等效平衡的理解和应用
等效平衡
等效平衡一、等效平衡的概念:在一定条件下,可逆反应只要起始浓度相当,无论经过何种途径,但达到化学平衡时,只要同种物质的体积分数相同,这样的平衡称为等效平衡。
概念的理解:(1)一定条件下:通常可以是①同T同V,②同T同P(2)平衡状态(终态)只与始态有关,而与途径无关,(如:①无论反应从什么方向开始②投料是一次还是分成几次,扩大—缩小或缩小—扩大的过程,)只要起始浓度相当,就达到等效平衡状态。
(3)体积分数相同:即平衡混合物各组分的百分含量对应相同,但各组分的物质的量、浓度可能不同,反应的速率、(内)压强等可以不同.二、等效平衡的分类在等效平衡中比较常见并且重要的类型主要有以下三种:I类:恒温恒容下,对于反应前后气体体积发生变化的反应来说(即△V ≠0的体系):等价转化后,对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同。
II类:恒温恒容下,对于反应前后气体体积没有变化的反应来说(即△V=0的体系):等价转化后,只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡起始态相同,两平衡等效。
III类:恒温恒压下,对于气体体系等效转化后,要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡起始态相同,两平衡等效。
注意:对于有固体参加的可逆反应,处理方法:①不考虑固体物质,先进行等效转化,应该符合上述的规律。
②根据题意计算出达到平衡时选定物质的物质的量,以及所需的固体物质的最小量,那么,只要固体物质的起始投料大于这个最小量即可保证达到同一平衡状态(因为固体物质的量多与少不影响化学反应速率或化学平衡)解题的关键:读题时注意勾画出这些条件,分清类别,用相应的方法求解。
我们常采用“等价转换”的方法,分析和解决等效平衡问题。
练习:1、(双选)在一个1L的密闭容器中,加入2molA和1molB ,发生下述反应:2A(g)+B(g)⇌3C(g)+D(g),达到平衡时,C的体积分数为a%。
维持容器的体积和温度不变,按下列配比作为起始物质,达到平衡后,C的体积分数为a%是()A、3mol C+1mol DB、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol DC、1mol A+0.5mol B+1.5mol CD、4mol A+2mol B2、(双选)在固定体积的密闭容器内,加入2mol A、1mol B,发生反应:Ag)+B(g)⇌2C(g),达到平衡时,C的质量分数为W。
等效平衡的理解和应用
等效平衡的理解和应用武威铁路中学曹世邦(733009)等效平衡问题是高考的难点,也是学生学习过程中比较棘手的问题,现就等效平衡怎样理解和应用,将自己的观点与大家商榷如下:一、等效平衡的理解1.定义:对于同一可逆反应,在相同的条件下,不同的起始状态,达到平衡时,体系中同种物质的物质的量分数(或体积分数)相同(物质的量之比相等);也可以是两个平衡状态效果相当,其中转化率、百分含量的值相等的平衡互称为等效平衡。
也就是说等效平衡是指在一定条件下的可逆反应里,起始投料不同,但建立的两个或多个化学平衡中,反应混合物各组分的含量都相同,这样的化学平衡均属于等效平衡(包括等同平衡),等效平衡正是化学平衡等效性的推广和应用。
2、规律⑴对于反应前后气体物质的量不等的反应A、定温、定容时.,改变起始加入情况,只要按化学计量数换算成平衡方程式左右两边同一物质的物质的量与原平衡相等就可以建立等效平衡。
B.定温、定压时,改变起始加入情况,只要按化学计量数换算成平衡方程式左右两边同一物质的物质的量之比与原平衡相等就可以建立等效平衡。
⑵对于反应前后气体物质的量相等的反应不论定温、定容时还是定温、定压时,改变起始加入情况,只要按化学计量数换算成平衡方程式左右两边同一物质的物质的量之比..就可以建立..与原平衡相等等效平衡。
