高中化学教学论文 关于等效平衡的若干问题及其解决途径

关于等效平衡的若干问题及其解决途径 “等效平衡”是指在相同条件下的同一可逆反应里，建立的两个或多个化学平衡中，各同种物质的含量相同，这些化学平衡均属等效平衡（包括“等同平衡”）,其核心是“各同种物质的含量相同”。 “等效平衡”常见的有恒温恒压和恒温恒容两种情形，其口诀可概括为：等压比相等；等容量相等，但若系（气体系数）不变，可为比相等【三种情况前提：等T】。例题1在一恒温恒压密闭容器中，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。下列叙述正确的是：-（AC）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解析：化学平衡的建立与反应途径无关，可等同于A、B的起始量均为4mol的情形（将进行极值转换2molC和6molD完全反应转化为4molA，4molB）。2molA 2molB已达平衡2molA 2molB已达平衡2molA 2molB已达平衡T、P一定加入2molA 2molB加入2molA，2molB体积为，恒温恒压时，再加入2molA，2molB体积则变为2，可见，A、B的起始量均为4mol时就相当于是两个A、B的起始量均为2mol在同等条件下的叠加，平衡时，各同种物的浓度相同，转化率相同，平均摩尔质量和密度也相同。结论：对于气体，在相同温度下，各物质的量等比例增大（或缩小），又压强不变，则体积等比例增大（或缩小），各物质的量浓度不变，两平衡等效。例题2如维持温度不变，在一容积不变的容器中加入2molSO2，1molO2，发生下列反应：2SO2 (g) +O2(g) 2SO3(g)，若平衡时，SO3的物质的量浓度为a mol/L。如果改变开始时的投料情况，并用a表示SO2的物质的量；b表示O2的物质的量；c表示SO3的物质的量，但是仍然要求平衡时SO3的物质的量浓度为a mol/L，则填写下列空格：若a=0，b=0，则c=_；若a=0.5，则b= _ ，c=_；写出a、b、c应满足的关系式（请用两方程式表示，其中一个只含和，另一个只含和）：_ ，_。解析：（1）化学平衡的建立与反应途径无关，显然c=2（运用极值转换，2molSO2和1molO2完全反应转化为2molSO3）。（2） 2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g) 始2 1 0 始 0.5 b c 变 1.5 1b c 则有1.5：（1b）：c = 2：1：2 0.25，1.5将三步计算模式（始、变、平）改变为“变形三步”模式（始、始、变），用于“等效平衡”可简化计算。 （3）同理 2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g)始2 1 0始 变21 则有（2）：（1）：2：1：22， 22 思考若将上述问题中的容积固定容器改成压强不变容器，同样回答上述问题（第3小问括号内文字去掉），则情形又如何？（参考答案：c0； b=0.25，c0；a：b=2：1，c0或a=b=0，c0）例题3在一个固定容积的密闭容器内，保持一定温度，进行以下反应：H2(g)+Br2(g) 2HBr(g)+Q，已知加入1molH2和2molBr2时，达到平衡后生成amolHBr(见下表“已知”项)。在相同的条件下，且保持平衡时各组分的体积分数不变，对下列编号的状态，填写表中的空白：编号 起始状态时物质的量/mol 平衡时HBr的物质的量/mol H2 Br2 HBr 已知 1 2 0 a 0.5 1 0 0.5a 0 0.5 1 0.5a n m（m2n） 2（m-2n） （m-n）a （粗体部分为原题空白部分）解析：（1）1molH2 2molBr2达平衡0.5molH21mol Br2达平衡0.5molH21mol Br2达平衡恒温 减压至原1/2对于等容，物质的量等比例缩小（或增大），压强变化，如果气体系数反应前后相等，平衡不移动，则仍为等效平衡。（2）先极值转换，再用比例计算。H2(g) + Br2(g) 2HBr(g)始 x y 1变 0.5 0.5 1 （极值转换）始 x +0.5 y +0.5 0则有 x +0.5=0.5 ，y +0.5=1 （和为等同平衡，等同平衡必为量相等） x=0， y=0.5 （3）设起始状态时HBr的物质的量为x，平衡时HBr的物质的量为y，H2(g) + Br2(g) 2HBr(g)始 n m x变 0.5x 0.5x x （极值转换）始 n+0.5x m+0.5x 0变 0.5y 0.5y y平 n+0.5x0.5y m+0.5x0.5y y则有（n+0.5x）（m+0.5x）=12 【注：按原物质的物质量之比，非按反应系数比】（n+0.5x0.5y）（m+0.5x0.5y）y =（10.5a）（20.5a）ax=2（m-2n）， y=（m-n）a温度恒定时，对于等容，物质的量等比例增大，压强变化，（1）如果气体系数反应前后相等，平衡不移动，则仍为等效平衡；（2）如果气体系数反应前后不等，则平衡移动，非等效平衡，要想等效，只有量不变。思考若将例1中的压强不变容器改成容积固定容器，同样分析4个选项，则情形又如何？（参考答案：ACD）总的说