中学化学中的等效平衡

中学化学中的等效平衡（共5篇）

中学化学中的等效平衡 篇1

由于新教材对教学内容的调整, 进入高二就开始学习化学平衡, 从学生的心理角度和认识角度来看, 多数学生感到不适应, 对等效平衡的理解、判断、应用更是困难, 做起题来无从下手。本文旨在对等效平衡有关问题进行归纳、总结、应用, 以达到提高、升华之目的。

一、等效平衡

同一可逆反应, 一定条件下, 当改变起始时反应物或生成物的物质的量或物质的量浓度, 达到平衡时, 混合物中各组分的百分组成相等, 这样的平衡称等效平衡。

二、规律与判断

(1) 一般可逆反应, 恒温恒容时, 当起始反应物或生成物的物质的量通过化学计量数换算相同时, 则建立等效平衡。

如反应在A、B条件时建立等效平衡

A起始时加入:2mol SO2+1mol O2

B起始时加入:2mol SO3

注意:此情况下, 无论反应物还是生成物, 起始时物质的量一定要与化学计量数比相同。

(2) 一般可逆反应, 恒温恒压时, 当起始反应物或生成物的物质的量比 (不一定要求与化学计量数比相同) 相同时, 即建立等效平衡。

如反应在C、D时建立等效平衡

C起始时加入:1mol SO2+1mol O2

D起始时加入:2mol SO2+2mol O2

(3) 对于反应前后体积不变的气体反应, 恒温恒容时, 当起始反应物或生成物的物质的量比 (不一定要求与化学计量数比相同) 相同时, 建立等效平衡。

如反应在E、F时建立等效平衡

E起始时加入:1mol H2+2mol I2

F起始时加入:2mol H2+4mol I2

三、应用

根据以上规律, 我认为做有效平衡的试题要三看:一看题中条件是恒温恒容还是恒温恒压:二看可逆反应方程中两边气体系数大小关系;三看提出什么要求, 是某物质的物质的量浓度不变还是某物质的百分含量不变。通过“三看”, 从而确定所加各物质的物质的量, 下面通过例题加以说明。

例1:在一个体积固定的密闭容器中, 保持一定温度进行如下反应:

, 已知加1mol H2、2mol Br2达到平衡时生成a mol HBr, 在相同条件且保持各物质百分含量不变, 请填表:

解析:本题是恒温恒容条件, 方程式中两边气体系数相同, 提出要求是各物质百分含量不变, 这就要求后面几问中是按成比例的相加。

答案: (1) 0.5a; (2) 0; (3) 2m-4n; (m-n) a

例2:在一固定容积的密闭容器加入m mol A和n mol B, 发生下列反应:

平衡时, C物质的浓度是Wmol/L, 若维持容器体积和温度不变, 起始时放入a mol A、b mol B、c mol C, 要使平衡时C的浓度仍为Wmol/L, 则a、b、c必须满足的关系是 ( )

解析:本题条件是恒温、恒容, 方程式两边系数大小不确定, 提出要求C物质的浓度仍为Wmol/L, 这就要求不管方程式两边系数和是否相等, 但所加的各物质经过折合后与第一次所加各物质必须完全相等, 即经过折合A为m mol, B为n mol或C物质p mol。

答案:C。

例3:在一个装有催化剂体积可变的容器中, 保持恒温、恒压, 进行如下反应:, 已知加1mol N2和4mol H2时, 当达到平衡时生成a mol NH3, 在相同条件下, 保持平衡时各物质百分含量不变, 请填空:

解析:本题所给条件是恒温恒压, 方程式中两边气体系数和不等, 提出要求各物质百分含量不变时, 所加物质经过折合后与题干中配比成比例, 此时达到平衡后各物质应与题干中达到平衡时, 各物质的物质的量成比例。

答案: (1) 1.5a; (2) 0;0.5; (3) 2, 2a

巩固练习

1. 在恒温恒容密闭容器中可逆反应达到平衡时测得A、B、C三物质的物质的量之比2∶2∶1, 保持温度不变, 以2∶2∶1的物质的量之比再充入A、B、C三物质, 下列判定正确的是 ( )