3、等效平衡的建立一般通过建立假想平衡状态去比较分析新旧平衡,以下例来说明:在一密闭容器中充入1molNO 2建立如下平衡:2NO 2≒N 2O 4,测得NO 2的转化率为a%。
容积和温度不变的条件下再充入1molNO 2,待新平衡建立时,又测得NO 2的转化率为b%则a 、b 的大小关系为解此类题一般建立如下思维模型:212%)%)%22P T V P T V P I a NO a a b molNO ===−−−→−−−→←−−−22、、、、、T 、V 等效压缩平衡:()平衡II:a(NO 平衡III:a(NO 22起始1molNO 起始起始2molNO Ⅰ Ⅱ Ⅲ由于压缩,平衡Ⅱ向右移动达到平衡Ⅲ时转化率增大,必有a 1%<b%,又由于相同条件下平衡Ⅰ与平衡Ⅱ等效,即转化率相等a 1%=a%,所以a%<b%,即a<b二、等效平衡的应用根据反应条件(定温、定压或定温、定容)以及可逆反应的特点(反应前后气体分子数是否相等),可将等效平衡问题分成三类:⑴、定温、定容条件下的等效平衡解题要领:定温、定容条件下,反应前后气体分子数不相等的可逆反应,此种条件下,只要改变起始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半边的物质的物质的量与原平衡相同,则两平衡等效(此种情况下又称等同平衡,此法又称极限法);定温、定容条件下,反应前后气体分子数相等的可逆反应;此条件下,只要换算到同一半边时,反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡相等,则两平衡等效。
等效平衡的建立及应用
等效平衡的建立及应用1.等效平衡的含义在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压),对同一可逆反应体系,起始时加入物质的物质的量不同,而达到化学平衡时,同种物质的百分含量相同,这样的平衡称为等效平衡。
理解:(1)平衡的建立和条件有关,和反应的方向无关。
(2)一定条件下,一次投料和分批次投料,最终建立的平衡是等效。
2.等效平衡的分类根据反应条件(恒温、恒压或恒温、恒容)以及可逆反应的特点(反应前后气体分子数是否相等),可将等效平衡问题分成两类:(1)恒温、恒容条件下,反应前后气体分子数不相等的可逆反应,如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质,其物质的量与对应组分的起始加入量相同,则建立的化学平衡状态是等效的。
这种等效平衡是绝对等效(包括浓度、密度、相对分子质量等都相等),各种物质的百分含量相同,物质的量、浓度都相同。
(2)恒温、恒容条件下,反应前后气体分子数相等的可逆反应与恒温、恒压条件下,反应前后气体分子数任意类型的可逆反应,如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质,其物质的量之比与对应组分的起始加入量之比相同,则建立的化学平衡是等效的。
这种等效平衡是相对等效,各种物质的百分含量相同,物质的量、浓度等存在倍数关系。
(2)恒温、恒压条件下,任意类型的可逆反应,如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质,其物质的量之比与对应组分的起始加入量之比相同,则建立的化学平衡是等效的。
这种等效平衡是相对等效,各种物质的百分含量、浓度相同,物质的量等存在倍数关系。
等效建立条件反应特点建立等效的方法等效平衡混合物各组分的量的关系恒温恒容△V ≠0一边倒,等值即等效各组分百分含量(m、v、n)对应相等n相同c相同△V= 0一边倒,等比即等效n正比变化c正变化比恒温恒压——一边倒,等比即等效n正比变化C相同3.等效平衡分析方法按照化学方程式的化学计量数关系,把起始物转化为方程式同一半边的物质,通过对比两种情况下对应组分的起始量是相等,还是等比,来判断化学平衡是否等效。
