高中化学等效平衡解题技巧.doc

化学等效平衡解题技巧化学等效平衡解题技巧 一 概念一 概念 在一定条件 恒温恒容或恒温恒压 下 同一可逆反应体系 不管是从正反应开始 还 是从逆反应开始 在达到化学平衡状态时 任何相同组分的含量 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 相同的平衡状态 概念的理解 1 外界条件相同 通常可以是 恒温 恒容 恒温 恒压 2 等效平衡 与 完全相同的平衡状态 不同 完全相同的平衡状态 是指在 达到平衡状态时 任何组分的物质的量分数 或体积分数 对应相等 并且反应的速率等也 相同 但各组分的物质的量 浓度可能不同 而 等效平衡 只要求平衡混合物中各组分的 物质的量分数 或体积分数 对应相同 反应的速率 压强等可以不同 3 平衡状态只与始态有关 而与途径无关 如 无论反应从正反应方向开始 还是从逆反应方向开始 投料是一次还是分成几次 反应容器经过扩大 缩小或缩小 扩大 的过程 只要起始浓度相当 就达到相同的平衡状态 二 等效平衡的分类二 等效平衡的分类 在等效平衡中比较常见并且重要的类型主要有以下三种 I I 类 恒温恒容下类 恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说 即 V 0 的体系 等价转化后 对应各物质起始投料的物质的量物质的量与原平衡起始态相同相同 IIII 类 恒温恒容下类 恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应来说 即 V 0 的体系 等 价转化后 只要反应物 或生成物 的物质的量的比例物质的量的比例与原平衡起始态相同 两平衡等效 IIIIII 类 恒温恒压下类 恒温恒压下对于气体体系等效转化后 只要反应物 或生成物 的物质的量的物质的量的 比例比例与原平衡起始态相同 两平衡等效 解题的关键 读题时注意勾画出这些条件 读题时注意勾画出这些条件 分清类别 用相应的方法求解 我们常采用 等价转换 的方法 分析和解决等效平衡问题 三 例题解析三 例题解析 I I 类 类 在恒温恒容下恒温恒容下 对于化学反应前后气体体积发生变化的可逆反应 只改变起始 加入物质的物质的量 如果通过可逆反应的化学计量数之比换算成化学方程式的同一边物质 的物质的量与原平衡相同 则两平衡等效 例 1 在一定温度下 把 2 mol SO2和 1 mol O2通入一定容积的密闭容器中 发生如下 反应 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 a b c 分别代表初始时加入的的物质的量 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 才能保证达到平衡 状态时 反应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 若 a 0 b 0 则 c 2 若 a 0 5 则 b c 3 a 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 这是一个化学反应前后气体分 子数不等的可逆反应 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 使化学反应从正反应开始 还是从逆反应开始 或者从正 逆反 应同时开始 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 若 a 0 b 0 这说明反应是从逆反应开始 通过化学方程式可 以看出 反应从 2 mol SO3开始 通过反应的化学计量数之比换算成和的物质的量 即等价转换 恰好跟反应从 2 mol SO2和 1 mol O2的混合物开始是等效的 故 c 2 2 由于 a 0 5 2 这表示反应从正 逆反应同时开始 通过化学方程式 可以看出 要使 0 5 mol SO2反应需要同时加入 0 25 mol O2才能进行 通过反应 的化学计量数之比换算成 SO3的物质的量 即等价转换 与 0 5 mol SO3是等效的 这时若 再加入 1 5 mol SO3就与起始时加入 2 mol SO3是等效的 通过等价转换可知也与起始时加 入 2 mol SO2和 1 mol O2是等效的 故 b 0 25 c 1 5 3 题中要求 2 mol SO2和 1 mol O2要与 a mol SO2 b mol O2和 c mol SO3建立等效 平衡 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 2 mol SO2和 1 mol O2等效 故有 IIII 类 类 在恒温恒容下恒温恒容下 对于反应前后气体体积不变的可逆反应 只要反应物 或生成 物 的物质的量之比与原平衡相同 则两平衡等效 例 2 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应 已知加入 1 mol H2和 2 mol Br2时 达到平衡后生成 a mol HBr 见下表已知项 在 相同条件下 且保持平衡时各组分的体积分数不变 对下列编号 的状态 填写下表中 的空白 解析解析 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 这是一个化学反应前后气体分子数相等的可逆反应 根据 等价转换 法 通过 反应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 则达到平衡后与原 平衡等效 因为标准项中n 起始 n 起始 n HBr 平衡 1 2 a 将 n H2起 始 2 mol n Br2起始 4 mol 代入上式得n HBr 平衡 2a 参照标准项可知 n HBr 平衡 0 5a mol 需要n H2起始 0 5 mol n Br2起 