A.平衡向正方向移动B.平衡不移动

C.C的质量分数增大D.C的质量分数减小

2. (1) 恒温、恒压下, 在一个容积可变的密闭容器中发生如下反应:

(1) 若开始时放入1mol A和1mol 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3mol B, 到达平衡后, 生成的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的物质的量分别为y mol和3amol, 则x=________mol, y=________mol平衡时, B的物质的量_____________ (选填一个编号) 。

A.大于2molB.等于2mol

C.小于2molD.可能大于、等于或小于2mol

作出此判断的理由是____________________。

(4) 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1mol B达到平衡后生成b mol C。将b与 (1) 小题中的a进行比较 (选填一个编号) 。

甲.a<b乙.a>b

丙.a=b丁.不能比较a和b的大小

参考答案:1.AC 2. (1) : (1) (1-a) (2) 3a (3) 2; (3-3a) ;D;化学平衡状态下n (B) = (3-3a) mol, 因为0<a<1, 所以0< (3-3a) <3 (4) a/ (2-a) (2) (5) 乙[提示:A (g) +B (g) 葑C (g) 的正反应为n (气) 缩小的反应, (1) 恒温、恒压, 压强相对较大, 反应向右进行程度较大, (5) 恒温、恒容, 压强相对较小, 反应向右进行程度较小。]

中学化学中的等效平衡 篇2

在一定条件(恒温、恒容或恒温、恒压)下，只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后，任何相同组分的物质的量分数(或体积分数)均相同，这样的化学平衡互称等效平衡． 2．等效平衡的建立

化学平衡状态的建立与条件(如浓度、温度、压强等)有关，而与建立平衡时的途径无关，因而同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时的条件(浓度、温度、压强等)完全相同，则可形成等效平衡． 如常温常压下，可逆反应：

2SO2 +O2 ⇌2SO3

①2mol 1mol

0 ②0

0

2mol ③1mol 0.5mol 1mol ①从正反应开始，②从逆反应开始，③从正、逆反应同时开始，由于①、②、③三种情况如果按方程式的化学计量数比折算成同一方向的反应物，对应各组分的物质的量均相等如将②、③折算为①]，因此三者为等效平衡。3．等效平衡的规律

（1）恒温、恒容条件下的等效平衡

Ⅰ类：在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体化学计量数不相等的可逆反应，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之比换算成同一边物质的物质的量，所得反应物(或生成物)的物质的量与原起始量对应相同，则两平衡等效．简记：必须对应相同．

Ⅱ类：在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体化学计量数相等的可逆反应，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之比换算成同一边物质的物质的量，所得反应物(或生成物)的物质的量之比与原起始量之比对应相同，则两平衡等效．简记：对应成比例．（2）恒温、恒压条件下的等效平衡

在恒温、恒压条件下，对于反应前后气体化学计量数任意性的可逆反应，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之比换算成同一边物质的物质的量，所得反应物(或生成物)的物质的量之比与原起始量之比对应相同，则两平衡等效．简记：对应成比例 【重难点指数】★★★ 【重难点考向一】恒温恒容条件下，反应前后气体化学计量数不相等的可逆反应

【例1】在一密闭的容器中充入2mol A和1mol B发生反应：2A(g)+B(g)⇌xC(g)，达到平衡后，C的体积分数为w%；若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量A：0.6mol、B：0.3mol、C：1.4mol充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为w%，则x的值为()A．只能为2

B．只能为3

C．可能为2，也可能为3

D．无法确定 【答案】C

【重难点点睛】考查化学平衡计算、等效平衡等，难度中等，理解等效平衡规律：

1、恒温恒容，反应前后气体体积不等，按化学计量数转化一边，对应物质满足等量；反应前后气体体积相等，按化学计量数转化一边，对应物质满足等比；

2、恒温恒压，按化学计量数转化一边，对应物质满足等比；恒温恒容下，开始充入2molA和1molB与开始充入0.6molA、0.3molB和1.4molC达到平衡后，C的体积分数为w%，说明为完全等效平衡，按化学计量数转化到左边，满足n(A)=2mol、n(B)=1mol，据此解答。