等效平衡的原理与应用
等效平衡的原理与应用1. 等效平衡的概念等效平衡是指在某种系统或过程中,通过合适的调整和平衡各种因素,使得系统达到一个稳定的状态。
等效平衡的概念被广泛应用于各种领域,例如工程学、经济学、生态学等。
2. 等效平衡的原理等效平衡的原理基于以下几个基本概念:•相互依赖性:等效平衡的实现需要考虑系统内各个因素之间的相互依赖性。
这些因素可以是物理量、经济指标、环境条件等,在进行平衡调整时需要综合考虑它们之间的影响。
•反馈机制:等效平衡的实现通常需要建立一套反馈机制,通过监测系统的状态变化,并根据反馈信息做出相应的调整。
这种反馈机制可以是自动化的,也可以是人工干预的。
•动态性:等效平衡是一个动态过程,系统的状态会随着时间的推移而发生变化。
因此,等效平衡的实现需要考虑系统的动态性,并且能够及时调整。
3. 等效平衡的应用等效平衡的应用非常广泛,下面列举了一些常见的应用场景:•经济领域:在经济领域,等效平衡的原理被应用于宏观调控。
政府可以通过控制利率、汇率等经济指标,来实现经济的稳定增长和通胀的抑制。
•工程领域:在工程领域,等效平衡的原理被应用于系统的设计和优化。
例如,在能源系统设计中,需要平衡电力供给和需求,以保证系统的稳定运行。
•生态领域:在生态领域,等效平衡的原理被应用于生态系统的保护和恢复。
通过调整物种的数量和分布,维持生态系统的平衡状态,促进生物多样性和生态环境的可持续发展。
•社交领域:在社交领域,等效平衡的原理被应用于人际关系的管理和维护。
通过平衡个人权益和集体利益,实现社会的和谐和稳定。
4. 等效平衡的挑战与解决方案等效平衡的实现面临一些挑战,例如不确定性、复杂性和不稳定性等。
为了应对这些挑战,可以采取以下解决方案:•风险管理:在等效平衡的过程中,需要充分考虑各种不确定性因素,并制定相应的风险管理策略。
例如,在经济调控中,可以制定相应的政策措施来应对经济风险。
•系统建模与仿真:通过建立系统的数学模型和进行仿真分析,可以更好地理解系统的行为和特性。
等效平衡的含义及应用
等效平衡的含义及应用等效平衡是指一种在特定条件下,不同的物体或现象在某种方面具有相同的效果或相互抵消的状态。
等效平衡的应用极为广泛,既出现在数学、物理等自然科学中,也广泛应用于经济、政治、社会等人文科学领域。
下面我将详细介绍等效平衡的含义及应用。
等效平衡在自然科学领域的应用:在物理学中,等效平衡是指在特定条件下,不同的力或物体在某种方面具有相同的效果或相互抵消的状态。
例如,在力学中,当两个力大小相等、方向完全相反时,它们产生的效果相互抵消,物体处于力的等效平衡状态。
这种平衡状态在人们生活中的应用非常广泛,例如在建筑工程中,设计师需要考虑建筑结构的平衡,以确保建筑物的稳定和安全。
此外,在电路中,等效平衡由于电阻、电容、电感等元件来建立,从而使电流和电压达到平衡,以确保电路的正常工作。
在经济学中,等效平衡是指在一定条件下,不同的经济变量或影响因素在某种方面达到平衡状态。
例如,在需求和供应的关系中,当某个商品的需求量等于供应量时,市场达到供需平衡,商品的价格也会趋于稳定。
在宏观经济学中,经济平衡则是指国民经济总量的需求与供给的平衡状态,通常表现为国内生产总值与总消费、总投资等的平衡关系。
这种等效平衡的概念在宏观经济政策制定和货币政策执行中起着重要的作用,有助于维持经济的稳定和可持续发展。
在政治学和国际关系学中,等效平衡被用来描述国际关系中的力量对称和相互制衡的状态。
国际关系理论认为,只有在大国之间保持相对平衡的力量,才能防止某个国家的霸权行为。
在欧洲的历史上,等效平衡原则曾经起到了重要的作用,例如在拿破仑战争之后,各个国家之间建立起的复杂的联盟体系,以保持力量相对平衡,维护和平。
此外,在现代国际政治中,国际组织的成立和多边协议的签署,也是为了维持国际社会的等效平衡,促进各国的合作与共赢。