始 1 mol n HBr 起始 0 mol 而现在的起始状态 已有 1 mol 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n H2起始 n Br2起 始 1 2 则需要再加入 0 5 mol Br2就可以达到了 故起始时 H2和 Br2的物质的量应为 0 mol 和 0 5 mol 设起始时 HBr 的物质的量为 x mol 转换成 H2和 Br2后 则 H2和 Br2的总量分别为 mol 和 mol 根据 解得 设平衡时 HBr 的物质的量为 y mol 则有 解得 IIIIII 类 类 在恒温恒压下恒温恒压下 改变起始时加入物质的物质的量 只要按化学计量数之比换 算成化学方程式的同一边物质的物质的量之比与原平衡相同 达到平衡状态后与原平衡等效 例 3 如图所示 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 容器中发生以下反应 正反应放 热 若反应达到平衡后 测得混合气体的体积为 7 体积 据此回答下列问题 1 保持上述反应温度不变 设 a b c 分别代表初始加入的 N2 H2和 NH3的体积 如果反应达到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 若 a 1 c 2 则 b 在此情况下 反应起始时将向 填 正 或 逆 反应方向进行 若需规定起始时反应向逆反应方向进行 则 c 的取值范围是 2 在上述装置中 若需控制平衡后混合气体为 6 5 体积 则可采取的措施是 原因是 解析解析 1 化学反应 在定温 定压下进行 要使平衡状态与原 平衡状态等效 只要起始时就可以达到 已知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 体积通过反应的化学计量数之 比换算成和的体积 则相当于起始时有 1 1 体积和 b 3 体积 它们的比 值为 解得 b 3 因反应前混合气体为 8 体积 反应后混合气体为 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 为达到 同一平衡状态 的体积必须减小 所以平衡逆向移动 若需让反应逆向进行 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 最大值则为 2 体积和 6 体积完全反应时产生的的体积 即为 4 体积 则 2 由 6 5b 乙 ab 即应填 甲 高考题高考题 1 2007 四川高考 向某密闭容器中充入 1 mol CO 和 2 mol H2O g 发生反应 CO H2O g CO2 H2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 的体积分子大于 x 的是 A 0 5mol CO 2mol H2O g 1mol CO2 1mol H2 B 1mol CO 1mol H2O g 1mol CO2 1mol H2 C 0 5mol CO 1 5mol H2O g 0 4mol CO2 0 4molH2 D 0 5mol CO 1 5mol H2O g 0 5molCO2 0 5mol H2 2 2007 海淀一测 在一定温度下 向容积固定不变的密闭容器中充入 a mol NO2 发生如下反应 2NO2 g N2O4 g H 0 达平衡后再向容器中充入 amol NO2 再次达到平衡后 与原平衡比 较 下列叙述不正确的是 A 相对平均分子质量增大 B NO2的转化率提高 C NO2的质量分数增大 D 反应放出的总热量大于原来的 2 倍 3 2007 苏州一检 已知甲为恒温恒压容器 乙为恒温恒容容器 初始时 两容器的温度 体积相同 两容器中均充入 2molSO2和 lmolO2 且发生反应为 2SO2 g O2 g 2SO3 g H 0 当两容器都达 到平衡后 为使两者中的 SO2在平衡混合物中的物质的量分数相同 下列措施中可行的是 A 向甲容器中再充人一定量的氦气 B 向乙容器中再充人 2mol 的 SO3气体 C 适当降低乙容器的温度 D 缩小甲容器的体积 4 2007 东城上测 将 4mol SO2与 2 mol O2的混合气分别置于容积相等的甲 乙两容器中 发生反应 2SO2 g O2 g 2SO3 g H1 B 的物质的量小于 2mol 若 3a 1 B 的物质的量等于 2mol 若 3a 2 3 m 9 A 题目要求 平衡时各组分含量都不变 应是等效平衡 本题的特点 反应前后气体的物质的 量不变 如对体系加压 或减压 或者按比例加大 或减小 各反应物物质的量 平衡不 会发生移动 各物质的质量分数保持不变 浓度要发生改变 即本题中加入各物质如果完 全转化为 Br2和 H2 只要满足 Br2和 H2的物质的量比为 2 1 就与原平衡相同 10 1 25a 2 2a 不变 3 6 36 A 是由导热材料制成的密闭容器 B 是一耐化学腐蚀且易于传热的气球 关闭 K2 将等量且少量 的 NO2通过 K1 K3分别充入 A B 中 反应起始时 A B 的体积相同 已知 2NO2 N2O4 H V逆 x 的取值范围 3 若要使右室反应开始时 V正 V逆 x 的取值范围 39 如图所示 甲 乙之间的隔板 K 和活塞 F 都可左右移动 甲中充入 2molA 和 1molB 乙中 充入 2molC 和 1molHe 此时 K 停在 0 处 在一定条件下发生可逆反应 2A g B g 2C g 反应达到平衡后 再恢复至原温度 回答下列问题 1 可根据 现象来判断甲 乙都已达到平衡 2 达到平衡时 隔板 K 最终停留在 0 刻度左侧 a 处 则 a 的取 值范围是 3 若达到平衡时 隔板 K 最终停留在左侧刻度 1 处 则甲中 C 的物质的量为 mol 乙中 C 的转化率 50 填 此时 乙中可移动活塞 F 最终停留在右侧刻度 处 填下列序号 6 6