等效平衡的應(yīng)用(論文)

1、等效平衡的應(yīng)用摘要：化學(xué)平衡是高屮化學(xué)教學(xué)屮的難點(diǎn)和重點(diǎn)，特別是向平衡體系屮再加入?yún)⑴c反應(yīng)的物質(zhì)，又達(dá) 到新的平衡。分析從原平衡到新平衡，各物質(zhì)的百分?jǐn)?shù)（體積分?jǐn)?shù)和質(zhì)量分?jǐn)?shù)）和轉(zhuǎn)化率、濃度、壓強(qiáng)的 變化時(shí)，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是個(gè)很難的問(wèn)題，如果利用等效平衡原理建立等效平衡過(guò)程進(jìn)行分析，問(wèn)題就會(huì)變得 很簡(jiǎn)單。關(guān)鍵詞：等效平衡 百分?jǐn)?shù) 轉(zhuǎn)化率1. 等效平衡的概念在同一溫度下，對(duì)同一個(gè)可逆反應(yīng)，起始時(shí)加入方法不同，只加反應(yīng)物、只加生產(chǎn)物或反應(yīng)物和生成 物同時(shí)加入，達(dá)到平衡時(shí)，每種物質(zhì)的百分?jǐn)?shù)（體積分?jǐn)?shù)和質(zhì)量分?jǐn)?shù)）相等。則這幾種不同的加入達(dá)到的 平衡互為等效平衡。如h2 +l2 2hih2 22hih2 +2

2、hin2 t '2起:110起：002起：004轉(zhuǎn):0.790.791.58轉(zhuǎn)：0.210.210.42轉(zhuǎn):0.420.420.84平:0.210.211.58平：0.210.211.58平：0.420.423.16在h2 +b2hi 中，前兩個(gè)只加入lmol h2和lmol b與只加2mol hi在相同條件下最終達(dá)到平衡時(shí)，兩個(gè)平衡互為完全等效：不僅百分?jǐn)?shù)相同h2都為10.5%, 12都為10.5%, hi都為79%,而且物質(zhì)的量 也相同. h2都為0.21mol, 12都為0.21mol, hi都為1.58mol；前面兩種和后面一種達(dá)到平衡時(shí)互為等比等效: 各物質(zhì)對(duì)應(yīng)百分?jǐn)?shù)相同h2

3、都為10.5%, 12都為10.5%, hi都為79%,但是物質(zhì)的量不相同，各物質(zhì)對(duì)應(yīng)成比 例增大一倍。等比等效平衡：平衡只有百分?jǐn)?shù)相同，物質(zhì)的量成比例完全等效平衡：百分?jǐn)?shù)和物質(zhì)的量都相同2. 等效平衡的種類等效平衡有三類，等溫等容下的完全等效、等溫等容下的等比等效平衡和等溫等壓下的等比等效平衡2.1.等溫等荇下的完全等效判斷等溫等容完全等效的方法很簡(jiǎn)單，把加入的物質(zhì)利川極值法完全轉(zhuǎn)化力牛成物，比較是否完全相 同，則為等效平衡。例如：在概念中的例子h2 +12# 2hi中，把第二種加入法2mol hi完全轉(zhuǎn)化為h2和l2, 2molhi可以完企轉(zhuǎn)化為lmoihnimoll2與第一種加入法完企相

4、同，則兩種加入法完企等效達(dá)到平 衡時(shí)百分?jǐn)?shù)和物質(zhì)的fi完全相同。2.2等溫等界下的等比等效判斷等溫等容下的等比等效反應(yīng)分兩步：（1）把不同的加入法利用極值法全部轉(zhuǎn)化為生成物，看反應(yīng) 物是否成比例増大或者減小，如果不是則不是等效平衡，如果是則看（2）判斷方程式前后氣體系數(shù)和是否 相等，如果相等則為等比等效。例如2a （g> +b3c（g）+d（?）在等溫等容條件下有五種不同的加入法，現(xiàn)在要比較這五種加入法達(dá)到平衡時(shí)是否為等效平衡（不同的加入法，達(dá)到平衡同種物質(zhì)百分?jǐn)?shù)是否相同）。方法：先把不同的加入法利用極值法把物質(zhì)全部轉(zhuǎn)化為生成物，如表1 （極值后達(dá)到的平衡與極值前達(dá)到的 平衡完全等效），

5、如果相等則為完全等效，如果不相同，但成比例，則討論表一極值轉(zhuǎn)化后數(shù)據(jù)對(duì)比表處加入abcd轉(zhuǎn)化后abcd12mollmol00極值法轉(zhuǎn)化2mollmol0024mol2mol004mol2mol003lmol0.5mol1.5mol0.5mol2mollmol0040lmol3mollmol2mol2mol005003mollmol2mollmol00-3. 2nola 1.6molb 1.2ao1c 0. 4molca>3. 2mol b>1.6ool 1.2«ol>c>0.6«ol 0. 2mol>d>o. 4»ol2

