等效平衡問(wèn)題的基本原理講義(doc 7頁(yè)).doc

等效平衡問(wèn)題的基本模型等效平衡問(wèn)題是高中化學(xué)中化學(xué)平衡這一章的一個(gè)難點(diǎn)，也是各級(jí)各類考試的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。學(xué)生如何正確理解并運(yùn)用相關(guān)知識(shí)進(jìn)行解題是非常必要的。經(jīng)過(guò)對(duì)大量試題的對(duì)比分析，筆者認(rèn)為可以歸納為以下三種情形：完全等效平衡，這類等效平衡問(wèn)題的特征是在同T、P、V的條件下，同一化學(xué)反應(yīng)經(jīng)過(guò)不同的反應(yīng)過(guò)程最后建立的平衡相同。解決這類問(wèn)題的方法就是構(gòu)建相同的起始條件。下面看例題一：【例題一】：溫度一定，在一個(gè)容器體積恒定密閉容器內(nèi)，發(fā)生合成氨反應(yīng)：N23H2 2NH3。若充入1molN2和3molH2，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)NH3的體積百分含量為W%。若改變開(kāi)始時(shí)投入原料的量，加入amolN2，bmolH2，cmolNH3，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，NH3的體積百分含量仍為W%，則： 若a=b=0， c= 若a=0.75， b= ， c= 若溫度、壓強(qiáng)恒定，則 a、b、c之間必須滿足的關(guān)系是 分析：通過(guò)閱讀題目，可以知道建立平衡后兩次平衡之間滿足同T、P、V，所以可以斷定是完全等效平衡，故可以通過(guò)構(gòu)建相同的起始條件來(lái)完成。N2 3H2 2NH3起始條件： 1mol 3mol 0起始條件： amol bmol cmol（可以把cmolNH3全部轉(zhuǎn)化為N2，H2）轉(zhuǎn)化： 0.5cmol 1.5cmol cmol構(gòu)建條件： （a+0.5c）mol （b+1.5c）mol 0要使起始條件和起始條件建立的平衡一樣，那么必須是起始條件和構(gòu)建條件完全相同。則有：（a+0.5c）mol = 1mol （b+1.5c）mol = 3mol其實(shí)這兩個(gè)等式就是的答案，的答案就是代入數(shù)值計(jì)算即可。不完全等效平衡，這類等效平衡問(wèn)題的特征是在同T、P不同V的條件下，同一化學(xué)反應(yīng)經(jīng)過(guò)不同的反應(yīng)過(guò)程最后建立的平衡中各成分的含量相同。解決這類問(wèn)題的方法就是構(gòu)建相似的起始條件，各量間對(duì)應(yīng)成比例。下面看例題二：【例題二】：恒溫恒壓下，在一個(gè)可變?nèi)莘e的容器中發(fā)生中下反應(yīng)：A（g）+B(g) = C(g)（1）若開(kāi)始時(shí)放入1molA和1molB，到達(dá)平衡后，生成a molC，這時(shí)A的物質(zhì)的量為mol。（2）若開(kāi)始時(shí)放入3molA和3molB，到達(dá)平衡后，生成C的物質(zhì)的量為 mol。（3）若開(kāi)始時(shí)放入xmolA、2molB和1molC，到達(dá)平衡后，A和C的物質(zhì)的量分別是y mol和3a mol，則x= ，y= ，平衡時(shí)，B的物質(zhì)的量 （選填一個(gè)編號(hào)）甲：大于2mol 乙：等于2mol 丙：小于2mol 丁：可能大于，等或小于2mol作出判斷的理由是 。（4）若在（3）的平衡混合物中再加入3molC，待到達(dá)平衡后，C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是 。 分析：通過(guò)閱讀題目，可以知道建立平衡后兩次平衡之間滿足同T、P不同V，所以可以斷定是不完全等效平衡，故可以通過(guò)構(gòu)建相似的起始條件各量間對(duì)應(yīng)成比例來(lái)完成。解答過(guò)程如下：A（g） + B(g) = C(g)（1）起始條件： 1mol 1mol 0平衡： （1-a ）mol （1-a ）mol amol（2）起始條件： 3mol 3mol 0平衡： 3（1-a ）mol 3（1-a ）mol 3amol（各量間對(duì)應(yīng)成比例）（3）起始條件： x mol 2mol 1 mol 平衡： 3（1-a ）mol 3（1-a ）mol 3amol可見(jiàn)，起始條件與起始條件建立的是完全等效平衡，因此可通過(guò)構(gòu)建相同的起始條件求得x的值。A（g） + B(g) = C(g)起始條件： 3mol 3mol 0起始條件： x mol 2mol 1 mol 轉(zhuǎn)化： 1mol 1mol 1 mol 構(gòu)建條件：（1+ x）mol （1+2）mol 0 即（1+ x）mol = 3mol x =2 平衡時(shí)，B的物質(zhì)的量 丁 （選填一個(gè)編號(hào)） 甲：大于2mol 乙：等于2mol 丙：小于2mol ?。