【重难点考向二】 恒温恒容条件下，反应前后气体化学计量数相等的可逆反应

【例2】一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：2A(g)+B(g)⇌3C(g)，若反应开始时充入2mol A和2mol B，达平衡后A的体积分数为a%．其它条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后A的体积分数小于a%的是()A．2mol C

B．2mol A、1mol B和1mol He(不参加反应)

C．1mol B和1mol C

D．2mol A、2mol B和3mol C 【答案】C 【解析】反应2A(g)+B(g)⇌3C(g)中，气体的体积前后相同，在一定温度下，在恒容密闭容器中得到平衡状态，只要满足物质全部转化为A、B，且满足n(A)：n(B)=1：1，则: A.2molC相当于4/3molA和2/3molB，二者的比值为2：1，大于1：1，则平衡后A的体积分数大于a%，故A错误；B.2molA、1molB和1molHe(不参加反应)，n(A)：n(B)=2：1，大于1：1，则平衡后A的体积分数大于a%，故B错误；C.1molB和1molC，相当于2/3molA和4/3molB，n(A)：n(B)=1：2，小于1：1，则平衡后A的体积分数小于a%，故C正确；D.2molA、2molB和3molC，相当于4molA和3molB，二者的比值为4：3，大于1：1，则平衡后A的体积分数大于a%，故D错误；故选C。

【名师点睛】考查等效平衡问题，反应2A(g)+B(g)⇌3C(g)中，气体的体积前后相同，在一定温度下，在恒容密闭容器中得到平衡状态，只要满足物质全部转化为A、B，且满足n(A)：n(B)=1：1，即可得到相同平衡状态，结合浓度对平衡移动的影响进行判断。

【重难点考向三】 恒温恒压条件

【例3】将3mol A和1mol B混合于一体积可变的密闭容器P中，以此时的温度、压强和体积作为起始条件，发生了如下反应：3A(g)+B(g)⇌2C(g)+D(g)，达到平衡时C的浓度为w mol/L保持温度和压强不变，按下列四种配比充入容器P中，平衡后C的浓度仍为w mol/L的是()A．6molA+2molB

B．3molA+1molB+2molC

C．2molC+1molB+1molD

D．1molC+2molD 【答案】A

【名师点睛】考查等效平衡的判断及应用，注意明确常见的等效平衡规律，在恒温恒压条件下，两个平衡中C的百分含量不变，说明两个反应为等效平衡，按照化学计量数将各选项中各物质的物质的量转化成A和B，只要满足n(A)：n(B)=3mol：1mol=3：1即可。

【重难点考向四】等效平衡的建立

【例4】在一个固定体积的密闭容器中，保持一定温度，进行以下反应：H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)．已知起始时加入1mol H2和2mol I2(g)，当达到平衡时H2的体积分数为φ．下列四种情况分别投入上述容器，且始终保持原温度，平衡时H2的体积分数也为φ的是()A．2 mol H2(g)和1 mol I2(g)B．3 mol HI(g)C．2 mol H2(g)和2 mol I2(g)D．1 mol I2(g)和2 mol HI(g)【答案】D

【名师点睛】考查两边计量数相等的等效平衡判断，理解等效平衡规律是解题的关键，等温等容条件下，对于反应前后气体物质的量不变的反应，经过等价转化只要最初加入的物质的量之比与原平衡相等，就会建立等效平衡，平衡时各物质的体积分数相同，由此分析解答。

