[中学生数理化(教与学)]化学平衡中等效平衡问题探讨.doc

化学平衡中等效平衡问题探讨攀枝花市十五中 梅静等效平衡一直以来都是高考的热点，而在实际的教学中，无论是老师的教还是学生的学，历来都是一个难点。如何突破这一难点，让学生不仅易于掌握，而且能灵活应用，在考试中应变自如，就成为教学研究的一个重要课题。本文结合我多年的教学实践进行一些探讨，力求有所突破。给老师和学生都有一定的帮助。一、 等效平衡类型：根据等效平衡的特点，我将等效平衡分为如下几种类型：1、 物料守恒的等效平衡：比如 2 SO2O22 SO3 的反应中，在等T、P、V下按如下几种情况加入反应物（1）2molSO2和1molO2 （2）1molSO2和0.5molO2和1mol SO3 （3）不加SO2和O2只加入2mol SO3上述的三个反应在达到平衡后，是等效平衡。其分析如下：因为平衡的建立只与反应条件有关，在同样的条件下，只要加入的物料相同，就是等效平衡，而与反应是从反应物开始还是从生成物开始、或是从两边同时开始是没有关系的。这种题只需要用完全转化的方式（即让生成物最大可能的转化为反应物，或让反应物最大可能的转化为生成物），只要几种情况下所加物料完全相同，就是等效平衡，而与是否是按反应比例加入是没有关系的。上述题目中：完全把反应物转化成生成物时：（1）中2molSO2和1molO2可以恰好转化成2mol SO3就相当于加入了2mol SO3 ；（2）中1molSO2和0.5molO2可以生成1mol SO3，再加上本来就加入1mol SO3了，也相当于加入了2mol SO3 ；（3）本来就加入了2mol SO3 。故上述三个平衡就是等效平衡。2、物料成比例的等效平衡：比如仍以上述反应为例 2 SO2O22 SO3 在等T、P的条件下按如下情况加入反应物（1）在体积为1L的容器中加入2molSO2和1molO2 （2）在体积为2L的容器中加入4molSO2和2molO2 （3）在体积为2L的容器中加入）2molSO2和1molO2和2mol SO3 上述的三个反应在达到平衡后，也是等效平衡。其分析如下：在同样的T和P下，（1）相当于是一份物料加入到1L的容器中，而（2）则相当于是两份物料加入到2L的容器中，而（3）先利用物料守恒的全转化，也相当于在2L的容器中加入了4molSO2和2molO2 ，与（2）相同。因此，也可以假想2L的容器中间有一个挡板，将容易分成两个1L的容器，而我们是将两份反应物分别加到挡板两边的，那两边的反应就完全和（1）是一样的，等反应达到平衡后，去掉挡板，因为两边的反应完全一样，所以平衡不会移动，仍然与（1）完全一样。而（3）与（2）也是等效的。故上述三个平衡时等效平衡。3、对于反应前后气体体积不变的可逆反应，在不同条件下的等效平衡：比如2 H2 I2 （气）的反应中，在等T、P下按如下几种情况加入反应物（1）在体积为2L的容器中加入2mol H2和2mol I2 (气) （2）在体积为1L的容器中加入2mol H2和2mol I2 (气)（3）在体积为2L的容器中加入）2molH2和2molI2(气)和xmol HI 此反应特殊在反应前后气体总体积没有发生变化，这种可逆反应在达到平衡后，如果在温度不变的情况下加压V正 和 V 逆 会同时增大，并且增大的程度完全一样，即仍然有： V正 = V 逆那么平衡就不会移动，即加压前后反应是等效平衡。 因此：上述反应（2）可以认为相当于在反应（1）的物料不变的基础上将容器的体积变为原来的二分之一，也就是压强变为原来的两倍，也即是加压了，而因为反应是前后气体体积不变的，所以平衡不移动，故（1）和（2）是等效平衡。那么我们也可以这样认为：只要温度不变，加入的H2 和 I2的比例完全一样是，不管容器的体积为多少，得到的就是等效平衡。