嚎赡艽笥冢然蛐∮?mol作出判斷的理由是 a取值的不確定決定的 。（4）若在（3）的平衡混合物中再加入3molC，待再次到達(dá)平衡后，與（1）、（2）、（3）建立的平衡是等效的，所以與（1）中的含量一樣為a /（2-a）。特殊等效平衡，這類等效平衡問(wèn)題的特征是對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)在同T的條件下，同一化學(xué)反應(yīng)經(jīng)過(guò)不同的反應(yīng)過(guò)程最后建立的平衡中各成分的含量相同。解決這類問(wèn)題的方法就是構(gòu)建相似的起始條件，各量間對(duì)應(yīng)成比例。下面看例題三：【例題三】：在一個(gè)固定體積的密閉容器內(nèi)，保持一定的溫度發(fā)生以下反應(yīng)：H2+Br2 2HBr。已知加入1molH2和2molBr2 時(shí)，達(dá)到平衡狀態(tài)生成amolHBr。在相同條件下，且保持平衡時(shí)的各物質(zhì)的百分含量相同，則填寫(xiě)下列空白：編號(hào) 起始狀態(tài)（mol） 平衡時(shí)HBr 物質(zhì)的量(mol)H2 Br2 HBr 已知 1 2 0 a 2 4 0 1 0.5a m n（n2m） 分析：通過(guò)閱讀題目，可以知道建立平衡后兩次平衡之間滿足反應(yīng)前后氣體體積不變的并且在相同T下進(jìn)行，所以可以斷定是特殊等效平衡，故可以通過(guò)構(gòu)建相似的起始條件各量間對(duì)應(yīng)成比例來(lái)完成。解答過(guò)程如下：H2 + Br2 2HBr 平衡時(shí)HBr的量起始條件： 1mol 2mol 0 amol起始條件： 2mol 4mol 0 2amol起始條件： xmol ymol 1mol 轉(zhuǎn)化： 1mol 1mol 1mol構(gòu)建條件： （x+1）mol （y+1）mol 0 0.5amol因各量間對(duì)應(yīng)成比例 0.5（x+1）=1 0.5（y+1）=2 則x=1 y=3起始條件： m mol n mol p mol轉(zhuǎn)化： p mol p mol p mol構(gòu)建條件： （m+p）mol （n+p）mol 0 因各量間對(duì)應(yīng)成比例 （m+p）：（n+p）= 1 ：2 則p=n-2m代入得構(gòu)建條件： （n-m）mol 2（n-m）mol 0 則平衡時(shí)HBr的量為a（n-m）mol綜上所述，解決等效平衡問(wèn)題的關(guān)鍵是先根據(jù)題意（一般會(huì)指出含量或體積分?jǐn)?shù)相同）判斷是否為等效平衡問(wèn)題，然后結(jié)合以上三類等效平衡的特征歸類，這時(shí)離解答出來(lái)已經(jīng)不遠(yuǎn)了?；瘜W(xué)平衡小結(jié)等效平衡問(wèn)題 一、概念在一定條件（恒溫恒容或恒溫恒壓）下，同一可逆反應(yīng)體系，不管是從正反應(yīng)開(kāi)始，還是從逆反應(yīng)開(kāi)始，在達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，任何相同組分的百分含量（體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)等）均相同，這樣的化學(xué)平衡互稱等效平衡（包括“全等等效和相似等效”）。概念的理解：（1）只要是等效平衡，平衡時(shí)同一物質(zhì)的百分含量（體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)等）一定相同（2）外界條件相同：通?？梢允呛銣?、恒容，恒溫、恒壓。（3）平衡狀態(tài)只與始態(tài)有關(guān)，而與途徑無(wú)關(guān)，（如：無(wú)論反應(yīng)從正反應(yīng)方向開(kāi)始，還是從逆反應(yīng)方向開(kāi)始投料是一次還是分成幾次反應(yīng)容器經(jīng)過(guò)擴(kuò)大縮小或縮小擴(kuò)大的過(guò)程，）比較時(shí)都運(yùn)用“一邊倒”倒回到起始的狀態(tài)進(jìn)行比較。 二、等效平衡的分類在等效平衡中比較常見(jiàn)并且重要的類型主要有以下二種：I類：全等等效不管是恒溫恒容還是恒溫恒壓。只要“一邊倒”倒后各反應(yīng)物起始用量是一致的就是全等等效“全等等效”平衡除了滿足等效平衡特征轉(zhuǎn)化率相同，平衡時(shí)百分含量（體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）一定相等外還有如下特征“一邊倒”后同物質(zhì)的起始物質(zhì)的量相等，平衡物質(zhì)的量也一定相等。