1．在恒温恒容条件下，将4molA和2molB放入一密闭容器中2A(g)+B(g)⇌2C(g)+D(s)，达到平衡时，C的体积分数为a；在相同条件下，按下列配比分别投放A、B、C、D，达到平衡时，C的体积分数不等于a的是()A．4mol、2mol、0mol、2mol B．2mol、1mol、2mol、2mol C．2mol、1mol、2mol、1mol D．2mol、1mol、0mol、1mol 【答案】D 【解析】A.4mol、2mol、0mol、2mol，D是固体不考虑，相当于加入了4molA、2molB，两个平衡为完全等效平衡，达到平衡时C的体积分数仍为a，故A错误；B.2mol、1mol、2mol、2mol，固体剩余无影响，按照化学计量数转化成反应物，相当于加入了4molA、2molB，两个平衡为完全等效平衡，达到平衡时C的体积分数仍为a，故B错误；C.2mol、1mol、2mol、1mol，按照化学计量数转化成反应物，相当于加入了4molA、2molB，两个平衡为完全等效平衡，达到平衡时C的体积分数仍为a，故C错误；D.2mol、1mol、0mol、1mol，D是固体不考虑，相当于加入了2molA、1molB，与原反应中4molA、2molB不互为等效平衡，达到平衡时C的体积分数不等于a，故D正确；故选D。

【名师点睛】保持温度、容器容积不变条件下，按照一定的配比将物质放入容器中，达平衡时C的体积分数为a的，说明新的平衡与原平衡为等效平衡；只要按照化学计量数将各物质转化成反应物，满足n(A)=4mol、n(B)=2mol，则两个平衡互为完全等效平衡，则达到平衡时C的体积分数为a；否则达到平衡时，C的体积分数不等于a。2．如图所示，隔板Ⅰ固定不动，活塞Ⅱ可自由移动，M、N两个容器中均发生反应：

N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-192kJ•mol．向 M、N 中，都通入 xmol N2 和ymol H2的混合气体，初始M、N容积相同，保持温度不变．下列说法正确的是()

1A．若x：y=1；2，则平衡时，M中的转化率：N2＞H2

B．若x：y=1：3，当M中放出热量172.8kJ时，N2的转化率为90% C．若x=1，y=3，则达到平衡时反应物的转化率N＞M D．平衡时N2气体在两容器中体积分数可能相等 【答案】CD 【解析】M容器保持恒容，N容器保持恒压，由于反应前后的气体系数和不等，所以两个平衡态也不一样，A、x：y=1：2，即y=2 x，设反应中消耗掉amoN2l，则：

N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)初始(mol)：x

2x

0 变化(mol)：a

3a

2a 故N2的转化率=a/x，H2的转化率=3a/2x，则平衡时，M中的转化率：N2＜H2，故A错误；B、题目中热化学方程式的意义：若1moN2l完全反应，放热192 kJ，当M中放出热量172.8 kJ时，参加反应的N2的物质的量为×1mol=0.9mol，故N2的转化率为，故B错误；C、x=1，y=3，由于反应后气体体积减小，N容器建立的平衡相当于恒温恒容下建立的平衡减小容器体积，压强增大，平衡正向移动，达到平衡后的转化率关系为：α(M)＜α(N)，故C正确；

D、要让M、N中平衡时A的体积分数一样，那么只能是M或N中，反应前后不论限度多少，A的体积分数始终为定值，假定反应的A为zmol，则：

N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)起始：x

y

0 反应：z

3z

2z平衡：x-z y-3z 2z 故平衡时N2的体积分数为，N2的体积分数始终为定值，则x=y，即x=y时，平衡时N2气体在两容器中体积分数相等，故D正确；故选CD。

3．向一固定体积的密闭容器中通入a mol N2O4气体，在密闭容器内发生反应：N2O4(g)⇌2NO2(g)，达到平衡时再通入a mol N2O4气体，再次达到平衡时，与第一次达平衡时相比，N2O4的转化率()A．不变 B．增大 C．减小 D．无法判断 【答案】C

【名师点睛】考查化学平衡的移动，关键是等效平衡途径的构建，达到平衡时再通入a mol N2O4气体，恒温恒容条件下，投料等比增加同增压，根据压强变化对平衡移动的影响来回答。

4．在一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)，达到平衡时C的浓度为w mol•L，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 【答案】D 【解析】A．等效为在原平衡的基础上压强增大一倍到达的平衡状态，与原平衡相比平衡向逆反应方向移动，C的物质的量减小大于混合气体总物质的量减小，故C的物质的量百分含量降低，故A错误；B．等效为开始加入4molA+2molB，进一步等效为在原平衡的基础上压强增大一倍到达的平衡状态，与原平衡相比平衡向逆反应方向移-

