高中化學等效平衡問題的解題技巧

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高中化學 來源: 高中學習網(wǎng)

 

等效平衡問題是指利用等效平衡(相同平衡或相似平衡)來進行的有關判斷和計算問題,即利用與某一平衡狀態(tài)等效的過渡平衡狀態(tài)(相同平衡)進行有關問題的分析、判斷,或利用相似平衡的相似原理進行有關量的計算。所以等效平衡也是一種思維分析方式和解題方法。這種方法往往用在相似平衡的計算中

關于概念的理解:

(1)外界條件相同:通?梢允洽俸銣亍⒑闳,②恒溫、恒壓。

(2)“等效平衡”與“完全相同的平衡狀態(tài)”不同:“完全相同的平衡狀態(tài)”是指在達到平衡狀態(tài)時,任何組分的物質的量分數(shù)(或體積分數(shù))對應相等,并且反應的速率等也相同,但各組分的物質的量、濃度可能不同。而“等效平衡”只要求平衡混合物中各組分的物質的量分數(shù)(或體積分數(shù))對應相同,反應的速率、壓強等可以不同。

(3)平衡狀態(tài)只與始態(tài)有關,而與途徑無關,(如:①無論反應從正反應方向開始,還是從逆反應方向開始②投料是一次還是分成幾次③反應容器經(jīng)過擴大—縮小或縮小—擴大的過程,)只要起始濃度相當,就達到相同的平衡狀態(tài)。

等效平衡的條件和判斷:

(1)恒溫恒容下,改變起始加入物質的物質的量,如通過可逆反應的化學計量數(shù)換算成同一半邊的物質的物質的量與原平衡相等,則達平衡后與原平衡等效

(2)恒溫恒容下,對于反應前后都是氣體且物質的量相等的可逆反應,只要反應物(或生成物)的物質的量的之比與原平衡相同,兩平衡等效

(3)恒溫恒壓下,改變起始加入物質的物質的量,只要按化學計量數(shù),換算成同一半邊的物質的物質的量之比與原平衡相同,則達平衡后與原平衡等效

不同條件下的等效平衡問題:

1.對于一般可逆反應,在恒溫、恒容條件下建立平衡,改變起始時加入物質的物質的量,如果能夠按化學計量數(shù)換算成同一半邊的物質的物質的量與原平衡相同,則兩平衡等效。

如:按下列三條途徑,在恒溫、恒容下建立的平衡等效

3H2(g)+N2(g)=2NH3(g)

Ⅰ3mol1mol0

Ⅱ002mol

Ⅲabc

Ⅲ中,應滿足:b+c/2=1,a+3c/2=3。

例1.一可逆反應:2A(g)+3B(g)=xC(g)+4D(g),若按下列兩種配比,在同溫、同體積的密閉容器中進行反應。

(1)0.8molA,1.2molB,1.2molC,2.4molD

(2)1.4molA,2.1molB,0.6molC,1.2molD

達到平衡后,C的質量分數(shù)相同,則x的值為()

A.1B.2C.3D.4

解析:因為在等溫、等容下平衡時,C的質量分數(shù)相同,則屬于同一平衡狀態(tài),變化的A、B、C、D的物質的量之比為:0.6∶0.9∶0.6∶1.2=2∶3∶2∶4。故選B項。

2.在恒溫、恒壓下,改變起始時加入物質的物質的量,只要按化學方程式系數(shù)比換算成同一半邊物質的物質的量之比與原平衡相同,兩平衡等效。

如:按下列三條途徑建立的平衡為等效平衡

3H2(g)+N2(g)=2NH3(g)

Ⅰ3mol1mol0mol

Ⅱ0mol0mol2mol

Ⅲ3nmolnmolx(x≥0)mol

小結:若恒溫、恒容,則3n+3x/2=3,n+x/2=1;若恒溫、恒壓,則(3n+3x/2):(n+x/2)=3:1即可。

例2.在恒溫、恒壓下,有下列氣體反應分別從兩條途徑進行

2A(g)+2B(g)=C(g)+3D(g)

Ⅰ2mol2mol00

Ⅱ002mol6mol

下列敘述正確的是()

A.Ⅰ、Ⅱ兩條途徑最終達到平衡時,體系內混合氣體的百分組成相同。

B.Ⅰ、Ⅱ兩條途徑最終達到平衡時,體系內混合氣體的百分組成不同。

C.達到平衡時,Ⅰ途徑所用的時間與Ⅱ途徑所用的時間相同

D.達到平衡時,Ⅰ途徑混合氣體密度等于Ⅱ途徑混合氣體的密度

解析:因反應前后氣體體積不變,壓強對該平衡無影響,途徑Ⅰ、Ⅱ為等效平衡,故選A、D項。

3.在恒溫、恒容下,對于反應前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應,只要反應物(或生成物)的物質的量比例與原平衡的相同,兩平衡就是等效平衡。(相當于恒溫、恒壓下的等效平衡,原因是平衡不受壓強影響)。

例3.在兩個密閉容器內,保持溫度為423K,同時向A、B兩容器中分別加入amol、bmolHI,待反應2HI(g)=H2(g)+I2(g)達到平衡后,下列說法正確的是()

A.從反應開始到達到平衡所需時間tA>tB

B.平衡時I2濃度c(I2)A=c(I2)B

C.平衡時I2蒸氣在混合氣體中體積分數(shù)A%>B%

D.HI的平衡分解率相等

解析:等溫下,該反應前后系數(shù)不變,平衡不受壓強影響,A、B兩容器中的平衡可視為等效平衡,故應選D項。

例4.某恒溫、恒容的密閉容器充入3molA和2molB,反應3A(g)+2B(g)=xC(g)+yD(g)達到平衡時C的體積分數(shù)為m%。若將0.6molA,0.4molB,4molC,0.8molD作為起始物充入,同溫同容下達到平衡時C的體積分數(shù)仍為m%,則x=_______,y=_______。

解析:同溫同容下達到平衡時C的體積分數(shù)仍為m%,則兩平衡為等效平衡,因而有

3A(g)+2B(g)=xC(g)+yD(g)

Ⅰ3mol2mol00

Ⅱ0.6mol0.4mol4mol0.8mol

所以有:0.6+(3×0.4)/x=3,0.6+(3×0.8)/y=3。

解得:x=5,y=1。

解析2:

恒溫恒容一邊倒完全相同

1:3200

2:0.60.440.8

4/x*3+0.6=0.8/y*2+0.4=2解出X=5Y=1


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