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高中化学等效平衡知识点及典例


Cheng Lee

高中化学等效平衡知识点及典例

化学等效平衡知识点
一、概念:在一定条件下,同一可逆反应的两个不同的起始状态(一般是各组分起始加入量 不同)分别达到平衡时,同种组分的含量都相同,这样的两个平衡叫等效平衡。 二、规律: ①对于一般的可逆反应,在定温定容的条件下,只改变起始时加入物质的物质的量,若通过 可逆反应的

化学计量数比例换算成同一半边的物质的物质的量(终态假设)与原平衡相同, 这样的平衡就是等效平衡。 ②在定温定容的条件上,对于反应前后气体分子数不变的可逆反应,只要反应物(生成物) 的物质的量的比例与原平衡相同,两平衡即是等效平衡。 ③在同温同压条件下, 改变起始时加入物质的物质的量, 只要按化学计量数换算成同一半边 的物质的量之比与原平衡相同,则达平衡后与原平衡等效。 三、等效 相同条件下,同一可逆反应体系,不管从正反应开始,还是从逆反应开始,达到平衡 时, 任何相同物质的含量(体积分数、 质量分数或物质的量分数)都相同的化学平衡互称等效 平衡。可分为“全等效”平衡和“相似等效”平衡。判断等效平衡的方法:使用极限转化的 方法将各种情况变换成同一反应物或生成物,然后观察有关物质的数量是否相当。 在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压),对同一可逆反应,起始时加入物质的物质的量 不同,达平衡时的状态规律如下表: 条件 恒温恒容 (△n(g)≠0) 恒温恒容 (△n(g)=0) 恒温恒压 等效条件 投料换算成相同物质表 示时量相同 结果 两次平衡时各组分百分量、n、c 均相同

投料换算成相同物质表 两次平衡时各组分百分量相同,n、c 同比例变化 示时等比例 投料换算成相同物质表 两次平衡时各组分百分量、c 相同,n 同比例变化 示时等比例

一、恒温恒容(定 T、V)的等效平衡 1.在定 T、V 条件下,对于反应前后气体体积改变的反应:若改变起始加入情况,只要通过 可逆反应的化学计量数比换算成平衡时左右两边同一边物质的物质的量与原平衡相同, 则二 平衡等效。 2.在定 T、V 条件下,对于反应前后气体体积不变的反应:只要反应物(或生成物)的物质的 量的比例与原平衡相同,则二平衡等效。 二、恒温恒压(定 T、P)的等效平衡 在定 T、P 条件下:若改变起始加入情况,只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平 衡时左右两边同一边物质的物质的量之比。 即:对于反应前后气体体积发生变化的可逆反应而言,恒容容器中要想达到同一平衡 状态,投料量必须相同;恒压容器中要想达到同一平衡状态,投料量可以不同,但投入的比 例得相同。 对于反应前后气体体积不变的可逆反应而言,不管是恒容容器中,还是发生恒压变化 要想达到同一平衡状态,只要按比例投料即可。

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高中化学等效平衡知识点及典例

例 1.在一固定体积的密闭容器中加入 2 mol A 和 1 mol B 发生反应 2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g),达到平衡时 C 的浓度为 w mol·L-1,若维持容器的体积和温 度不变,按下列四种配比方案作为反应物,达平衡后,使 C 的浓度仍为 w mol·L-1 的配比 是( ) A.4 mol A+2 mol B B.3 mol C+1 mol D+2mol A+1 mol B C.3mol C+1 mol D+1 mol B D.3 mol C+1 mol D 例 2.某温度下 1 L 密闭容器中加 1 mol N2 和 3 mol H2,使反应 N2+3H2 2NH3 达到平衡,测得平衡混合气体中 N2、H2、NH3 物质的量分别为 m mol、n mol、g mol。如温 度不变,只改变初始加入的物质的量,而要求 m、n、g 的值维持不变,则 N2、H2、NH3 加 入的物质的量用 x、y、z 表示时,应满足条件: (1)若 x=0,y=0,则 z= 。 (2)若 x=0.75 mol,则 y= ,z= 。 (3)x、y、z 应满足的一般条件是(请用两个方程式表示,其中一个含 x 和 y,另一个只含 y 和 z) 。 (1)2 (2) 2.25 0.5 (3) y=3x 2y+3z = 6 例 3.在一个固定容积的密闭容器中充入 2molNO2,一定温度下建立如下平衡: 2NO2 N2O4,此时平衡混合气中 NO2 的体积分数为 x%,若再充入 1mol N2O4,在 温度不变的情况下,达到新的平衡时,测得 NO2 的体积分数为 y%,则 x 和 y 的大小关系正 确的是( ) A.x>y B.x<y C.x=y D.不能确定 练习. 在气相条件下(T=500 K), 有相同体积的甲、 乙两容器, 甲容器充人 1 g SO2、 gO2, l 乙容器充人 2 g SO2、2g O2 则下列叙述中正确的是( ) A.化学反应速率:乙>甲 B.平衡后 SO2 的浓度:乙>甲 C.SO2 转化率:乙<甲 D.平衡后 O2 的体积分数:乙>甲 例 4.在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中,保持一定的温度和压强,进行以下反 应: N2+3H2 2NH3。已 知加入 1molN2 和 4molH2 时, 达到平衡后生成 amolNH3。 有恒温恒压下欲保持平衡时 各组分的体积分数不变。填 表(恒温恒压)(1)1.5a (2)0 0.5 (3)2(g-4m) a(g-3m)