1-1动，C的物质的量减小大于混合气体总物质的量减小，故C的物质的量百分含量降低，故B错误；C．等效为开始加入2molA+2molB，相当于在原平衡的基础上在加入1molB，平衡向正反应方向移动，故C的物质的量百分含量增大，故C错误；D．等效为开始加入2molA+1molB，与原平衡为完全等效平衡，C的物质的量百分含量不变等于w，故D正确，故选D。

5．(双选)Fe2O3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO2(g)，该反应的平衡常数K=64，在1L恒容密闭容器甲和乙中，甲中加有四种物质各1mol，乙中加有Fe2O3，Fe，CO2各1mol，CO 2mol．达平衡后，两容器中不等的是()A．用CO表示反应速率

B．平衡混合气体的平均相对分子质量 C．CO的转化率 D．CO2的体积分数 【答案】AC 【解析】可逆反应Fe2O3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO2(g)的平衡常数K==64，整理可得：，即达到平衡时二氧化碳和CO的浓度之比相等，则混合气体中二氧化碳的体积分数、混合气体的平均分子质量一定相等，故B、D错误；由于乙中CO浓度大于甲，则甲中反应速率加快，所以甲和乙中用CO表示反应速率不相等，故A正确；设达到平衡时甲消耗CO的物质的量为x，乙中消耗CO的物质的量为y，则：Fe2O3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO2(g)起始量(mol)：1（2）1（1）变化量(mol)：x(y)

x(y)平衡量(mol)：1-x(2-y)

1+x(1+y)反应前后气体体积不变，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，CO的转化率为：化率为：

刍议化学平衡的等效问题 篇3

化学平衡研究的是可逆反应进行的方向和程度问题。化学平衡状态是指在一定的条件下的可逆反应里, 正、逆反应的速率相等, 反应混合物中各组分的百分含量保持不变的状态。当一个可逆反应表示为:mA+nB?p C+qD无论该反应是从正反应开始还是从逆反应开始, 在一定的温度下达到平衡, 各组分的物质的量浓度之间遵循质量作用定律:在一定的温度下, 可逆反应达到平衡时, 生成物以反应分子数为乘幂的浓度的乘积与反应物以反应分子数为乘幂的浓度的乘积之比值是一个常数, 可表示为:KC= (CC P×CDq) / (CAm×CBn) 。

二、等效平衡的表现形式

一个可逆反应, 在一定条件下下, 只是起始加入情况不同, 但达到平衡后, 任何相同组分的分数 (体积分数或物质的量分数) 均相同, 这样的化学平衡互称为等效平衡。等效平衡的建立, 只是与条件 (如浓度、温度、压强) 有关, 而与途径无关。建立平衡的途径有4条: (1) 从正向进行; (2) 从逆向进行; (3) 从中间的某状态下建立; (4) 反应物的分批加入。等效平衡分为如下三类:

(一) 全等平衡。

同一可逆反应, 在相同的条件下, 从不同的投料开始, 分别达到平衡后, 在平衡混合物中相同体积内各对应组分的物质的量均对应相等。确定能否形成全等平衡, 在给定的温度、体积恒定的条件下, 各起始反应物分别按化学方程式的计量关系, 折算成同一方向的反应物, 若折算出的结果出现各组分的物质的量对应相等, 则它们建立的平衡就成为全等平衡。

(二) 等效平衡。

由不同起点开始的同一可逆反应, 分别达到平衡后, 相同的温压下, 平衡混合物中各对应组分的浓度对应相等, 这样的平衡则互称为等效平衡。通常在T、P恒定的条件下, 各起始混合物中不含与反应无关的物质, 且若将各起始混合物分别按方程式中的计量关系折算成同一方向的反应物后, 各对应组分的浓度对应相等或物质的量对应成正比, 这样分别建立的平衡为等效平衡。例如, 某温度下, 在一容积可变的容器中, 反应2A (g) +B (g) ?2C (g) 达到平衡时, A、B和C的物质的量分别是4mol、2mol和4mol。保持温度与压强不变, 对平衡混合物中三者的物质的量作如下调整, 可使平衡右移的是 () :a.均减半b.均加倍c.均增加1mol d.均减少1mol