在社会学中,等效平衡被应用于社会关系和社会结构的研究。
社会关系中的等效平衡通常指的是人际关系的互惠性和平衡,即人与人之间的互相给予和接受应该是相对平衡的。
等效平衡的做题技巧
等效平衡的做题技巧“等效平衡”是化学平衡内容的重要知识点之一,但对这一知识点的学习、理解和应用,学生往往感到困难重重,难以把握其实质,更谈不上灵活运用了。
现将有关内容整理成文,以求对“等效平衡”的理解与应用有所突破。
一、“等效平衡”的概念1、内容:同一可逆反应在相同条件下,不论从正反应方向,还是从逆反应方向,或者中间状态投料起始,平衡后,只要反应混合物各组分的物质的量(或气体体积)分数对应等,这样的平衡互称“等效平衡”。
2、解析:(1)“等效平衡”不同于“完全相同的平衡状态”,它包括“完全相同的平衡状态”。
“完全相同的平衡状态”是指:平衡时,反应混合物各组分的物质的量(或气体体积)分数要对应相等,且两平衡的反应速率也相同。
“等效平衡”则只要求反应混合物各组分的物质的量(或气体体积)分数对应相同。
如:mA(g)+nB(g)⇋pC(g)+qD(g) ,当m+n=p+q 时,即反应前后气体总体积不变的可逆反应,达平衡后,改变压强,平衡不移动,反应混合物的物质的量(或气体体积)分数对应相同,所以二者为“等效平衡”。
但此平衡与原平衡速率不等,故不是“完全相同的平衡状态”。
(2)对于“同一可逆反应在相同条件下,不论从正反应方向,还是从逆反应方向,或者中间状态投料起始,在一定条件下平衡后,可为“等效平衡”,教材中指出:对于可逆反应: CO(g)+H2O(g)⇋CO2(g)+H2(g)实验证明在1L的密闭容器中,有催化剂存在的条件下加热到800℃,无论是充入0.01molCO和0.01molH2O,还是充入0.01molCO2和0.01molH2,反应都达到相同的平衡状态。
对于这一事实,我们也可从理论上推出,上述相同条件下的两种情况可表示如下:投料方式I: CO(g)+H2O(g)⇋CO2(g)+H2(g)起始投料(mol): 0.01 0.01 0 0平衡I(mol): 0.005 0.005 0.005 0.005投料方式II: CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)起始投料(mol): 0 0 0.01 0.01某时刻(mol): 0.005 0.005 0.005 0.005分析:相同条件下的投料方式II,反应向逆反应方向进行,假定某时刻容器内反应进行到CO2和H2都剩余0.005mol,则此时的逆反应速率与平衡I的逆反应速率相等。
高中化学专题—等效平衡详细讲解
高中化学专题—等效平衡详解一、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,(体积分数、物质的量分数等)均相同,这样的化学平衡互在达到化学平衡状态时,任何相同组分的百分含量....称等效平衡(包括“全等等效和相似等效”)。
(体积分数、物质的量分数等)一定相同理解:(1)只要是等效平衡,平衡时同一物质的百分含量....(2)外界条件相同:通常可以是①恒温、恒容,②恒温、恒压。
(3)平衡状态只与始态有关,而与途径无关,(如:①无论反应从正反应方向开始,还是从逆反应方向开始②投料是一次还是分成几次③反应容器经过扩大—缩小或缩小—扩大的过程,)比较时都运用“一边倒”倒回到起.........进行比较。
始的状态....二、分类(一)全等等效和相似等效1、全等等效:一边倒后要和标准状态数值完全相同才能等效,达到平衡后,w%(百分含量,如质量分数、体积分数、物质的量分数等)、n(物质的量)、m(质量)、V(体积)等量完全相同。
2、相似等效:一边倒后和标准状态数值成比例就可以等效,达到平衡后,w%一定相同,但n、m、V等量不一定相同但一定成比例。
(二)具体分析方法针对反应mA(g)+n B(g)pC(g)+ qD(g),1、若m + n =p + q,则无论恒温恒容还是恒温恒压,都满足相似等效。
