的可逆反应,只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡相同,则二平衡 就是等效平衡。4巩固练习:巩固练习:1、(恒温恒容)在 450、101Pa 条件下,可逆反应:2SO2+O22SO3由以下三种情况 建立平衡:2 摩 SO21 摩 O2 平衡 2 摩 SO3 平衡 a 摩 SO2b 摩 O2c 摩 SO3 平衡 问:(1)前两种反应和达到平衡时,体系中各物质的体积分数是否相等? (2)若达到平衡时,体系中各物质的体积分数与相同,则 a,b,c 应满足什么条件?2、某恒温恒压下,向可变容积的密闭容器中充入 3 升 A 和 2 升 B,发生如下反应: 3A(气)2B(气) xC(气)yD(气

11、) 达到平衡时 C 的体积百分比为 m ,若维持温度,压强不变,将 0.6 升 A,0.4 升 B、4 升 C、0.8 升 D 作为起始物质充入密闭容器内,则达到 平衡时 C 的体积百分比仍为 m,则 x ,y 。3、在一密闭容器中加入 3molA 和 1molB 发生反应:,达到平衡时,C 的浓度为 amol/L。 (1)当 n=2 时,请分析下列情况下达平衡后 C 的浓度(用“” 、 “1.2molC、若为定压容器,n(NH3)=1.2mol D、若为定压容器,n(NH3) = = =(2) 13 103 x+35z=3 0 x=3y z0 a2 0.6(3) 2a a a2 a a2 a 4. a6. 短 高 逆 不 不变 增大 7. a4 2a 不变 6 n23m 8.D 9.A 10.B 11.C 12.BC 13.AD 14.AB 15.C 16B 17. 23a

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