(三) 相似平衡。

不同起点的同一可逆反应, 分别达到平衡后, 温度相同, 平衡混合物中各对应成分的物质的量分数 (或气体的体积分数) 对应相等。这样的平衡互为相似平衡。这种情况只出现在反应前后气体分子数不变反应。在温度恒定的条件下, 各起始混合物中不含与反应无关的物质, 且各起始混合物按方程式折算成同一方向的反应物质, 各对应组分的物质的量成比例, 这样虽然途径不同, 但最终建立相似平衡。

三、等效平衡的规律与解题策略

通常对不同的起始状态, 假定反应达到平衡后与基准平衡 (原平衡) 比较规律如下: (一) 反应前后气体体积之和不等的可逆反应, 恒温、恒容投料相同, 或恒温恒压投料成比例, 即为等效平衡。 (二) 反应前后气体体积之和相等的可逆反应, 恒温、恒容或恒温、恒压两种情况下都投料成比例, 即为等效平衡。

笔者在教学的实践中为尽可能地减轻学生的记忆负担, 总结出十六字口诀:变积恒容, 等料等效;其余平衡, 等比等效。简洁明快, 在解题的实际运用中简便易记。

摘要：本文从化学平衡建立的本质着手, 对化学平衡中的不同表现形式的等效问题进行较全面的分析, 总结出其内在规律, 并探讨具有实际应用意义的解题方法。

高中化学等效平衡问题的教学探讨 篇4

一、比等等效

1. 恒温、恒容容器。

分析:如图1, 对于反应Ⅰ, 甲、乙两容器 (体积都为VL) 的起始量之比相等, 均为2∶1。在甲、乙两容器中, 浓度和压强都不相同, 不好比较, 故假设乙'容器 (体积为2VL) , 将乙'平均分为两个容器就相当于两个甲容器, 甲容器到乙'容器化学平衡没有移动, 达到相同的平衡状态, 称之为“等效平衡” (这样引入等效平衡, 可以让学生直观地体会到, 平衡没有移动时, 平衡状态相同就叫“等效平衡”) 。将乙'压缩为乙, 由于该反应在反应前后气体分子数保持不变, 增大压强平衡不移动, 故乙'和乙也等效。由甲和乙'等效及乙'和乙等效可推出甲和乙等效。

分析:如图2, 反应Ⅱ的分析方法和反应Ⅰ相同, 不同的是将乙'压缩为乙, 由于该反应在反应前后气体分子数发生了改变, 增大压强平衡向正方向移动, 故乙'和乙不等效。由甲和乙'等效及乙'和乙不等效可推出甲和乙不等效。

小结:在恒温、恒容容器中, 若两组或多组反应的起始量之比相等, 则当△n (g) =0 (反应前后气体分子数相等) 时, 可以达到等效平衡;当△n (g) ≠0 (反应前后气体分子数不等) 时, 不能达到等效平衡。

2. 恒温、恒压容器。

分析:如图3, 甲乙两容器的起始量之比相等, 均为1∶2。乙容器中的物质的量为甲容器的两倍, 根据气态方程, 乙容器的体积为甲容器的两倍, 可知浓度、温度和压强 (影响化学平衡的三个因素) 都相同, 则两容器达到相同的平衡状态。也可以假设乙'容器, 在中间加一块隔板将乙分成和甲完全相同的两个容器, 甲和乙'等效、乙'和乙等效, 可推出甲和乙等效。

分析:如图4, 反应Ⅱ的分析方法和反应Ⅰ相同, 易知甲和乙等效。

小结:在恒温、恒压容器中, 若两组或多组反应的起始量之比相等 (可以任意扩大或缩小) , 则各同种物质的物质的量浓度相同, 此时不论△n (g) =0或△n (g) ≠0均能达到等效平衡。