拓展與延伸：在解題時(shí)如果要求起始“物質(zhì)的量相等”或“平衡物質(zhì)的量相等”字眼的肯定是等效平衡這此我們只要想辦法讓起始用量相等就行例1將6molX和3molY的混合氣體置于密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：2X (g)+Y(g) 2Z (g)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)A時(shí)，測(cè)得X、Y、Z氣體的物質(zhì)的量分別為1.2mol、0.6mol和4.8mol。若X、Y、Z的起始物質(zhì)的量分別可用a、b、c表示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）若保持恒溫恒容，且起始時(shí)a=3.2mol，且達(dá)到平衡后各氣體的體積分?jǐn)?shù)與平衡狀態(tài)A相同，則起始時(shí)b、c的取值分別為 ， 。（2）若保持恒溫恒壓，并要使反應(yīng)開(kāi)始時(shí)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，且達(dá)到平衡后各氣體的物質(zhì)的量與平衡A 相同，則起始時(shí)c的取值范圍是 。答案：（1）b=1.6mol c=2.8mol （2）4.8molc4.8mol,又由于是一個(gè)全等等效的問(wèn)題，所以其最大值一定是起始是a、b等于0，只投入c,即c等于6mol值最大.II類：相似等效相似等效分兩種狀態(tài)分別討論1恒溫恒壓下對(duì)于氣體體系通過(guò)“一邊倒”的辦法轉(zhuǎn)化后，只要反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。恒溫恒壓下的相似等效平衡的特征是：平衡時(shí)同一物質(zhì)轉(zhuǎn)化率相同，百分含量（體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）相同，濃度相同2恒溫恒容下對(duì)于反應(yīng)前后氣體總物質(zhì)的量沒(méi)有變化的反應(yīng)來(lái)說(shuō)，通過(guò)“一邊倒”的辦法轉(zhuǎn)化后，只要反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。恒溫恒容下的相似等效平衡的特征是：平衡時(shí)同一物質(zhì)轉(zhuǎn)化率相同，百分含量（體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）相同，濃度不相同拓展與延伸：屬于相似等效的問(wèn)題，我們只要想辦法讓物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同起始用量相等就行例2將6molX和3molY的混合氣體置于容積可變的密閉容器中，在恒溫恒壓發(fā)生如下反應(yīng)：2X (g)+Y(g) 2Z (g)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)A時(shí)，測(cè)得X、Y、Z氣體的物質(zhì)的量分別為1.2mol、0.6mol和4.8mol。若X、Y、Z的起始物質(zhì)的量分別可用a、b、c表示，若起始時(shí)a=3.2mol，且達(dá)到平衡后各氣體的體積分?jǐn)?shù)與平衡狀態(tài)A相同，則起始時(shí)b、c的取值分別為 ， 。 答案： b=1.6mol c為任意值分析：通過(guò)題意達(dá)到平衡后各氣體的體積分?jǐn)?shù)與平衡狀態(tài)A相同，且反應(yīng)是在恒溫恒壓下，可以看出二者屬于相似等效，故起始加量只要滿足物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同即可，從上述反應(yīng)我們可以看出生成物只有一種，故c為任何值時(shí)都能滿足比例故C可不看，只要a:b能滿足2：1即可，故b=1.6mol【總結(jié)】通過(guò)上述分析等效平衡的問(wèn)題解題的關(guān)鍵是：讀題時(shí)注意勾畫(huà)出這些條件，分清類別，用相應(yīng)的方法（使起始物質(zhì)量相等或起始物質(zhì)的量比相等）求解。我們常采用“一邊倒”（又稱等價(jià)轉(zhuǎn)換）的方法，分析和解決等效平衡問(wèn)題例3：在一定溫度下，把2mol SO2和1mol O2通入一定容積的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)，當(dāng)此反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)反應(yīng)混合物就處于化學(xué)平衡狀態(tài)?，F(xiàn)在該容器中維持溫度不變，令a、b、c分別代表初始時(shí)加入的的物質(zhì)的量（mol），如果a、b、c取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的相互關(guān)系，才能保證達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡完全相同。請(qǐng)?zhí)羁眨海?）若a=0，b=0，則c=_。