化学平衡 转化率
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化学等效平衡
等效平衡问题:对于同一可逆反应,在同一相同条件下,无论反应是从正反应开始、还是从逆反应开始或从中间态开始,以一定的配比投入物质,则可以达到相同的平衡状态。
例如,在同一相同条件下:N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
配比1(单位mol): 1 3 0
配比2(单位mol):0 0 2
配比3(单位mol):0.5 1.5 1
以上3种配比投入物质,可以达到相同的平衡状态。在达到化学平衡状态时,任何相同组分的百分含量
....(体积分数、物质的量分数、质量分数等)均相同.
一、等效平衡概念
在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下,同一可逆反应体系,不管是从正反应开始,还是从逆反应开始,在达到化学平衡状态时,任何相同组分的百分含量(体积分数、物质的量分数、质量分数等)均相同,这样的化学平衡互称等效平衡。
注意:(1)外界条件相同:①恒温、恒容,②恒温、恒压。
(2)“等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同:“等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数(或体积分数)对应相同,各组份的浓度、物质的量、反应的速率、压强等可以不同。
(3)平衡状态只与始态有关,而与途径无关,只要物料相当,就达到相同的平衡状态。
二、等效平衡的分类和判断方法
(一):恒温、恒容条件下对反应前后气体分子数发生变化的反应(即△V≠0的体系):判断方法:极值等量即等效
恒温、恒容时,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,则互为等效平衡。此时一般不考虑反应本身的特点,计算的关键是换算到同一边后各组分要完全相同。
特点:两次平衡时各组分的百分含量、物质的量、浓度均相同(全等平衡).
【例1】定温定容下,可逆反应N2(g) +3H2(g)2NH3(g)按下列四种不同投料方式达到平衡后,N2的体积分数都相等,请填写下面的空格。
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 平衡时n(NH3)/mol 起始量(投料1)/ mol: 1 3 0 a
等效于(投料2)/ mol:0
等效于(投料3)/ mol:4/3
等效于(投料4)/ mol: a b c
a、b、c取值必须满足的一般条件是(用两个方程式表示,其中一个只含a和c,另一个只含b和c):、。
(二):恒温、恒容条件下对反应前后气体分子数不发生变化的反应(即△V=0的体系):
判断方法:极值等比即等效
恒温、恒容时,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,即互为等效平衡。此时的反应特点是无体积变化,计算的关键是换算到同一边后各组分只需要物质的量之比相同即可。
特点:两次平衡时各组分的百分含量相同,但物质的量、浓度按比例变化(等比平衡).
【例2】定温定容下,可逆反应H2(g) + I2(g)2HI(g)按下列四种不同投料方式达到
平衡后,H 2的体积分数都相等,请填写下面的空格。
H 2(g) + I 2(g) 2HI(g) 平衡时n (HI )/mol
起始量(投料1)/ mol : 1 2 0 a
等效于(投料2)/ mol : 0 1
等效于(投料3)/ mol : 0 1
等效于(投料4)/ mol : a b c
a 、
b 、
c 取值必须满足的一般条件是 。
练习: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:
)g (Br )g (H 2
)g (HBr 2 已知加入1mol H 2和2mol Br 2时,达到平衡后生成a mol
HBr (见下表已知项),在相同条件下,且保持平衡时各组分的体积分数不变,对下列编号
①~③的状态,填写下表中的空白。
判断方法:极值等比即等效
在恒温恒压时,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。
特点:两次平衡时各组分的百分含量、浓度相同,但物质的量按比例变化(等比平衡).
【例3】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:N 2(g)
+3H 2(g)2NH 3(g)。已知加入1molN 2和4molH 2时,达到平衡后生成amol ,在相同温度、压强下,保
持平衡时各组分的体积分数不变。请填写下面的空格。
N 2(g) + 3H 2(g) 2NH 3(g) 平衡时n (NH 3)/mol
起始量(投料1)/ mol : 1 4 0 a
等效于(投料2)/ mol : 1.5 6 0
等效于(投料3)/ mol : 1 0.5a
等效于(投料4)/ mol : m g (g≥4m )
【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:N 2(g)
+3H 2(g)2NH 3(g)。已知加入1molN 2和3molH 2时,达到平衡后生成amol ,在相同温度、压强下,保
持平衡时各组分的体积分数不变。请填写下面的空格。
N 2(g) + 3H 2(g) 2NH 3(g) 平衡时n (NH 3)/mol
起始量(投料1)/ mol : 1 3 0 a
等效于(投料2)/ mol : 2 6
等效于(投料3)/ mol : 1
等效于(投料4)/ mol : a b c
a 、
b 、
c 取值要满足的条件是:
由上述讨论可知,最初投料方式与化学方程式计量系数比不一致时,各投料方式中的结果都是唯一
值,而如果最初投料方式与化学方程式计量系数比一致时,各投料方式中的结果不一定是唯一值。
练习:1、(2003年江苏卷)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)