例:对于反应H2(g)+ I2(g)2HI(g),在某温度下,向某一密闭容器中加入1molH2和1molI2,平衡时HI的浓度为a,HI的物质的量为b,则(1)若保持恒温恒容,开始时投入_______molHI,与上述情况等效(2)若保持恒温恒压,开始时投入_______molHI,与上述情况等效(3)若保持恒温恒容,开始时投入0.5molH2,还需要加入_______mol I2和_______molHI,与上述情况等效(4)若保持恒温恒压,开始时投入4molHI,则平衡时,HI的浓度为_______,物质的量为_______2、若m + n ≠p + q,(1)若恒温恒容,则满足全等等效;(2)若恒温恒压,则满足相似等效。
等效平衡及其应用
编号
已知 ① ②
H2 1 2 0 m
起始状态(mol) Br2 HBr 2 0 4 0 1 0.5
平衡时HBr的 物质的量(mol) a 2a 0.5a (n-m)a
③
n(n≥2m)
2(n-2m) X
(m+X/2):(n+X/2)=1:2
X= 2(n-2m) (M+X/2)= (n-m)
[例2]( 2007年高考四川卷)向某密闭容器中充入 1molCO和2molH2O(g),发生反应: CO+H2O (g) 催化剂 CO2 +H2。当反应达到平衡时, CO的体积分数为高温 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的体积分数大于x的是( B )。 A.0.5molCO+2molH2O(g)+1molCO2+1molH2
③ X、Y、Z应满足的一
2.恒温、恒容条件下:(前后体积不变) 对于反应前后气体分子数不变的可逆反应, “一边 倒”后只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平 衡相同,则两平衡等效。两平衡中,同一物质的百分含量 相同,但浓度和物质的量不同。 500℃ ,aL密闭容器中发生如下反应: H2+Br2 2HBr
(3)几个等效平衡中,平衡混合物各组分的百分含量 对应相同,但各组分的物质的量、浓度可能不同。
二、等效平衡的条件: 1.恒温、恒容条件下等效平衡的条件:(前后体积变 化) 对反应前后气体分子数改变的反应(即△n≠0):要求 相同物质的起始物质的量相等; 实际上,两个平衡状态完全相同,或者说两个平衡 状态就是同样一个平衡状态(百分含量相等,n、c 、p 相等)。 相同物质的起始物质的量相等是指:所加物质“一 边倒” (用极限法,按照反应式计量数转换到反应式 的一边 ——俗称:“一边倒”)后对应物的物质的量 相等。
例析等效平衡原理及其应用
例析等效平衡原理及其应用等效平衡原理是电学中一个重要的概念,它描述了不同电路中相互具有等效行为的电路元件之间的关系。
等效平衡原理可以帮助我们简化复杂的电路,并应用于电路设计和分析中。
本文将对等效平衡原理及其应用进行例析。
首先,等效平衡原理是指在电路中,当两个电路元件之间存在等效电阻时,这两个元件可以在电路分析中被等效为一个等效电阻。
等效电阻是指在特定条件下,能够产生与原电路相同的电流和电压分布的电阻。
等效平衡原理的核心思想是将复杂电路简化为等效电路,以方便电路分析和计算。
例如,在串联电路中,根据等效平衡原理,可以将多个串联的电阻等效为一个总电阻。
总电阻等于各个电阻之和。
同样,在并联电路中,多个并联的电阻可以等效为一个总电阻。
总电阻等于各个电阻的倒数之和的倒数。
这样,就可以简化电路分析,减少计算步骤。
另一个应用等效平衡原理的例子是电压分压和电流分流。
在电压分压电路中,根据等效平衡原理,可以将电阻分压等效为一个电压源和一个串联电阻的电路。
电压源的电压等于原来电阻总和的一个比例。
在电流分流电路中,根据等效平衡原理,可以将电阻分流等效为一个电流源和一个并联电阻的电路。
电流源的电流等于原来电阻总和的一个比例。
