如何应用等效平衡解化学题
- 提问者网友：嘚啵嘚啵
- 2021-05-11 15:57
- 五星知识达人网友：第幾種人
- 2021-05-11 16:53
例释化学等效平衡的判断与应用
孟令宝
（霍邱城关中心学校 安徽霍邱 237400）
化学平衡是历年来高考的重点和热点，而化学平衡中的“等效平衡”是化学平衡中的难点，若能洞悉各类“等效平衡”的有关问题，那么有关化学平衡的问题也就迎刃而解了。如何判断与应用等效平衡呢？笔者结合个人多年的教学实践进行一些探讨，力求有所突破。
一 等效平衡的的含义
化学平衡状态的建立与条件有关，与途径无关。对于同一可逆反应，在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，以不同投料方式（即从正反应、逆反应或从中间状态开始）进行反应，只要达到平衡时相同组分在各混合物中的百分含量（体积、物质的量或质量分数）相等，这样的化学平衡即互称为等效平衡。
等效平衡包括两种情况，一是两个平衡状态完全相同的等同平衡，二是同种物质的百分含量相同，但其物质的量等不同的两个平衡体系。
二 等效平衡的判断规律和特征
平衡判断规律 | 平衡特征 | 实例 | |
恒温 恒容 条件 | 对一般的可逆反应，不同的投料方式（即从正反应、逆反应或从中间状态开始）如果根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，反应物（或生成物）中同一组分的物质的量完全相同，则两平衡体系互为等同平衡 | 平衡时，每种物质的物质的量、浓度和百分含量者对应相同 | 定温定容，N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)起始加入1molN2与3molH2 所达到平衡状态与起始加入2molNH3所达到平衡状态互为“等效平衡”。起始加入2molNH3换算到同一边时与1molN2与3molH2等同 |
对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，不同的投料方式如果根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，只要反应物（或生成物）中各组分的物质的量的比例相同，即两平衡体系互为等效平衡。 | 平衡时，每种物质的百分含量（体积、平衡转化率、物质的量分数或质量分数）对应相同，物质的量等倍数的增大或减少 | 在个密闭容器内，保持温度为423K，同时向A、B两容器中分别加入2 mol、4 mol HI，待反应2HI(g) H2(g)+I2(g)达到平衡后，HI的平衡转化率相等，A、B两容器中的平衡可视为等效平衡。 | |
恒温 恒压 条件 | 可逆反应以不同的投料方式进行反应，如果根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，只要反应物（或生成物）中各组分的物质的量的比例相同，即互为等效平衡。 | 平衡时，每种物质的百分含量（体积、平衡转化率、物质的量或质量分数平衡转化率）对应相同，物质的量等倍数的增大或减少 | 在恒温恒压时，对于可逆反应2A(g)+2B(g) C(g)+3D(g)，向A容器中加入2molA 、2molB所达到平衡体系与向B容器中加入2molC、 6molD所达到平衡体系，两者互为等效平衡。因为根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，反应物（或生成物）中各组分的物质的量的比例相同 |
等效平衡的判断方法可从两个角度进行，从判断规律和平衡时表现出的特征判断，具体归纳如下：对于反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)等效平衡的判断规律和特征的描述如附表所示。
三 等效平衡的应用`
1互为等效平衡的常规判断
例1 将2.0 mol SO2气体和2.0 mol SO3气体混合于固定体积的密闭容器中，在一定条件下发生反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，达到平衡时SO3为n mol。在相同温度下，分别按下列配比在相同密闭容器中放入起始物质，平衡时SO3等于n mol的是( )
A 1.6 mol SO2＋0.3 mol O2＋0.4 mol SO3 B 4.0 mol SO2＋1.0 mol O2
C2.0 mol SO2＋1.0 mol O2＋2.0 mol SO3 D3.0 mol SO2＋1.0 mol O2＋1.0 mol SO3
解析：恒温恒容条件下，对于2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)可逆反应，不同的投料方式如果根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，反应物（或生成物）中同一组分的物质的量完全相同，则两平衡体系互为等同平衡。2.0 mol SO2和2.0 mol SO3换算同一边时等同于4.0 mol SO2和1.0 mol O2，故选B。
2求算化学方程式的计量数
例2在恒容的密闭容器中充入2molA和1molB的气体后发生反应：2A(g)+B(g) xC(g)。达到平衡后，C的体积分数为W％；若维持容器体积和温度不变，按0.6molA、0.3molB和1.4molC为起始物质的量，达到平衡后，C的体积分数仍为W％。则x值可能为（ ）
