等效平衡的三种题型及解法255.pdf

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1、.实用文档.等效平衡的三种题型及解法 等效平衡归纳为以下三种题型：完全等效平衡，这类等效平衡问题的特征是在同 T、P、V 的条件下，同一化学反响经过不同的反响过程最后建立的平衡相同。解决这类问题的方法就是构建相同的起始条件。下面看例题一：【例题一】：温度一定，在一个容器体积恒定密闭容器内，发生合成氨反响：N23H2 2NH3。假设充入 1molN2 和 3molH2，反响到达平衡时 NH3 的体积百分含量为 W%。假设改变开始时投入原料的量，参加 amolN2，bmolH2，cmolNH3，反响到达平衡时，NH3 的体积百分含量仍为 W%，那么：假设 a=b=0，c=假设 a=0.75，b=，

2、c=假设温度、压强恒定，那么 a、b、c 之间必须满足的关系是 分析：通过阅读题目，可以知道建立平衡后两次平衡之间满足同 T、P、V，所以可以断定是完全等效平衡，故可以通过构建相同的起始条件来完成。N2 3H2 2NH3 起始条件：1mol 3mol 0 起始条件：amol bmol cmol可以把 cmolNH3 全部转化为 N2，H2 转化：0.5cmol 1.5cmol cmol 构建条件：a+0.5cmol b+1.5cmol 0 要使起始条件和起始条件建立的平衡一样，那么必须是起始条件和构建条件完全相同。那么有：a+0.5cmol=1mol b+1.5cmol=3mol 其实这两个等

3、式就是的答案，的答案就是代入数值计算即可。不完全等效平衡，这类等效平衡问题的特征是在同 T、P 不同 V 的条件下，同一化学反响经过不同的反响过程最后建立的平衡中各成分的含量相同。解决这类问题的方法就是构建相似的起始条件，各量间对应成比例。下面看例题二：【例题二】：恒温恒压下，在一个可变容积的容器中发生中下反响：Ag+B(g)=C(g)1假设开始时放入 1molA 和 1molB，到达平衡后，生成 a molC，这时 A 的物质的量为 mol。2假设开始时放入 3molA 和 3molB，到达平衡后，生成 C 的物质的量为 mol。3假设开始时放入 xmolA、2molB 和 1molC，到达

4、平衡后，A 和 C 的物质的量分别是 y mol 和 3a mol，那么 x=，y=，平衡时，B 的物质的量 选填一个编号 甲：大于 2mol 乙：等于 2mol 丙：小于 2mol 丁：可能大于，等或小于 2mol 作出判断的理由是。4假设在3的平衡混合物中再参加 3molC，待到达平衡后，C 的物质的量分数是。分析：通过阅读题目，可以知道建立平衡后两次平衡之间满足同 T、P 不同 V，所以可以断定是不完全等效平衡，故可以通过构建相似的起始条件各量间对应成比例来完成。解答过程如下：Ag+B(g)=C(g)1起始条件：1mol 1mol 0 平衡：1-a mol 1-a mol amol 2起

5、始条件：3mol 3mol 0 平衡：31-a mol 31-a mol 3amol各量间对应成比例 3起始条件：x mol 2mol 1 mol 平衡：31-a mol 31-a mol 3amol.实用文档.可见，起始条件与起始条件建立的是完全等效平衡，因此可通过构建相同的起始条件求得 x 的值。Ag+B(g)=C(g)起始条件：3mol 3mol 0 起始条件：x mol 2mol 1 mol 转化：1mol 1mol 1 mol 构建条件：1+xmol 1+2mol 0 即1+xmol=3mol x=2 平衡时，B 的物质的量 丁 选填一个编号 甲：大于 2mol 乙：等于 2mol

6、丙：小于 2mol 丁：可能大于，等或小于 2mol 作出判断的理由是 a 取值的不确定决定的。4假设在3的平衡混合物中再参加 3molC，待再次到达平衡后，与1、2、3建立的平衡是等效的，所以与1中的含量一样为 a/2-a。特殊等效平衡，这类等效平衡问题的特征是对于反响前后气体体积不变的反响在同 T 的条件下，同一化学反响经过不同的反响过程最后建立的平衡中各成分的含量相同。解决这类问题的方法就是构建相似的起始条件，各量间对应成比例。下面看例题三：【例题三】：在一个固定体积的密闭容器内，保持一定的温度发生以下反响：H2+Br2 2HBr。参加 1molH2 和 2molBr2 时，到达平衡状态