二、数等等效

分析:如果我们将 (2) 中2mol SO3按照化学方程式计量数之比换算到左边 (称为极值转化) , 发现与 (1) 的起始投入量完全相同, 故 (1) 和 (2) 可以达到完全相同的平衡状态。对于 (3) 我们可以理解为反应从正向或逆向开始的某一时刻, 如 (1) 中反应消耗1.5mol的SO2同时消耗0.75mol的O2生成0.5mol的SO3, 就和 (3) 相同。

小结:可逆反应的途径可以不同是指反应可从正向开始 (只加入反应物) , 可从逆向开始 (只加生成物) , 也可以从反应过程中的任何一个时刻开始 (同时加入反应物和生成物) 。此时看来起始状态各不同, 但可以把一边“归零”, 通过可逆反应的化学计量数比换算成同一半边物质 (极值转化) , 如果数值与原平衡相同, 则两平衡等效。这种情况没有任何限制条件, 即在任何容器中, 对于任何反应, 只要极值转化后数值与原平衡相同, 两个或多个平衡状态就等效。

三、归纳与应用

(一) 归纳总结

1.数等等效。

(1) 在任何条件下 (等T、V或等T、P) , 对于任何反应 (△n (g) =0或△n (g) ≠0) , 只要将起始量极值转化后数值相等, 两个或多个平衡状态就等效。

(2) 数等等效的特点:数等等效也可以称为“完全等效”, 即达到完全相同的平衡状态, 两平衡状态除转化率外其他物理量都相同。若两平衡从同一方向开始, 则转化率相同;若一个平衡从正方向开始, 另一平衡从逆方向开始, 则两平衡的转化率之和等于100%。

2. 比等等效。

(1) 在恒温、恒容条件下:只有反应前后气体分子数不变 (△n (g) =0) 的可逆反应, 极值转化后, 比等才等效;反应前后气体分子数不同 (△n (g) ≠0) 的可逆反应, 极值转化后, 比相等时不等效。在恒温、恒压条件下, 对于任何反应 (△n (g) =0或△n (g) ≠0) , 只要极值转化后比相等就一定等效。

(2) 比等等效的特点:起始量扩大或缩小一定倍数, 平衡量也随之扩大或缩小相同的倍数, 平衡时各物质的体积分数相同。如果两个平衡从同一方向开始, 那么转化率也相同。

(二) 应用举例

在解等效平衡问题时, 先看条件是定温、定容还是定温、定压, 再看方程式反应前后气体分子数相同还是不同。

A.3mol C+1mol D

B.3mol C+1mol D+1mol B

C.1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol D

D.3mol C+1mol D+1mol A

解析:根据题意, C的体积分数不变, 与原平衡等效, 该反应在恒温、恒容容器中进行, 且△n (g) =0, 故数等、比等都等效。解题方法为:按计量数之比换算到某一边, 看是否与题干中的投入量相等或成比例。选AC。

例2选取两个密闭容器A、B, 向A、B中都加入1g SO2和O2发生如下反应:

对于SO2 (g) +O2 (g) 葑SO3 (g) , △H<0。反应开始之前A与B同温、同压、同容, 反应开始之后, A保持恒温、恒容, B保持恒温、恒压, 并都达到化学平衡状态。下列说法中正确的是 () 。

A.平衡时SO2的转化率A>B

B.平衡时的化学反应速率A

C.平衡时混合气体的平均摩尔质量A>B

D.可逆反应从开始到平衡, 放出的热量A

中学化学中的等效平衡 篇5

对于等效平衡学习这一难点的突破, 教师在日常教学中需要注重教学方法的改进和解题思路的引导, 为学生提炼出解答等效平衡问题的基本思路和方法, 在不断应用中从心理上解决学生的畏难情绪, 最终做到能从容应对。

一、等效平衡内涵的教学

等效平衡是指在一定条件下 (恒T、恒V或恒T、恒P) , 对于同一可逆反应, 只改变起始反应物用量, 达到平衡时各相同组分的百分含量 (质量分数或体积分数) 都相同, 这样的平衡互称为等效平衡。

