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1、等效平衡应用之浅见万州三中 黎 君由于新教材对内容的调整,原来高三才上的化学平衡,现在刚进入高二就学,从学生的心理角度及认知角度来看多数学生感到很不适应,等效平衡更是困难,但等效平衡的应用的确重要,多次在高考中出现,我在教学中首先把握的是先弄清楚基本概念与规律,再通过变换条件对它进行应用.一,概念:同一可逆反应,从不同状态开始,只要达到平衡时的条件(温度,压强)完全相同,加入物质的量相等,则可达到相同的平衡状态,这便称等效平衡.二,三种情况1.一般可逆反应,恒温恒容时(T, V),当起始反应物或生成物的物质的量通过化学计量数换算同时则建立等效平衡.如,反应 2SO2+O2=2SO3 在(A)(
2、B)(C)条件时建立等效(A)起始时加入 2molSO2+1molO2(B)起始时加入 2molSO3(C)超始时加入 1molSO2+0.5molO2+1molSO32.对于反应前后体积不变的气体反应,恒温恒容时(T, V)当起始反应物或生成物的质理比相同时,建立等效平衡.如 H2+I2=2HI 在(A)(B)时建立等效平衡(A)起始时加入 1molH2+2molI2(B)起始时加入 2molH2+4molI23.对于一般可逆反应,恒温恒压时(T, P),当起始反应物或生成物的物质的量主比相同时,建立等效平衡.如 N2+3H2 2NH3在(A)(B)时建立等效平衡(A)起始时加入 1molN
3、2+2molH2(B)起始时加入 2molN2+4molH2通过这种方式让学生弄清楚什么叫等效平衡,以及几种类型.三,应用利用等效平衡原理进行平衡问题分析又例例1,在相同条件下(T=500k);相同体积的甲乙两容积,甲中充入1克SO2和1克O2,乙中充入2克SO2和2克O2,下列叙述不对的是( )A.反应速率 乙甲 B.平衡混合物中SO2(体积分数)乙甲C.SO2的转化率 乙甲 D.平衡时O2的体积分数 甲乙若将乙容器的容积扩大为甲的两倍,则甲乙为等效平衡(第3种);再将乙容器容积恢复到原体积,则压强增大,反应速率增大,平衡向生成SO3的方向移动,(A)(C)(D)都对,(B)是错误的.例2(
4、本期中期考试题 第8题)将 1molSO2和1molO2通入一体积不变的密闭容器中,在一定温度和催化剂作用下,反应达到平衡,SO3为0.3mol.若此时移走0.5molO2和0.5molSO2,则重新达到平衡后,SO3的物质的量为A.0.3mol B.0.15molC.小于0.15mol D.大于0.15mol,小于0.3mol简析移走0.5molSO2和0.5molO2相当于超始时只有0.5molSO2和0.5gmolO2,若将此时的容积缩小为厚容器容积的一半,则前后为等效平衡SO3的物质的量为0.15mol;再将容器扩大到原容积,平衡逆向移动,则SO3的物质的量小于0.15mol.应用等效
5、平衡原理分析有关化学平衡问题一般思路.根据已知条件,先合理变换条件,使之成为等效平衡;然后将体系恢复为原条件,再根据平衡移动原理,对结果进行处理,可用图表示为例3,某恒温恒容的密闭容器充入3molA和2molB,反应:3A(气)+2B(气)xC(气)+yD(气)达到平衡时C的体积分数为m%.若将0.6molA,0.4molB,4molC,0.8molD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m%,则x=_,y=_.解:3A+ 2BxC+yD始 3 2 0 0变3-0.6 2-0.4 4 0.8始0.6 0.4 40.8 (3-0.6)/4=(3/x) x=5 (4/0.8)=(x/
6、y) y=1应用上述方法教学后,绝大部分学生认为:思路清晰,方法易学,有钻研兴趣.学生作业和测试结果均是做题快,准确度高.等效平衡的解说1等效平衡的含义在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同，这样的平衡称为等效平衡。2等效平衡的分类根据反应条件(恒温、恒压或恒温、恒容)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两类：(1)恒温、恒容条件下，反应前后气体分子数不相等的可逆反应，如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量与对应组分的起始加入量相同，则建立的化学平
7、衡状态是等效的。这种等效平衡是绝对等效(包括浓度、密度、相对分子质量等都相等)。(2)恒温、恒容条件下，反应前后气体分子数相等的可逆反应与恒温、恒压条件下，反应前后气体分子数任意类型的可逆反应，如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量之比与对应组分的起始加入量之比相同，则建立的化学平衡是等效的。这种等效平衡是相对等效，各种物质的物质的量等存在倍数关系。3等效平衡分析方法按照化学方程式的化学计量数关系，把起始物转化为方程式同一半边的物质，通过对比两种情况下对应组分的起始量是相等，还是等比，来判断化学平衡是否等效。(1)对于恒温、恒容条件下，气体体积有变化的反应。如：合成氨