7、生成 amolHBr。在相同条件下，且保持平衡时的各物质的百分含量相同，那么填写以下空白：编号 起始状态mol 平衡时 HBr 物质的量(mol)H2 Br2 HBr 1 2 0 a 2 4 0 1 0.5a m nn2m 分析：通过阅读题目，可以知道建立平衡后两次平衡之间满足反响前后气体体积不变的并且在相同 T 下进行，所以可以断定是特殊等效平衡，故可以通过构建相似的起始条件各量间对应成比例来完成。解答过程如下：H2+Br2 2HBr 平衡时 HBr 的量 起始条件：1mol 2mol 0 amol 起始条件：2mol 4mol 0 2amol 起始条件：xmol ymol 1mol 转化：

8、1mol 1mol 1mol 构建条件：x+1mol y+1mol 0 0.5amol 因各量间对应成比例 0.5x+1=1 0.5y+1=2 那么 x=1 y=3 起始条件：m mol n mol p mol 转化：p mol p mol p mol 构建条件：m+pmol n+pmol 0 因各量间对应成比例 m+p：n+p=1：2 那么 p=n-2m 代入得 构建条件：n-mmol 2n-mmol 0 那么平衡时 HBr 的量为 an-mmol 综上所述，解决等效平衡问题的关键是先根据题意一般会指出含量或体积分数相同判断是否为等效平衡问题，然后结合以上三类等效平衡的特征归类，这时离解答出

9、来已经不远了。化学平衡小结等效平衡问题 一、概念.实用文档.在一定条件恒温恒容或恒温恒压下，同一可逆反响体系，不管是从正反响开始，还是从逆反响开始，在到达化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量体积分数、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“全等等效和相似等效。概念的理解：1只要是等效平衡，平衡时同一物质的百分含量体积分数、物质的量分数等一定相同 2外界条件相同：通常可以是恒温、恒容，恒温、恒压。3平衡状态只与始态有关，而与途径无关，如：无论反响从正反响方向开始，还是从逆反响方向开始投料是一次还是分成几次反响容器经过扩大缩小或缩小扩大的过程，比拟时都运用“一边倒倒回到起始的状态进

10、行比拟。二、等效平衡的分类 在等效平衡中比拟常见并且重要的类型主要有以下二种：I 类：全等等效不管是恒温恒容还是恒温恒压。只要“一边倒倒后各反响物起始用量是一致的就是全等等效“全等等效平衡除了满足等效平衡特征转化率相同，平衡时百分含量体积分数、物质的量分数一定相等外还有如下特征“一边倒后同物质的起始物质的量相等，平衡物质的量也一定相等。拓展与延伸：在解题时如果要求起始“物质的量相等或“平衡物质的量相等字眼的肯定是等效平衡这此我们只要想方法让起始用量相等就行 例 1将 6molX 和 3molY 的混合气体置于密闭容器中，发生如下反响：2X(g)+Y(g)2Z(g)，反响到达平衡状态 A 时，测

11、得 X、Y、Z 气体的物质的量分别为 1.2mol、0.6mol 和 4.8mol。假设 X、Y、Z 的起始物质的量分别可用 a、b、c 表示，请答复以下问题：1假设保持恒温恒容，且起始时 a=3.2mol，且到达平衡后各气体的体积分数与平衡状态A 相同，那么起始时 b、c 的取值分别为 ，。2假设保持恒温恒压，并要使反响开始时向逆反响方向进行，且到达平衡后各气体的物质的量与平衡 A 相同，那么起始时 c 的取值范围是 。答案：1b=1.6mol c=2.8mol 24.8molc4.8mol,又由于是一个全等等效的问题，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 6

12、mol 值最大.II 类：相似等效相似等效分两种状态分别讨论 1恒温恒压下对于气体体系通过“一边倒的方法转化后，只要反响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。.实用文档.恒温恒压下的相似等效平衡的特征是：平衡时同一物质转化率相同，百分含量体积分数、物质的量分数相同，浓度相同 2恒温恒容下对于反响前后气体总物质的量没有变化的反响来说，通过“一边倒的方法转化后，只要反响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。恒温恒容下的相似等效平衡的特征是：平衡时同一物质转化率相同，百分含量体积分数、物质的量分数相同，浓度不相同 拓展与延伸：属于相似等效的问题，我们只要想方法

13、让物质的量的比例与原平衡起始态相同起始用量相等就行 例 2 将 6molX 和 3molY 的混合气体置于容积可变的密闭容器中，在恒温恒压发生如下反响：2X(g)+Y(g)2Z(g)，反响到达平衡状态 A 时，测得 X、Y、Z 气体的物质的量分别为 1.2mol、0.6mol 和 4.8mol。假设 X、Y、Z 的起始物质的量分别可用 a、b、c 表示，假设起始时 a=3.2mol，且到达平衡后各气体的体积分数与平衡状态 A 相同，那么起始时 b、c 的取值分别为 ，。答案：b=1.6mol c 为任意值 分析：通过题意到达平衡后各气体的体积分数与平衡状态 A 相同，且反响是在恒温恒压下，可以

