专题:化学平衡难点突破之等效平衡
教学目的:理解等效平衡原理;掌握等效平衡的规律;能应用等效平衡原理解决一些问题。
教学重点难点:等效平衡的建模与综合应用
知识梳理:
一、等效平衡的概念:在一定条件(定温、定压或定温、定容)下,对于同一可逆应,尽管起始时加入物质的物质的量不同,而达到平衡时,同种物质的物质的量或物质的量分数(或体积分数)相同,这样的平衡称为等效平衡。
如,常温常压下,可逆反应:N2+ 3H2 2NH3
①1mol 3mol 0mol
②0mol 0mol 2mol
③0.5mol 1.5mol 1.0mol
①从正反应开始,②从逆反应开始,③从正逆反应同时开始,①、②、③三种情况如果按方程式的计量关系折算成同一方向的反应物,平衡时混合体系中各各组分的物质的量均(质量分数、物质的量分数、体积分数等)相等。将这类平衡互称为等效平衡。
二、等效平衡的常见分类和状态:
以如下反应为例:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
(1)如果m+n≠p+q
①恒温恒容:使用极限转化分析法,一边倒后(把产物的量全部转化为反应物,也中极端转化)相同起始物质的。达到平衡后各物质浓度相等,百分含量相等,体积没变化,压强没有变化,达到平衡后正逆反应速率相同。不同的是根据投料方式的不同会导致反应热和转化率不同。
②恒温恒压:一边倒后相同起始物质的物质的量之比相等。达到平衡后。根据投料的量和方式的不同会导致不同。
(2)如果m+n = p+q
一边倒后相同起始物质的物质的量之比相等。恒温恒压的话,达到平衡后体积未必相等;恒温恒容的话,除了体积相等,达到平衡后各物质浓度、压强、正逆反应速率都可能不同。两种情况下反应热根据投料的量和方式的不同而不同。
三、等效平衡解题建模过程关键:
(1)看条件,是恒温恒容,还是恒温恒压;
(2)看可逆反应的特点,反应前后气体体积有无变化;
(3)看平衡等效的要求,如:平衡浓度相等,还是平衡体系中某物质的分数相等;
(4)看起始加入量与计量数是否一致,是投料相同,还是投料比相同;
(5)分析方法:一边倒法,有时会用到极端假设,还有原子守恒。
等效平衡的类型
(Ⅰ)同T、V,△V≠0,建立等效平衡的条件是:反应物投料量相当。
(一边倒,初始加入反应物的量完全一样)(平衡状态完全一样)
(Ⅱ)同T、V,△V=0,建立等效平衡的条件是:反应物投料比相当。
(一边倒,初始加入反应物的量成比例)
(Ⅲ)同T、P,对于任意可逆反应,建立等效平衡的条件是:相同反应物的投料比相等。
(一边倒,初始加入反应物的量成比例)
典例精析:
题型1:恒温恒容两边气体分子数目不相等(△V≠0)型
【例1】2.0molPCl3和1.0molCl2充入体积不变的密闭容器中,在一定条件下发生下述反应PCl3(g) +Cl2(g) PCl5(g),达到平衡时, PCl5为0.4mol,如果此时移走1.0molP Cl3和0.5mol Cl2,在相同温度下再达到平衡,PCl5的物质的量为( )。
A. 0.4mol B. 0.2mol
C. 小于0.2mol D. 大于0.2mol,小于0.4mol
解析:选C
此题属于恒温恒容,△Vg﹤0。移走后,相当于一开始就是1.0mol PCl3和0.5mol Cl2在反应。若平衡不移动,PCl5为0.2 mol。若用虚拟隔板将体积压缩为一半,则移走前后互为等效平衡。实际情况是要把隔板抽掉,压强变小,平衡左移。
【例2】向体积不变的密闭容器中充入2 mol N2和6 mol H2,一定条件下发生反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),平衡时混合气体共7 mol。令a、b、c