而（3）中无论加入得HI为多少，它完全分解产生的H2 和 I2都是1：1，也即是与与（1）（2）中的物料是成比例的。所以（3）和（1）（2）也是等效平衡。二、难点解析1先弄清楚“等效平衡”概念，先要学会判断哪些属于等效平衡，哪些不属于等效平衡。再利用上述的几类等效平衡解决问题例1恒温恒容：（1）容器中加入1和1反应达到平衡，的转化率为，在同温同容的容器中加入2和2反应达到平衡，的转化率为，则_；另一C的容器容积为容器的一半，在其中也加入1和1，则b_c，_c。（2）2（气）平衡，增大HI的物质的量，平衡_移动，新平衡后HI的分解率_，HI的体积分数_。（3）2平衡，减少的物质的量，平衡_移动，的转化率_，的体积分数_，的体积分数_。分析：（1）同温： 和是“等效的”变为也相当于加压。容器相当于加压，平衡正向移动，更多的和转化为，；b = c， c。（2）（）判断平衡移动：增大反应物HI浓度，平衡正移（或反应物HI浓度增大，正增大，正逆，说明平衡正向移动）。理解：加入HI原平衡被破坏，新加入的HI又分解为H和I，即正向移动（注意：不能得出HI分解率增大的结论）。（）判断含量变化和分解率变化：同温下，比如原起始时1（），现起始时相当于2（），相当于加压，分别达到平衡，两平衡中HI的分解率相同，同种物的含量相同，HI分解率不变，体积分数不变。（3）减小反应物浓度，平衡逆向移动（或反应物浓度减小，正减小，正逆，说明平衡逆向移动。理解：原平衡破坏，小部分又化合生成（注意：不能得出的转化率如何变化的结论）。结论：（1）判断平衡移动：应用浓度改变对平衡的影响来判断。（2）判断含量变化和转化率变化：恒温恒容条件下，若反应物只有一种，增大（或减小）此物的量，相当于加压（或减压）来判断；若反应物不止一种，同倍数增大（或减小）各反应物的量，相当于加压（或减压）来判断。2在恒温恒压条件下的应用。例2恒温恒压：（1）加入1和3达到平衡，体积分数为，转化率为；若再加入1和3，平衡正向移动，新平衡后体积分数为，转化率为；若减少0.5和1.5，平衡逆向移动，新平衡后体积分数为，转化率为，平均摩尔质量不变。（2）（气）2，加入1和2（气）达到平衡，若H减少0.5 ，减少1，平衡逆向移动，各物质含量不变。分析：（）判断平衡移动（略）。（）恒温恒压，若1和3达到平衡时为，则又加1和3达到平衡时为2，各同种物的浓度相同，是等效的，转化率相同，各同种物的含量相同，平均摩尔质量相同。结论：恒温恒压条件下，只要保持相当于两反应物的物质的量之比为定值（可以任意扩大或缩小），即各同种物的物质的量浓度相同，均是等效关系。二、 在可逆反应计算在高考中也常常出现，要学会应用极限法和三步计算模式， “等效平衡”在计算中的应用。如果求得简便易懂的方法，难点不攻自破。一般可以将三步计算模式（始、变、平）改变为“变形三步”模式（始、变、始），用于“等效平衡”的计算非常简单易学。关键是理解其中“平”变为“始”，所以“变形三步”中的“始”与“始”是等效关系。例3在一定温度下，把2和1 通过一个一定容积的密闭容器里，发生如下反应：22。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，分别代表初始加入，的物质的量。如果，取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时的完全相同，请填写下列空白：（1）若0，0，则_； （2）若05，则_和_；（3）若，取值必须满足的一般条件是（请用两方程式表示，其中一个只含和，另一个只含和）_。分析：均是等效平衡关系。解：（1）2（2）2 2始21 0变15 07515 025始05 02515 15（3）22始210变21始 （2）222（1）12 22恒温恒压时，必须用物质的量浓度的值代入计算。例4某恒温恒容的密闭容器充入3和2，反应：3（气）（气）（气）（气