A 1 B 2 C 3 D 4
解析：此题关键是分析要全面。若反应前后体积不相等，则两种投料方式换算到同一边后各组分应完全相同（即恒温恒容时一般可逆反应的等效平衡换算）：
2A(g) + B(g) xC(g)
起始量Ⅰ： 2mol 1mol 0
起始量Ⅱ： 0.6 mol 0.3 mol 1.4mol
Ⅱ等效于（0.6＋1.4×2/x）mol（0.3＋1.4×1/x）mol 0
0.6＋1.4×2/x＝2 ， 0.3＋1.4×1/x＝1，得x＝2
若反应前后气体体积不变（即ｘ＝3），等效平衡只需要两种投料方式换算到同一边后各组分比例相同即可（恒温恒容时分子总数不变的可逆反应的等效平衡换算）。而1.4molＣ换算到反应物后，Ａ与Ｂ的物质的量之比为2:1，与起始量的投料比相同，故x＝3成立。故选BC。
3确定平衡的移动方向
例3 某温度下，在一容积可变的容器中，反应2SO2+O2 SO3达到平衡时，SO2、O2、SO3的物质的量分别为 2mol 、1mol、 2mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者物质的量作如下调整，可使平衡右移的是（）
A均加倍 B均减半 C均增加1mol D均减半1mol
解析：恒温恒压条件下，选项A、B中三者比例与原平衡比例相同，为等效平衡，平衡不移动，C可设想为两步，第一次加入1molSO2 、0.5molO2、1molSO3此时平衡不移动，第二次加入0.5mol O2，平衡向右移动。D可设想为第一次减少1molSO2 、0.5molO2、1molSO3此时平衡不移动，第二次再减少0.5molO2，平衡向左移动。正确答案为C
4 判断含量与转化率变化
例4 在两个密闭容器内，保持温度为423K，同时向A、B两容器中分别加入a mol、b mol HI，待反应2HI(g) H2(g)+I2(g)达到平衡后，下列说法正确的是（）
A 从反应开始到达到平衡所需时间tA>tB B 平衡时I2浓度c(I2)A=c(I2)B
C 平衡时I2蒸气在混合气体中体积分数A%>B% D HI的平衡转化率相等
解析：等温下，该反应前后系数不变，平衡不受压强影响，A、B两容器中的平衡可视为等效平衡，平衡时，每种物质的百分含量（体积、平衡转化率、物质的量分数或质量分数）对应相同，物质的量等倍数的增大或减少。故选D。
5规律与特征的综合应用
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1molA和1molB，达到平衡后，生成a molC，这时A的物质的量为 。
(2)若开始时放入3molA和3molB，到达平衡后，生成C的物质的量为 mol
(3)若开始时放入x molA、2 molB和1 molC，到达平衡后，A和C的物质的量分别是ymol和3amol，则x＝ mol，y＝ mol。平衡时，B的物质的量 。
甲：大于2mol 乙：等于2mol
丙：小于2mol 丁：可能大于、等于或小于2mol
做出此判断的理由是
(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC，待再次达到平衡后C的物质的量分数是 。
Ⅱ：若维持温度不变，在一个与（Ⅰ）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1molA和1molB到达平衡后生成bmolC。将b与(1)小题中的a进行比较 。
甲：a＜b 乙：a＞b
丙：a＝b 丁：不能比较a和b的大小
做出此判断理由是 。
解析：恒温恒压下： A(g) + B(g) C(g) 平衡时n（C）
起始量 1 mol 1 mol 0 a
等效于 3 mol 3mol 0 x
（1）根据方程式可算出n（A）＝（1－a）mol
（2）恒温恒压时与（1）为等效平衡。设平衡时生成C的物质的量为xmol，得x＝3a mol。
（3） A(g) + B(g) C(g) 平衡时n（C）
起始量 x mol 2 mol 1 mol a mol
等效于 （x＋1）mol （2＋1 ）mol `0 3a mol
等效于 3mol 3mol 0 3amol
平衡时（3－3a）mol （3－3a）mol 3amol
故x＋1＝3，x＝2。平衡时A的物质的量y＝3－3a，B的物质的量也为
（3－3a）mol，由于不知道a的大小，所以无法判断3－3a与2的大小关系，故选丁。
（4）恒温恒压时再投入3molC，换算至反应物后各组分的比值没变，与前面的（1）、（2）、（3）都互为等效平衡，C的物质的量分数不变，即可用最简洁的（1）中投料方式计算C的物质的量分数：
（5）起始量A、B的物质的量虽与（1）中相同，但（1）是恒压情况，该反应又是体积缩小的反应，随着反应进行容器的容积必然缩小。而本小题是恒温恒容，反应进行后容器中的压强必然小于（1）小题容器中压强，有利于逆向反应，故反应达到平衡后b＜a，选乙。
参考： http://wenwen.soso.com/z/q158825934.htm?w=%D3%C3%B5%C8%D0%A7%C6%BD%BA%E2%BD%E2%BB%AF%D1%A7%CC%E2&spi=1&sr=5&w8=%E7%94%A8%E7%AD%89%E6%95%88%E5%B9%B3%E8%A1%A1%E8%A7%A3%E5%8C%96%E5%AD%A6%E9%A2%98&qf=10&rn=62
- 1楼网友：底特律间谍
- 2021-05-11 17:49