6、7;ola imolb第4種加入達(dá)到平衡過(guò)程：(可以把第4種看成第一種達(dá)到平衡后又加imolb進(jìn)入后達(dá)到的最終平衡。 加入時(shí)：平衡時(shí)：最終的平衡：(1) 第1，3, 5種加入法達(dá)到的平衡為完全等效，極值轉(zhuǎn)化后，數(shù)據(jù)完全相同。(2) 討論第1和2兩種加入法：第1種加入后達(dá)到平衡：加入時(shí)：y衡時(shí)：2mola imolb1. 6mola 0.8molb z 0.6molc 0. 2mold第2種加入法，因?yàn)榈?種極值轉(zhuǎn)化后是第1種的兩陪，所以把第2個(gè)先看成兩個(gè)和第1個(gè)完全相同的過(guò) 程：2mola imolb1.6*ola 0. 8molb0.6molc 0.2mold加入時(shí)：平衡時(shí)：2風(fēng)olaimo

7、lb11.6mola 0. 8*oib0. 6molc 0. 2mold加入時(shí):平衡時(shí):因?yàn)?，2兩種的t，v鉬網(wǎng) ，所以要把第2種的兩個(gè) 芫全等效合并為一個(gè)與第 1種保持v相冋，合并壓縮體稅授間，a，b,c,d的窒5 有變，v縮小，壓強(qiáng)現(xiàn)大， 春前后氣體系數(shù)和關(guān)系最終的平衡:如果d是固涔，明前后系數(shù)和相等，明壓縫時(shí)平衡不移動(dòng)，則(氏(的8不窆，百分?jǐn)?shù)不變則第1種和第2種互為等效平衡小與后面系教和，圧縮時(shí)平衡向左右，的百分教變大，c,d的百分軚變小，第1和第2種不能互為等效平衡最終平衡a,b,c,d的百分?jǐn)?shù)與第一種相同，與第1種互為等效平衡s終平衡a,b?c,d的百分?jǐn)?shù)與第一種不相同，與第1種

8、不互為等效平衡(3) 討論笫1種和第4種加入法。第1種加入達(dá)到平衡過(guò)程：加入時(shí)：平衡時(shí)：1.6mola 0. 8mo1b 0. 6molc 0. 2bo1d第1種和第4種達(dá)到平衡時(shí)百分?jǐn)?shù)不相同，則不互為等效平衡。結(jié)論：在等溫、等容條件下，前后氣體系數(shù)和不相等，要達(dá)到等效平衡，必須滿足不同的加入法把生成物 完全轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，各:對(duì)于相對(duì)，如1、3兩種加入法達(dá)到平衡互為等效平衡，并且是完全等效；前后氣 體系數(shù)和相對(duì)，要達(dá)到等效平衡，只需滿足不同的加入法把生成物完全轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，各量對(duì)應(yīng)成比例即 可，如1、2兩種加入法互為等效平衡，為等比等效。2.3等溫、等壓下的等效平衡判斷等溫等壓下的等效平衡反應(yīng)

9、分兩步：(1)把不同的加入法利用極值法全部轉(zhuǎn)化為生成物，看 反應(yīng)物是否成比例増大或者減小，如果不是則不是等效平衡，如果是則互為等效平衡。轉(zhuǎn)化后各量對(duì)應(yīng)相 對(duì)則為完全等效，各量對(duì)應(yīng)成比例則為等比等效。如下舉例說(shuō)明：例如2a (g> +b3c(g)+d(?)在等溫等壓條件下有五種不同的加入法，現(xiàn)在要比較這五種加入法達(dá)到平衡時(shí)，是否為等效平衡。方法：先把不同的加入法利用極值法把物質(zhì)全部轉(zhuǎn)化為生成物，如表2 (極值后達(dá)到的平衡與極值前達(dá)到的 平衡完全等效)，如果相等則為完全等效，如果不相同，但成比例，則討論表二極值轉(zhuǎn)化后數(shù)據(jù)對(duì)比表處加入abcd轉(zhuǎn)化后abcd12mollmol00極值法轉(zhuǎn)化2mo

10、llmol0024mol2mol004mol2mol003lmol0.5mol1.5molo.smol2mollmol0040lmol3mollmol2mol2mol005003mollmol2mollmol00(1) 第1，3, 5種加入法達(dá)到的平衡為完全等效，極值轉(zhuǎn)化后，數(shù)據(jù)完全相同。(2) 討論第1和2兩種加入法：第1種加入后達(dá)到平衡：加入時(shí)：平衡時(shí)：2ao1a imolb1. 6*ola 0. 8molb 0.6molc 0.2mold第2種加入法，因?yàn)榈?種極值轉(zhuǎn)化后是第1種的兩陪，所以把第2個(gè)先看成兩個(gè)和第1個(gè)完企相同的過(guò) 程：2微olainto ib*，1. 6mola 0. 8