在等效平衡内涵的教学中, 学生对等效平衡中“百分含量相同”的理解往往会与化学平衡状态中“物质的量保持不变”混淆, 因而教师要强调这里的“等效”是“比例相等”, 从而让学生对概念的抽象描述有直观认识。在此基础上, 教师再着重分析等效平衡问题中的几种常见题型, 并对其进行解题方法的归纳, 从而逐步解决等效平衡学习的问题。

二、解决等效平衡问题的“八字方针”

在日常的教学中, 为降低学生学习的难度, 我针对等效平衡中不同类型的问题, 与学生共同总结了解题思路的“八字方针”:“一模一样、比例相同”, 让学生在学习中分析, 分析中总结提炼, 不失为一种很好的教学模式。

1.“一模一样”

“一模一样”是指在等效平衡问题中, 使用极限转换法后, 同一可逆反应的各相同组分的物质的量与初始状态“一模一样”, 即完全相等。这一思路常用于恒T、恒V条件下的非等体积反应。如:N2+3H22NH3的等效平衡问题。

2.“比例相同”

“比例相同”是指在等效平衡问题中, 使用极限转换法后, 同一可逆反应的各组分之比与初始状态各对应相同组分之比相等。这一思路适用于恒T、恒V条件下的等体积反应, 如:H2+I22HI的等效平衡问题;还适用于恒T、恒P条件下的等体积或非等体积反应, 如:N2+3H22NH3、H2+I22HI的等效平衡问题。

三、“八字方针”解法应用

例1.在密闭容器中, 加入3mol A和1mol B, 一定条件下发生反应3A (g) +B (g) 葑2C (g) +D (g) , 达平衡时, 测得C的浓度为w mol/L, 若保持容器中压强和温度不变, 重新按下列配比作起始物质, 达到平衡时, C的浓度仍然为w mol/L的是 () 。

解析:该题属常见等效平衡问题。基本思路是: (1) 非等体积可逆反应, 利用“极限转化”原则, 把四组配比物的物质的量按照方程式的计量数化归为反应物的物质的量; (2) 相同温度和压强下, 对于反应前后气体体积不相等的反应, 只要加入量“一模一样”, 就属于等效平衡。依据这个原则进行判断, B、D符合要求。

例2. (2007四川高考) 向某密闭容器中充入1 mol CO和2mol 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 ( ) 。

解析:等体积可逆反应的等效平衡问题。基本思路: (1) 利用“极限转化”原则, 把四组用量配比按照方程式的计量数化归为反应物的量; (2) 相同温度和压强下, 对于反应前后气体体积相等的反应, 只要初始加入量成比例, 满足“比例相同”就属于等效平衡。依据这个原则进行判断A等效平衡, 其他配比不等效; (3) 要满足题目条件, 使CO的体积分子大于x, 只需在满足等效的基础上增加CO的物质的量, 从而得出答案B。

变式: (2008年高考全国Ⅱ) 在相同温度和压强下, 对反应CO2 (g) +H2 (g) CO (g) +H2O (g) 进行甲、乙、丙、丁四组实验, 实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表:

上述四种情况达到平衡后, n (CO) 的大小顺序是 ( ) 。

A.乙=丁>丙=甲 B.乙>丁>甲>丙

C.丁>乙>丙=甲 D.丁>丙>乙>甲

解析:等效平衡问题, 例2的变形。基本思路是: (1) 利用“极限转化”原则, 把丙和丁两组中产物的量按照方程式的计量数化归为反应物的量。 (2) 在温度和压强相同时, 对于反应前后气体体积相等的反应, 只要初始加入量成比例, 满足“比例相同”就属于等效平衡。依据这个原则进行判断, 甲和丙为等效平衡, 乙和丁为等效平衡。 (3) 在乙和丁两组实验中, 二氧化碳的物质的量是甲和丙两组实验中二氧化碳物质的量的2倍, 而氢气的量保持不变, 乙和丁两组实验所建立的平衡相当于在甲和丙两组实验基础上, 向体系中分别加入a mol CO2, 根据化学平衡移动原理可知, 增大反应物的量平衡向正反应方向移动, 使CO物质的量增大。故选择A。