8、反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)，初始充入1molN2、3molH2从正反应开始达平衡与初始充入2molNH3从逆反应开始达平衡，两者“投料量相同”属于等效平衡。如果初始充入a molN2、bmolH2、cmolNH3，则ac/21且b3c/23时，且a、b、c均0，与原平衡仍是等效平衡。例1将2molSO2和2molSO3气体混合于固定容积的密闭容器中，在一定条件下发生反应2SO2+O22SO3，平衡时，SO3为n mol，相同条件下，分别按下列配比放入起始物质，平衡时SO3的量大于n mol的是（）(A)2molSO2+1molO2(B) 4molSO2+1molO2(C)2mo
9、lSO2+1molO2+2molSO3(D) 3 molSO2+1molO2+1molSO3解析：可将起始物2molSO3转化为2molSO2+1molO2，则原平衡起始投料为4molSO2+1molO2，显然，与选项B投料量相同，等效平衡。选项A起始投料SO2减少2mol，则平衡左移，SO3的量小于n mol；选项C中2mol SO3转化为2molSO2+1molO2，则原平衡起始投料为4molSO2+2molO2，O2增加1mol，则平衡右移，SO3的量大于n mol；选项D中1 molSO3转化为1molSO2+0.5molO2，则原平衡起始投料为4molSO2+1.5molO2，则平衡
10、右移，SO3的量大于n mol。正确答案为C、D。(2)对于恒温、恒容条件下气体体积不变的反应。例2向某密闭容器中充入1 molCO和2molH2O(g)，发生反应：COH2O(g)CO2H2。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，起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()A0.5molCO、2molH2O(g)、1molCO2、1molH2B1molCO、1molH2O(g)、1molCO2、1molH2C0.5molCO、1.5molH2O(g)、0.4molCO2、0.4molH2D0.5molCO、1.5molH2O(g)、0
11、.5molCO2、0.5molH2解析：在等温等容且反应前后气体体积相等的可逆反应，只需“投料比相同”，则两平衡等效。选项A、D逆推后分别为1.5molCO3molH2(g)、1 molCO2molH2O(g)，均与原平衡12投料比相同，等效；选项B逆推后为2molCO2molH2O(g)，CO比例偏高，则平衡后CO体积分数也偏高；选项C逆推后0.9molCO1.9molH2O(g)，CO比例偏低，则平衡后CO体积分数也偏低。正确答案为B。(3)对于恒压条件下，反应前后气体分子数任意类型的可逆反应。例3.(1)在某压强恒定的密闭容器中加入2 mol N2和4 mol H2，发生如下反应：N2(
12、g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJ/mol，达到平衡时，体积为反应前的2/3。求：达到平衡时，N2的转化率为_。若向该容器中加入a molN2、b molH2、c molNH3，且a、b、c均0，在相同条件下达到平衡时，混合物中各组分的物质的量与上述平衡相同，试比较反应放出的热量：_(填“”、“”、“。因为(1)是恒温恒压，(2)是恒温恒容，可以假设先让(1)也保持恒温恒容，则此时与(2)平衡相同，再让其恢复恒压，则容器的活塞位置会改变，相当于加压，则化学平衡又向正反应方向移动，即NH3的浓度增大，即(1)(2)。正确答案为(1) 50% (2) 。4等效平衡训练(以下试题容易误答
13、，请细心)练习1在T条件下，向lL固定体积的密闭容器M中加入2molX和lmolY，发生如下反应：2X(g)+Y(g)aZ(g)+W(g)H=Q kJmol1(QO)。当反应达到平衡后，放出的热量为Q1kJ。若平衡后再升高温度，混合气体的平均相对分子质量减小。维持温度T不变，若起始时向容器M中加入物质的物质的量如下，则反应达到平衡后放出的热量仍为Q1kJ的是()A2molX、1molY、1molArBamolZ、1molWClmolX、0.5molY、0.5amolZ、0.5molWD2molX、1molY、1molZ提示：升高温度，平衡左移，混合气体的平均相对分子质量减小，知混合气体总物质的量应增大，故有2+1a+1，a只能是1。选项A稀有气体不参与反应，属于恒温、恒容下投料量相同的等效平衡。选项B、C均有Z参与，虽转化为起始投料与原平衡投料量相同，但与原平衡相比生成Z的量要少，放出热量也少，热量不相等，不合题意，易误选请注意。答案：A。练习2在体积恒定的密闭容器中，充入3molA和1molB 发生反应3A(g)B(g)xC(g)，达到平衡后，C在平衡混合气中的体积分数为。若维持温度不变，按1.2molA、0.4