11、molb0.6molc 0. 2mold加入時(shí)：平衡時(shí)：2霣olal»olbj 1. 6mola 0. 8molb io. 6bo1c 0.2bo1d加入時(shí):平衡時(shí)：/因?yàn)閺氖贾两K保持t,p不變，應(yīng) pv=nrt,則&n/v=p/rt,兩個(gè)合并時(shí)不管前后氣體系數(shù)和是、 否相等，其濃度不會(huì)發(fā)生改、變，則正逆反應(yīng)速率不會(huì)發(fā)生 改變，平衡不會(huì)移動(dòng)，各物質(zhì) 百分比與第一種加入達(dá)到平衡 是一樣的。3.2n»ola 1.6molb 1 2molc 0.4nolc結(jié)論：在等溫等壓條件下，不同的加入法要達(dá)到等效平衡，只需要把生成物全部轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，各物質(zhì)對(duì) 應(yīng)成比例即可。3.等效平

12、衡的應(yīng)用3.1判斷不同的加入方法(等比例，不等量)達(dá)到平衡時(shí)物質(zhì)百分比、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、物質(zhì)的濃度、反應(yīng) 速率的大小關(guān)系。例1甲、乙兩容器的體積相同，在相同溫度下，甲屮加入$02、02各栳達(dá)到平衡時(shí)，so2的體積分?jǐn)?shù)為a%， 轉(zhuǎn)化率為b%, so3的濃度為c, v (so2) =d mol/l s;乙中加入so2、02各2g達(dá)到平衡時(shí)，so2的體積分?jǐn)?shù) 為 e%,轉(zhuǎn)化率為 f%，so3 的濃度為 g, v (so2) =h mol/(l s)o比較a與e、b與f、c與g、d與h的大小關(guān)系。分析方法：建立等效模型首先把乙看成2個(gè)甲，共3個(gè)甲，使體積、溫度、物量完企相同，達(dá)平衡時(shí)3個(gè)完企等效，物質(zhì)

13、百分比、 反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、物質(zhì)的濃度、反應(yīng)速率完全相同，然后再把2個(gè)甲壓縮成1個(gè)乙，在壓縮過(guò)程屮平衡正 向(2so2+o2 # 2so3向系數(shù)和小)移動(dòng)，則so2的體積分?jǐn)?shù)為減小，轉(zhuǎn)化率為增大，so3的濃度增大(體 積縮小，不管從哪一邊移，所有有濃度改變的物質(zhì)，其濃度都是增大)，縮小體積速率都是增大的。所以: a>e、b<f g>c、hd c例2甲、乙保持恒溫恒壓條件下，甲中加入s02、02各lg達(dá)到平衡時(shí)，s02的體積分?jǐn)?shù)為a%，轉(zhuǎn)化率為 b%, s03的濃度為c, v (s02) =d mol/(l s);乙屮加入s02、02各2g達(dá)到平衡時(shí)，s02的體積分?jǐn)?shù)為e%， 轉(zhuǎn)

14、化率為 f%, s03 的濃度為 g, v (s02) =hmol/(l*s)。比較a與e、b與f、c與g、d與h的大小關(guān)系。分析方法：建立等效模型首先把乙看成2個(gè)甲，共3個(gè)甲，使體積、溫度、物量完全相同，達(dá)平衡時(shí)3個(gè)完全等效，物質(zhì)百分比、 反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、物質(zhì)的濃度、反應(yīng)速率完全相同，然后再把2個(gè)甲合并成1個(gè)乙，在合并過(guò)程屮要保持 壓強(qiáng)不變，各物質(zhì)的濃度不發(fā)生改變，則正逆反應(yīng)速率不變，則平衡不移動(dòng)，則so2的體積分?jǐn)?shù)不變，轉(zhuǎn)化 率不變，s03的濃度不變。所以：a=e、b=f、g=c、h=d 。3.2加入一定量的物質(zhì)達(dá)到平衡，在以第一次等比例的量加入一定量的物質(zhì)，又達(dá)到新的平衡，比較兩次 平衡

