化学等效平衡解题技巧总结.doc

- 1 - 20082008 高考化学等效平衡解题技巧高考化学等效平衡解题技巧 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，任何相同组分的百分含量百分含量（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“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 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V0 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，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。 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 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 2mol SO2和 1mol 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 22 OSO2 3 SO2 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 322 SOOSO、 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 22 OSO2 3 SO2 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 322 SOOSO、 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，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）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， 22 OSO2 3 SO2 反应从 2mol 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 2 SO 2 O 反应从 2mol SO2和 1mol O2的混合物开始是等效的，故 c=2。 （2）由于 a=0.52，这表示反应从正、逆反应同时开始，通过化学方程式可以 22 OSO2 3 SO2 看出，要使 0.5 mol SO2反应需要同时加入 0.25mol 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 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。由化学方 - 2 - 程式可知，c mol SO3等价转换后与 c mol SO2和等效，即是说， 22 OSO2 3 SO2 2 Omol 2 c 和与 a mol SO2、b mol O2和 c mol SO3等效，那么也就是与 2mol SO2和 2 SOmol) ca ( 2 Omol) 2 c b( 1mol O2等效。故有。1 2 c b2ca， 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： )g(Br)g(H2)g(HBr2 已知加入 1mol H2和 2mol 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。 起始状态时物质的量 n（mol） H2 Br2 HBr 平衡时 HBr 的物质的量 n（mol） 已知 编号 1 2 0 a 2 4 0 1 0.5a m g(g2m) 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，)g(Br)g(H 22 )g(HBr2 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 H 2 Br =2mol，n（Br2起始）=4mol，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）=0.5mol，n（Br2起始） =1mol，n（HBr 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 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 0mol 和 0.5mol。 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 2 x m 和（）mol，根据，解得。设平衡时 HBr 的物质的量为 y 2 x g 2:1) 2 x g( : ) 2 x m()m2g(2x mol，则有，解得。y: ) 2 x m(a:1)mg(ay 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， 22 H3N 3 NH2 测得混合气体的体积为 7 体积。据此回答下列问题： N2 2 体积 H2 6 体积 （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。 - 3 - 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：（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 22 H3N 3 NH2 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 6 2 )H(V )N(V 2 2 。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 3 NH 3 NH 2 N 2 H 于起始时有（1+1）体积和（b+3）体积，它们的比值为，解得 b=3。 2 N 2 H 6 2 3b 11 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 3 NH 3 NH 3 NH 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， 3 NH 3 NH 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 N 2 H 3 NH2c1 （2）由 6.5b（乙）ab，即应填（甲） 。 针对训练：针对训练： 1、在 t时，向 2L 密闭容器中放入 1molA 和 1molB，发生下列反应： A（g）+B（g） C（g）+2D（g） ，平衡时 C 的含量为 m%，保持其他条件不变，若按下列配比将物质放 入容器中达到平衡时，C 的含量仍为 m%的是 （ ） A、2molA 和 1molB B、2molD 和 A、B、C 各 1mol C、1molC 和 2molD D、1molC 和 1molD 2 2、在一定温度下，把 2mol SO2和 1mol O2通入一个一定容积的密闭容器里，发生如下反应：2SO2 +O2 2 SO3,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 分别代表初始加入的 SO2、O2和 SO3的物质的量（mol） 。如 a、b、c 取不同的数值，它们必须 满足一定的相互关系，才能保持达到平衡时，反应混合物中三种气体的体积分数仍和上述平衡时的完全 相同。请填写下列空白： 若 a=0,b=0,则 c= _。 若 a=0.5,则 b= _ 和 c= _。 a、b、c 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）： _。 答案：（1）2mol （2）b=0.25mol，c=1.5mol （3）a+c=2 b+c/2=1（或 2b+c=2） 3、在一个固定体积的密闭容器中，加入 2mol A 和 1mol B，发生反应： 2A(g)B(g) 3C(g)D(g) 达平衡时，c (C)W mol/L。若维持容器内体积和温度不变，按下列四 种配比作起始物质，达平衡后，C 浓度仍为 W mol/L 的是（ AD ） （A）1mol A0.5mol B1.5mol C0.5 D （B）2mol A1mol B3mol C1mol D （C）3mol C1mol D1mol B （D）3mol C1mol D 4、在一恒温恒容密闭容器中，A、B 气体可建立如下平衡： 2A(g)+2B(g) C(g)+3D(g)现分别从两条 途径建立平衡：. A、B 的起始量均为 2mol；. C、D 的起始量分别为 2mol 和 6mol。下列叙述不正确 的是：-（B） A、两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成相同 B、两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成不同 C、达到平衡时，途径的 和途径体系内混合气体平均相对分子质量相同 D、达到平衡时，途径的气体密度为途径密度的 1/2 5、在一个 1L 的密闭容器中，加入 2molA 和 1molB ，发生下述反应： 2A(g)+2B(g) 3C(g)+D(g)达到平衡时，C 的浓度为 1.2mol/L , C 的体积分数为 a% 。 维持容器的体积和温度不变，按下列配比作为起始物质，达到平衡后，C 的浓度仍是 1.2mol/L 的是 （ D ） A、3mol C+1mol D B、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol D C、1mol A+0.5mol B+1.5mol C D、4mol A+2mol B 6、在一固定容积的密闭容器中充入 2molA 和 1molB，发生反应：2A(气)+B(气) xC(气),达到平衡后， C 的体积分数为 W%。若维持容器体积和温度不变，按 0.6molA、0.3molB 和 1.4molC 为起始物质，达到平 衡后，C 的体积分数仍为 W%，则 x 值为 （ BC ） A、1 B、2 C、3 D、4 - 5 - 7、在一个 1L 的密闭容器中，加入 2molA 和 1molB ，发生下述反应： 2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g)达到平衡时，C 的浓度为 1.2mol/L , C 的体积分数为 a% 。维持容器的压强 和温度不变，按下列配比作为起始物质，达到平衡后，C 的浓度仍是 1.2mol/L（或 C 的体积分数仍是 a%）的是 （ ABD ） A、3mol C+1mol D B、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol D C、1mol A+0.5mol B+1.5mol C D、4mol A+2mol B 8、在恒温、恒压的条件下，向可变容积的密闭容器中充入 3LA 和 2LB，发生如下反应： 3A（气）+2B（气） xC（气）+yD(气) 达到平衡时，C 的体积分数为 m%。若维持温度压强不变，将 0.6LA 、0.4LB、4LC、0.8LD 作为起始物质 充入密闭容器中,达到平衡时 C 的体积分数仍为 m%,则 X、Y 的值分别为 （ CD ） A x=3 y=1 B x=4 y=1 C x=5 y =1 D x=10 y=2 9、在一个容积固定的密闭容器中充入 1molHI，建立如下平衡：H2（g）+I2 （g） 2HI（g） ，测得 HI 的 转化率为 a%。其他条件不变，在上述平衡体系中再充入 1molHI，待平衡建立时 HI 的转化率为 b%，则 a、b 的关系为 （C ） A.ab B.ab C.a=b D.无法确定 10、一个真空密闭恒容容器中盛有 1molPCl5，加热到 200发生如下反应： PCl5(g) PCl3 (g)+C