等效平衡原理还可以用于解决电路的戴维南-诺尔顿定理。
根据这个定理,任何线性电路都可以被等效为一个电压源和一个串联电阻或一个电流源和一个并联电阻。
这种等效可以简化电路分析,并将线性电路转化为等效电源和电阻的组合。
这样,就可以采用简单的电路分析方法,如欧姆定律和电路定律,来求解电路问题。
最后,等效平衡原理还可以用于设计电路。
通过合理的电路元件组合和等效变换,可以实现特定的电路功能。
例如,可以通过等效变换将一个高阻值的电阻等效为多个低阻值电阻的串联或并联组合,以满足特定的电路要求。
这样,可以实现更精确的电路控制和优化电路性能。
综上所述,等效平衡原理是电学中一个非常重要的概念,它描述了不同电路中相互具有等效行为的电路元件之间的关系。
等效平衡知识点总结
等效平衡知识点总结等效平衡是指在特定条件下,两个或多个物体或系统的状态达到平衡,其效果相同。
等效平衡是物理学中一个重要的概念,它在多个领域都有着广泛的应用,例如力学、热力学、电磁学等。
在本文中,我们将对等效平衡的知识点进行总结,包括概念、原理、应用等方面。
1. 概念等效平衡是指在某些条件下,两个或多个物体或系统的状态达到平衡,而它们的效果是相同的。
也就是说,虽然系统的组成部分、结构或者形状不同,但是它们达到平衡的效果却是一样的。
这种情况下,我们可以认为这些系统是等效平衡的。
2. 原理等效平衡的原理可以总结为以下几点:(1)平衡条件:等效平衡的系统必须满足平衡条件,即各个部分的作用力和反作用力平衡,或者各个部分的力矩和反力矩平衡。
只有在这种条件下,系统才能达到平衡状态。
(2)效果相同:虽然系统的组成部分、结构和形状可能有所不同,但是它们达到平衡的效果是相同的。
这意味着我们可以从效果上来看,将这些系统视为等效平衡的。
(3)等效性:等效平衡的系统之间具有等效性,即它们在某些特定条件下可以互相替代,而不会改变系统的平衡状态。
这种等效性是等效平衡的重要特征。
3. 应用等效平衡在物理学中有着广泛的应用,包括但不限于以下方面:(1)力学:在力学中,我们常常会遇到复杂的物体或系统,如梁、桥、支架等。
通过等效平衡的原理,我们可以将这些复杂的系统简化为等效的力学模型,从而更容易地进行分析和计算。
(2)热力学:在热力学中,等效平衡的概念可以用来分析热量的传递和平衡。
例如,当两个系统之间存在热传导时,我们可以将它们视为等效平衡的系统,从而更好地理解热传导的规律。
(3)电磁学:在电磁学中,等效平衡的概念可以用来分析电路的平衡和稳定性。
例如,我们可以将复杂的电路简化为等效的电路模型,从而更方便地进行电路设计和分析。
4. 注意事项在使用等效平衡的原理时,需要注意以下几点:(1)条件限制:等效平衡的原理只在特定条件下成立。
因此,在使用等效平衡的原理时,需要确保系统满足平衡条件,才能将其视为等效平衡的。
等效平衡
等效平衡(一)等效平衡的含义:对同一可逆反应,在相同条件下,改变投料方式(从正反应方向、逆反应方向或正逆反应方向同时投料),最终均能达到同一平衡状态。
即将不同投料方式得到的平衡态混合,平衡不会发生移动。
这样的平衡态称为等效平衡,其本质是该可逆反应进行的程度相同。
(二)等效平衡的分类1.绝对等效(狭义等效)只要保证投料量与起始投料量完全相同(即元素守恒),则二者必然等效。
这是一种绝对的等效,即平衡时各组分的绝对值(质量、物质的量)和相对值(各组分质量分数、物质的量分数、反应物转化率等)与原平衡状态完全一致。
2.相对等效(广义等效)若改变的投料量与起始投料量成比例,也可达到等效平衡。
平衡中各组分的绝对值有变化,但相对值不变。
可视为一种相对的等效。
结论:1.(1)恒温恒容,且反应前后气体分子数改变的反应,如PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g),可以得到绝对等效,但无法达到相对等效。
(2).恒温恒容,且反应前后气体分子数不变的反应,如H2(g)+I2(g)2HI(g),两种等效都可以达到。