14、看出二者属于相似等效，故起始加量只要满足物质的量的比例与原平衡起始态相同即可，从上述反响我们可以看出生成物只有一种，故 c 为任何值时都能满足比例故 C 可不看，只要 a:b 能满足 2：1 即可，故 b=1.6mol【总结】通过上述分析等效平衡的问题解题的关键是：读题时注意勾画出这些条件，分清类别，用相应的方法使起始物质量相等或起始物质的量比相等求解。我们常采用“一边倒又称等价转换的方法，分析和解决等效平衡问题 例 3：在一定温度下，把 2mol SO2 和 1mol O2 通入一定容积的密闭容器中，发生如下反响，当此反响进行到一定程度时反响混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中维持温度不变

15、，令 a、b、c 分别代表初始时参加的的物质的量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，才能保证到达平衡状态时，反响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假设 a=0，b=0，那么 c=_。2假设 a=0.5，那么 b=_，c=_。3a、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，这是一个化学反响前后气体分子数不等的可逆反响，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，使化学反响从正反响开始，还是从逆反响开始，或者从正、逆

16、反响同时开始，但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假设 a=0，b=0，这说明反响是从逆反响开始，通过化学方程式 可以看出，反响从 2mol SO3 开始，通过反响的化学计量数之比换算成 和 的物质的量即等价转换，恰好跟反响从 2mol SO2 和 1mol O2 的混合物开始是等效的，故 c=2。2由于 a=0.52，这表示反响从正、逆反响同时开始，通过化学方程式 可以看出，要使0.5 mol SO2 反响需要同时参加 0.25mol O2 才能进行，通过反响的化学计量数之比换算成 SO3的物质的

17、量即等价转换与 0.5 mol SO3 是等效的，这时假设再参加 1.5 mol SO3 就与起始时参加 2 mol SO3 是等效的，通过等价转换可知也与起始时参加 2 mol SO2 和 1mol O2 是等效的。故 b=0.25，c=1.5。3题中要求 2mol SO2 和 1mol O2 要与 a mol SO2、b mol O2 和 c mol SO3 建立等效平衡。.实用文档.由化学方程式 可知，c mol SO3 等价转换后与 c mol SO2 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 2mol SO2 和 1m

18、ol O2 等效。故有。例 4：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响：参加 1mol H2 和 2mol Br2 时，到达平衡后生成 a mol HBr见下表项，在相同条件下，且保持平衡时各组分的体积分数不变，对以下编号的状态，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，从化学方程式可以看出，这是一个化学反响前后气体分子数相等的可逆反响。根据“等价转换法，通过反响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，那么到达平衡后与原平衡等效。因为标准项中 n 起始：n起始：nHBr 平衡=1：2：a，将 nH2 起始=2mol，nBr2 起始=4mol

19、，代入上式得 nHBr 平衡=2a。参照标准项可知，n HBr 平衡=0.5a mol，需要 n H2 起始=0.5mol，n Br2 起始=1mol，nHBr 起始=0mol。而现在的起始状态，已有 1mol HBr，通过等价转换以后，就相当于起始时有 0.5 mol H2 和 0.5 mol Br2 的混合物，为使 nH2 起始：nBr2 起始=1：2，那么需要再参加 0.5 mol Br2 就可以到达了。故起始时 H2 和 Br2 的物质的量应为 0mol 和 0.5mol。设起始时 HBr 的物质的量为 x mol，转换成 H2 和 Br2 后，那么 H2 和 Br2 的总量分别为mo

20、l 和 mol，根据，解得。设平衡时 HBr 的物质的量为 y mol，那么有，解得。例 5：如下图，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，容器中发生以下反响：正反响放热，假设反响到达平衡后，测得混合气体的体积为 7 体积。据此答复以下问题：1保持上述反响温度不变，设 a、b、c 分别代表初始参加的 N2、H2 和 NH3 的体积，如果反响到达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：假设 a=1，c=2，那么 b=_。在此情况下，反响起始时将向_填“正或“逆反响方向进行。假设需规定起始时反响向逆反响方向进

21、行，那么 c 的取值范围是_。2 在上述装置中，假设需控制平衡后混合气体为6.5体积，那么可采取的措施是_，原因是_。解析：1化学反响：在定温、定压下进行，要使平衡状态与原平衡状态等效，只要起始时就可以到达。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 通过反响的化学计量数之比换算成 和 的体积，那么相当于起始时有1+1体积 和b+3体积，它们的比值为，解得 b=3。因反响前混合气体为 8 体积，反响后混合气体为 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，为到达同一平衡状态，的体积必须减小，所以平衡逆向移动。假设需让反响逆向进行，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，最大值那么为 2 体积 和 6 体积 完全反响时产生的的体积，即为 4 体积，那么。2由 6.5b乙ab，即应填甲。