等效平衡教案

1 四 等效平衡四 等效平衡 定义 对同一可逆反应在相同的条件下 通过不同的途径 或叫配比 达到平衡时 同一组分的 含量相同 则它们达到同样的效果 称为等效平衡 等效平衡分为以下几种情况 定温 定容下 通过系数比 如果一种配比能完全转化成另一种配比 则两平衡等效 平衡时同 一组分的浓度 物质的量 百分含量都相同 例 1 在同温下 在一个体积恒定的容器中 按照下表中 A 配比 平衡时 N2的物质的量为 1 2mol 则按照 B 配比达到平衡时 N2的物质的量为 mol 填表 容器H2 g N2 g NH3 g N2的物质的量 A1 mol3 mol01 2mol B 002mol 定温定容时 对于反应前后气体的总分子数不变的反应 只要两种 配比 按照系数转化成方程 式的同一边的物质时 比值相同 则平衡等效 平衡时同一组分的百分含量相同 例 2 在一定温度下 在一体积恒定的容器中发生 H2 g I2 g 2HI g 反应 按照起始配 比时 达到平衡时 H2转化率和物质的量如下表 填写下列表格 图见图一 H2 g I2 g 2HI g 平衡时H2转化率 平衡时H2物质的量 1mol1mol0a 0 5 mol A2mol2mol0 B1mol2mol0 C2mol4mol0 D 定温定压下 只要两种 配比 按照系数转化成方程式的同一边 的物质时 比值相同 则平衡等效 平衡时同一组分的百分含量相同 例 3 在恒温恒压下 在一体积可变的密闭容器中 进行下列反应 填写下列表格 N2 g 3H2 g 2NH3 g N2转化率N2 始1mol3mol0b A A004mol B230 C460 D1mol3mol0 例 4 恒温恒容下 H2 g I2 g 2HI g 平衡时H2转化率 平衡时H2物质的量 1mol1mol0a 0 5 mol A2mol2mol0 B1mol2mol0 C2mol4mol0 2 例 5 N2 g 3H2 g 2NH3 g N2转化率N2 恒容1mol3mol0b A 恒压1mol3mol0 总结 1 等效平衡的三种数据 按照方程式的系数转化成同一边物质后数据完全相同 按照方程式的系数转化成同一边物质后数据的比值相同 以上都不是 但可以先分解数据成上述 2 种情况后 再在此基础上增加或减少某物质的 量 分析平衡移动的方向 确定所考查的物质的某个量的变化 2 解决步骤 先按量画 方框 如果是恒压 就不用再变框的大小 如果是恒容 再把 框 大的加压成与小的同体积 再根据方程式分析 加压后平衡是否移动 再看各个物理量是否会变化 3 例 在一定温度下 对下列反应 在一体积为 VL 的的密闭容器中 按 A 的配比达 到平衡后 CO 的转化率为 z 则在同样的条件下 在另一同样大 的密闭容器中按 B 的配比加入 1 5mol CO 和 3mol H2O g 达到平 衡时 CO 的转化率为 z 填 或 图解如图二 因为 与 中 同种物质的百分含量都相同 浓度也相同 只是 中各物质的物质的量是 中的 1 5 倍 中各物质的浓度也是 中 各物质的浓度 1 5 倍 与 中同种物质的百分含量都相同 各物质的物质的量相同 所以 和 状态 是等效的 CO 的转化率为 z 而由 到 的过程中平衡不移动 因此状态 中达到平衡时 CO 的转化 率仍然为 z 如果原平衡状态时数据如下表 假如平衡时将 CO 和 H2O 分别抽走 0 5 mol 和 1mol 则相当于在 开始时就分别抽走 0 5 mol CO 和 1mol H2O 与过程无关 图解如 图三 从图说明平衡时将 CO 和 H2O 分别抽走 0 5 mol 和 1mol 后 平衡 不移动 并且状态 中各物质的百分含量与 中完全相同 平衡等效 3 3 对于按方程式的系数折算成反应物或生成物后 既不是 a 也不是 b 的情况 我们可以先想法分 解数据成为 a 或者 b 的情况 然后在此基础上进行分析 例 在某温度下 在一密闭容器中充入 1mol CO 和 2molH2O 发生反应 CO g H2O g CO2 g H2 g 平衡时 CO 的转化率为 y 若保持温度和体积不变 起始 时 按下列 A B 两种配比充入该容器中 平衡时 分 CO 的转化率为多少 CO g H2O g CO2 g H2 g A1mol2mol00 B1 5mol3mol00 CO g H2O g CO2 g H2 g 始1mol2mol00 0 4mol0 4mol0 4mol0 4mol 平0 6mol1 6mol0 4mol0 4mol 4 对于 A 可以理解为在原平衡起始配比的基础上增加了 1mol 的 CO 则平衡向正移动 但是 CO 的转化率减小 小于 y 对于 B 先将它折算为B 的状态 这两种状态是完全等效的 再把B 的数据理 解为B 情况 B 状态与原起始状态达到平衡后同种物质的 百分含量是相同的 在此基础上增加 0 1mol 的 H2O 此时 化学平衡向正移动 CO 的转化率增大 图解如图四 二 对 V0 的体系 折算后 配比相同的情况 与 中的 a 相同 这里主要讲讲折算后与原平衡的比例相同的情况 例 在一定温度下 在一体积为 VL 的密闭容器中 对于合成氨的反应 按 始 的配比达到平衡后 N2 的转化率为 w 如果按下列方程式中的 A 配比加入起始物质 则平衡时N2的转化率为 w 填 或 N2 g 3H2 g 2NH3 g 始2mol6mol0 A002mol A 1mol3mol0 我们先将 A 的配比按方程式系数折算成反应物后 成为A 的情 况 然后图解如图五 由状态 到状态 减压后 N2的转 化率降低 小于 y 按上例的条件 按下列方程式下的 A B 两种配比加入 两个同样大的密闭容 器中 达到的平衡状态是否相同呢 CO g H2O g CO2 g H2 g 始1mol2mol00 A2mol2mol00 B0 5mol1 5mol0 4mol0 4mol B 0 9mol1 9mol00 B 0 9mol1 8mol00 N2 g 3H2 g 2NH3 g 5 道理和上例完全相同 图解如图六 按 B 的配比达到平衡后 加压 平衡向正移动 反应物转化率增大 百分含量减少 终上所述 诸多化学平衡的问题都可以转化为等效平衡的问题 一般通过以下几种途径来解决 如果给的不同配比按方程式的系数折算成反应物或生成物时完全相同 则完全等效 对 V 0 的反应 折算成反应物或生成物时两种配比的比值相同也等效 需要根据起始量的大 小通过画图 矩形框 的办法画出 等效 的矩形框 由于是恒容 然后将方框变大或变小 再由方 程式分析平衡移动的方向 在观察量的变化情况 然后作出判断和比较 对 V 0 的反应 折算成反应物或生成物时两种配比的比值相同 这时不能简单的 判断等效与否 但是仍然可以先通过按配比的量画出增大或缩小的方框处理成等效 再在此基础上加 压或减压 判断平衡如何移动 对于即使按方程式的系数折算后 数据与原