2.恒温恒压,对任一可逆反应,两种等效均可以达到。
例1:在一固定体积的密闭容器中,加入2 mol A和1 mol B发生反应2A(g)+B(g)3C(g)+D(g),达到平衡,C的浓度为w mol/L。
若维持体积和温度不变,以下列四种配比作为起始物质,达平衡后,C的浓度仍为w mol/L的是()A. 4 mol A +2 mol BB. 1 mol A+0.5 mol B+1.5 mol C+0.5 mol DC. 3 mol C+1 mol D +1 mol BD. 3 mol C+1 mol D例2.在一定温度下,把2mol SO2和1mol O2通入一个固定容积的密闭容器里,发生如下反应:2SO2+O 22SO3,当此反应进行到一定程度时,反应混合物就处于化学平衡状态。
现在该容器中维持温度不变,令a, b, c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量(mol)。
高考化学等效平衡知识点
高考化学等效平衡知识点在化学学科中,平衡反应是一个重要的概念。
学生在高考中经常会遇到与平衡反应相关的问题,其中包括等效平衡。
本文将介绍高考化学中与等效平衡相关的知识点,包括基本概念、计算方法以及常见的例题分析。
一、等效平衡的基本概念等效平衡是指在化学反应中,考虑到反应物的种类或比例改变而得到的一个新的平衡。
这个新平衡与原平衡之间没有本质的区别,只是组分的表示方式不同。
以一个简单的例子进行说明。
假设我们有一个平衡反应:2A + 3B⇌ C + D。
这个反应的原平衡常数Kc为0.5。
如果我们将反应中的物质A和物质B的数量各自减半,即A和B的浓度都变为原来的一半,那么新得到的平衡仍然满足化学方程式,只是反应物和生成物的系数会发生变化。
新平衡的方程式可以写为:A + 3/2B ⇌ 1/4C + D。
新的平衡常数记作K'c。
这个例子中,原平衡和新平衡之间的关系可以用一个等效平衡表示。
等效平衡的写法为:A + 3/2B ⇌ 1/4C + D,K'c = Kc / 4。
二、等效平衡的计算方法在高考化学中,计算等效平衡时,需要根据给定的条件调整化学式中的系数。
通过观察等效平衡的表达式,可以得出以下计算方法:1. 当原平衡中的某个物质的量变为原来的n倍时,对应的生成物的量将变为原来的m倍。
那么等效平衡中,该生成物的系数应调整为原平衡中的m/n倍。
2. 当原平衡中的某个物质的量变为原来的n倍时,对应的反应物的量将变为原来的m倍。
那么等效平衡中,该反应物的系数应调整为原平衡中的m/n倍。
通过这两个规律,可以得到更复杂的等效平衡计算方法。
在具体计算时,可以根据化学反应方程中的物质系数和所给条件进行推导。
三、等效平衡的例题分析下面通过几个例题来进一步说明等效平衡的应用。
例题1:考虑平衡反应:2A + 3B ⇌ C + D,Kc = 0.5。
在某个实验中,将反应物B的浓度增加到原来的4倍,则新平衡中C的浓度是多少?解析:根据题目中的条件,物质B的浓度变为原来的4倍,即变为4倍的[n(B)]。
等效平衡规律的理解和应用
等效平衡规律的理解和应用《化学平衡》一章常会考:⑴同一化学反应在不同条件某物质百分含量的大小、转化率等。
⑵化学平衡的相关计算等等。
而要解决此类问题,则常运用等效平衡规律。
为此,在复习中必须理解等效平衡规律,从而正确地运用该规律解决化学平衡中的很多问题,最终达到真正掌握知识的目的。
一等效平衡定义:化学平衡状态与条件相关,而与建立平衡的途径无关。
对于同一可逆反应,在同一条件下以不同投料方式(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混合物中的百分数相同,这样的平衡称为等效平衡。
二等效平衡规律的理解规律之一:恒温恒容条件下体积可变的反应⑴规律:如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质,其物质的量与对应组分的起始加入量相同,则建立的化学平衡状态等效。