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例 5.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:H2(g)+Br2(g) 2HBr(g)。已知加入 1molH2 和 2molBr2 时,达到平衡后生成 amolHBr。恒温恒压下欲保持平 衡时各组分的体积分数不变。填写上表空白: (1)2a (2)0 0.5 (3)2(g-2m)

a(g-m)

例 5.I.恒温、恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下反应: A(g)+B(g) C(g) (1)若开始时放入 1mol A 和 1 mol B,到达平衡后,生成 a mol C,这时 A 的物质的量为 mol。 (2)若开始时放入 3mol A 和 3 mol B,到达平衡后,生成 C 的物质的量为 mol。 (3)若开始时放入 x mol A,2mol B 和 1mol c,到达平衡后,A 和 C 的物质的量分别是 y mol 和 3a mol,则 x= mol,y = mol。平衡时,B 的物质的量 (选填一个编号) 甲、 大于 2mol 乙、等于 2mol 丙、小于 2mol 丁、可能大于、等于或小于 2mol。 作出此判断的理由是 。 (4)1.若在(3)的平衡混合物中再加入 3mol C,待再次到达平衡后,C 的物质的量分数是 。 2.若维持温度不变,在一个与(1)反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反 应。 (5)开始时放入 1mol A 和 1molB 到达平衡后生成 b mol C。 b 与(1)小题中的 a 进行比较 将 。 甲、a<b 乙、a>b 丙、a=b 丁、不能比较 a 和 b 的大小 作出此判断的理由是 。 (1)1-a (2)3a (3)2 3(1-a) 丁 (4)a/(2-a) (5)乙

例 6.将 1molCO 和 1molH2O(g)充入某固定容积的反应器中,在某条件下达到平衡: CO+H2O(g) CO2+H2,此时有 2/3 的 CO 转化为 CO2。 ⑴该平衡混合物中 CO2 的体积分数为 ⑵若在相同条件下,向容器中充入 1molCO2、1molH2 和 1molH2O,则达到平衡时与⑴中 平衡相比较,平衡应向 (填“正反应方向”“逆反应方向”或“不” 、 )移动,此时平 衡混合物中 CO2 的体积分数可能是下列各值中的 (填编号) A.22.2% B.27.55% C.33.3% D.36.8%

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⑶结合⑵中计算结果分析若平衡向正方向移动时, 则下列说法中正确的是 (填 序号) ①生成物的产量一定增加;②生成物的体积分数一定增加;③反应物的转化率一定增大; ④反应物的浓度一定降低;⑤正反应速率一定大于逆反应速率;⑥一定使用了催化剂 (1)33.3%(2)正反应,B(3)①⑤ 解析: (2)中的投料相当于投入了CO1mol,H2O1mol,增大了H2O的浓度,平衡向正方向 移动,所以CO的转化率增大。解题时可运用极限思维的方法:若CO仍只有2/3转化,计算 可得平衡混合物中CO2 的体积分数为22.2%;若CO全部转化,计算可得CO2 的体积分数为 33.3%。因此实际情况应介于二者之间。故选B。

例 7.在一定温度下,向一个容积不变的容器中,加入 3molSO2 和 2molO2 及固体催化 剂,使之反应。2SO2(g) + O2 (g) 2SO3 (g) ;△H=-196.6kJ/mol。平衡时容器内气体 压强为起始时的 90%。此时 Ⅰ、加入 3molSO2 和 2molO2 发生反应,达到平衡时,放出的热量为 。 Ⅱ、 保持同一反应温度, 在相同的容器中, 将起始物质的量改为 amolSO2、 bmolO2、 cmolSO3 (g) ,欲使平衡时 SO3 的体积分数为 2/9 , ①达到平衡时,Ⅰ与Ⅱ放出的热量 (填序号) 。 A、一定相等 B、前者一定小 C、前者大于或等于后者 ②a、b、c 必须满足的关系是(一个用 a、c 表示,另一个用 b、c 表示) 、 。 ③欲使起始时反应表现为向正反应方向进行,a 的取值范围是: 。 Ⅰ、 98.3kJ (2 分) Ⅱ、①C (1 分) ② a +c=3,2b+c=4(每式 1 分,共 2 分) ③2<a≤3(2 分)

统筹排版:LC2011-9-2
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