（2）若a=0.5，則b=_，c=_。（3）a、b、c的取值必須滿足的一般條件是_，_。（請(qǐng)用兩個(gè)方程式表示，其中一個(gè)只含a和c，另一個(gè)只含b和c）解析：通過(guò)化學(xué)方程式：可以看出，這是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不等的可逆反應(yīng)，在定溫、定容下建立的同一化學(xué)平衡狀態(tài)。起始時(shí)，無(wú)論怎樣改變的物質(zhì)的量，使化學(xué)反應(yīng)從正反應(yīng)開(kāi)始，還是從逆反應(yīng)開(kāi)始，或者從正、逆反應(yīng)同時(shí)開(kāi)始，但它們所建立起來(lái)的化學(xué)平衡狀態(tài)的效果是完全相同的，即它們之間存在等效平衡關(guān)系。我們常采用“等價(jià)轉(zhuǎn)換”的方法，分析和解決等效平衡問(wèn)題。（1）若a=0，b=0，這說(shuō)明反應(yīng)是從逆反應(yīng)開(kāi)始，通過(guò)化學(xué)方程式 可以看出，反應(yīng)從2mol SO3開(kāi)始，通過(guò)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算成 和 的物質(zhì)的量（即等價(jià)轉(zhuǎn)換），恰好跟反應(yīng)從2mol SO2和1mol O2的混合物開(kāi)始是等效的，故c=2。（2）由于a=0.52，這表示反應(yīng)從正、逆反應(yīng)同時(shí)開(kāi)始，通過(guò)化學(xué)方程式 可以看出，要使0.5 mol SO2反應(yīng)需要同時(shí)加入0.25mol O2才能進(jìn)行，通過(guò)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算成SO3的物質(zhì)的量（即等價(jià)轉(zhuǎn)換）與0.5 mol SO3是等效的，這時(shí)若再加入1.5 mol SO3就與起始時(shí)加入2 mol SO3是等效的，通過(guò)等價(jià)轉(zhuǎn)換可知也與起始時(shí)加入2 mol SO2和1mol O2是等效的。故b=0.25，c=1.5。（3）題中要求2mol SO2和1mol O2要與a mol SO2、b mol O2和c mol SO3建立等效平衡。由化學(xué)方程式 可知，c mol SO3等價(jià)轉(zhuǎn)換后與c mol SO2和 等效，即是說(shuō)， 和 與a mol SO2、b mol O2和c mol SO3等效，那么也就是與2mol SO2和1mol O2等效。故有 。例4：在一個(gè)固定容積的密閉容器中，保持一定的溫度進(jìn)行以下反應(yīng)：已知加入1mol H2和2mol Br2時(shí)，達(dá)到平衡后生成a mol HBr（見(jiàn)下表已知項(xiàng)），在相同條件下，且保持平衡時(shí)各組分的體積分?jǐn)?shù)不變，對(duì)下列編號(hào)的狀態(tài)，填寫(xiě)下表中的空白。 解析：在定溫、定容下，建立起化學(xué)平衡狀態(tài)，從化學(xué)方程式可以看出，這是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等的可逆反應(yīng)。根據(jù)“等價(jià)轉(zhuǎn)換”法，通過(guò)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算成同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，則達(dá)到平衡后與原平衡等效。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)項(xiàng)中n（ 起始）：n（起始）：n（HBr平衡）=1：2：a，將n（H2起始）=2mol，n（Br2起始）=4mol，代入上式得n（HBr平衡）=2a。參照標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)可知，n（HBr平衡）=0.5a mol，需要n（H2起始）=0.5mol，n（Br2起始）=1mol，n（HBr起始）=0mol。而現(xiàn)在的起始狀態(tài)，已有1mol HBr，通過(guò)等價(jià)轉(zhuǎn)換以后，就相當(dāng)于起始時(shí)有0.5 mol H2和0.5 mol Br2的混合物，為使n（H2起始）：n（Br2起始）=1：2，則需要再加入0.5 mol Br2就可以達(dá)到了。故起始時(shí)H2和Br2的物質(zhì)的量應(yīng)為0mol和0.5mol。設(shè)起始時(shí)HBr的物質(zhì)的量為x mol，轉(zhuǎn)換成H2和Br2后，則H2和Br2的總量分別為（）mol和（ ）mol，根據(jù) ，解得 。設(shè)平衡時(shí)HBr的物質(zhì)的量為y mol，則有 ，解得 。例5：如圖所示，在