15、物質(zhì)百分比、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、物質(zhì)的濃度、反應(yīng)速率的大小關(guān)系。分析方法:例如 aa (g)+bb (g,cc(g)+dd(g)再向平衡1體系中加反應(yīng)物a,b加入反成物a,達(dá)到平衡1 > (與第一次加入梠罔比例)>達(dá)到平衡2®又加入的物質(zhì)，先在外面反應(yīng)達(dá)到 平衡(與平衡1互為等效平衡)，各_ 物質(zhì)的畺與平衡1中各物質(zhì)的墨對(duì)應(yīng) 成比例，百分比相固，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化軍 相同p.t相同v,t相同把兩個(gè)平衡合并后達(dá)到平衡 2，合并時(shí)沒(méi)有改變影晌因 乗，平衡不發(fā)生移動(dòng)，則物 質(zhì)的轉(zhuǎn)分澤，百分比不變。要保持體識(shí)不變，則雰要把在外面達(dá)到的平衡壓縮到平衡 1中，壓締后平衡1中各物質(zhì)濃度同時(shí)增大，增

16、大倍數(shù)梠同 (就相當(dāng)于増大壓強(qiáng))平衡移移動(dòng)看前后氣體系數(shù)和系數(shù)和梠同|系數(shù)和不相同壓縮時(shí)，平衡不發(fā)生移動(dòng)，則達(dá)到平 衡2時(shí)轉(zhuǎn)化率，百分比不變，各物質(zhì) 的濃度變大梠同倍數(shù)，p増大。壓縮時(shí)，平衡向氣體系數(shù)和小的一端移 動(dòng)。如正移，達(dá)到平衡2時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn) 化軍堵大；反應(yīng)物的百分比減小，生成 物的百分比增大；各物質(zhì)的濃度，體系 的壓強(qiáng)都比平衡1要大，例1在恒溫恒容條件下，加入lmol no2發(fā)生反應(yīng)2no2 n2o4達(dá)到平衡時(shí)no2的體積分?jǐn)?shù)為a%， 轉(zhuǎn)化率為b%，n2o4的濃度為c，v (no2) =dmol/(l*s);由叫體系中加入lmol 110»2達(dá)到新的平衡時(shí)平衡時(shí) no2的體積

17、分?jǐn)?shù)為e%，轉(zhuǎn)化率為f%, n2o4的濃度為g，v (no2) =hmol/(l -s)o比較a與e、b與f、c與g、 d與h的大小關(guān)系。分析方法：把后加lmol的no2先在外面反應(yīng)達(dá)到平衡，與第一次達(dá)到平衡互為完全等效，則兩個(gè)平衡轉(zhuǎn)化 率,百分比，濃度，壓強(qiáng)都相同，因?yàn)橐３趾銣睾闳?，所以把在外面達(dá)到的平衡擠壓到第一個(gè)平衡屮(相當(dāng)于 在第一個(gè)平衡的基礎(chǔ)上增大了壓強(qiáng),no2 , n2o4濃度都擴(kuò)大兩倍)平衡向系數(shù)和小的一端移動(dòng)，正移，則a>e、 b<f 、 c>g、 h>d例2在恒溫恒壓條件下，加入lmolno2*生反應(yīng)2no2 ;=± n2o4達(dá)到平衡時(shí)no

18、2的體積分?jǐn)?shù)為a%,轉(zhuǎn)化 率為b%，n2o4的濃度為c, v (no2) =d mol/(l s)；由向體系屮加入lmol no2達(dá)到新的平衡時(shí)平衡時(shí)no2 的體積分?jǐn)?shù)為e%，轉(zhuǎn)化率為f%，n2o4的濃度為g, v (no2) =hmol/(l*s)。比較a與e、b與f、c與g、d 與h的大小關(guān)系。分析方法：把后加lmol的no2先在外而反應(yīng)達(dá)到平衡，與第一次達(dá)到平衡互為完全等效，則兩個(gè)平衡轉(zhuǎn)化 率,百分比，濃度j玉強(qiáng)都相同，因?yàn)橐３趾銣睾銐?，所以把在外面達(dá)到的平衡合并到第一個(gè)平衡中(體積變 為第一次平衡的兩倍,no2, n2o4物質(zhì)的量都擴(kuò)大兩倍，但濃度沒(méi)有發(fā)生改變)平衡不移動(dòng)則a=e、b=f、c=g、 h=d3.3在兩個(gè)容器中加入相同的反應(yīng)物，一個(gè)在恒溫恒壓下達(dá)到平衡，另一個(gè)在恒溫恒容下達(dá)到平衡，比較 兩次平衡物質(zhì)百分比、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、物質(zhì)的濃度、反應(yīng)速率的大小關(guān)系。分析方法:例如2ab + 2c在恒容條牛下達(dá)到平衡1在兩容器中加入 等物質(zhì)的畺，岡！ 開(kāi)始時(shí)體積、壓 強(qiáng)都相罔丁，7不變屮個(gè)在雖割牛下達(dá)到平衡2丁滬不變乂個(gè)達(dá)到平衡1時(shí)：a