例如:2SO 2(g)+O2(g)2SO3(g)①2moL 1moL 0②0 0 2moL③amoL bmoL cmoL 如果此时满足a+c=2 b+1/2 c=1则①②③建立的化学平衡状态等效⑵理解:化学平衡的建立与途径无关,起始加反应物或起始加生成物,只要加入的物质极值转化后物质的量相等,又由于恒温恒容,此时的平衡不仅是等效的,而且是同一平衡。
平衡时相同组分的物质的量,浓度,转化率及混合气体的密度,相对分子质量都相等。
规律之二:恒温恒容条件下体积不变的反应⑴规律:如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质,其物质的量之比与对应组分的起始加入量之比相同,则建立的化学平衡状态等效。
例如:2A(g)+3B(g)5C(g)①2moL 3moL 0②0 0 10moL③amoL bmoL cmoL 如果此时满足(a +2/5c)/(b+3/5c)=2/3则①②③建立的化学平衡状态等效⑵理解:以上述反应为例,在等温时分别在1L的容器Ⅰ和2L的容器Ⅱ中加入2moL A 、3mo B 和4moLA 、6mo B。
容器Ⅱ中间有可抽动的隔板(隔板的体积忽略),此时容器Ⅱ左右两边的反应与容器Ⅰ完全相同,则达平衡时容器Ⅱ左右两边的反应与容器Ⅰ相同组分的物质的量,浓度,转化率及混合气体的密度,相对分子质量都相等。
等效平衡定义
等效平衡定义等效平衡是指在化学反应中,反应物和生成物之间的化学反应式中,物质的种类和数量必须保持平衡。
这是化学反应遵循的基本原则之一,也是化学方程式的基础。
等效平衡的概念对于理解化学反应的性质和过程非常重要。
在化学反应中,反应物和生成物之间的化学反应式显示了反应物和生成物之间的摩尔比例关系。
这个比例关系对于理解和预测化学反应的结果至关重要。
等效平衡要求反应物的摩尔数与生成物的摩尔数相等,这意味着反应物和生成物中的原子数量必须保持平衡。
等效平衡的概念可以通过一个简单的化学反应来说明。
例如,当氢气和氧气发生反应生成水时,化学反应式可以写为:2H2 + O2 → 2H2O在这个化学反应中,反应物中的氢气和氧气的摩尔数分别为2和1,而生成物中的水的摩尔数为2。
在这个反应中,摩尔比例是2:1:2,反应物和生成物之间的物质的种类和数量保持平衡。
等效平衡的概念也适用于其他类型的化学反应。
例如,在酸碱中和反应中,酸和碱的摩尔数必须相等,以保持等效平衡。
当酸和碱发生反应生成盐和水时,等效平衡的化学反应式可以写为:HCl + NaOH → NaCl + H2O在这个反应中,酸和碱的摩尔数都为1,生成物中的盐和水的摩尔数也都为1。
这保持了反应物和生成物之间的等效平衡。
等效平衡的概念不仅适用于化学反应的摩尔比例,还适用于化学方程式中的其他物质性质。
例如,化学方程式中的电荷、质量和能量也必须保持平衡。
这些物质性质的平衡对于理解和解释化学反应的动力学和热力学特性至关重要。
在化学实验和工业生产中,等效平衡的概念被广泛应用。
通过研究和掌握化学反应的等效平衡,科学家和工程师可以优化反应条件和提高反应效率。
等效平衡的研究也为新材料的设计和合成提供了重要的指导。
等效平衡是化学反应中物质的种类和数量必须保持平衡的基本原则。
通过研究和应用等效平衡的概念,我们可以更好地理解和解释化学反应的性质和过程。
等效平衡的研究对于化学领域的发展和应用具有重要意义。
等效平衡
等效平衡一、概念:在一定条件下,同一可逆反应的两个不同的起始状态(一般是各组分起始加入量不同)分别达到平衡时,同种组分的含量都相同,这样的两个平衡叫等效平衡。
二、规律:①对于一般的可逆反应,在定温定容的条件下,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比例换算成同一半边的物质的物质的量(终态假设)与原平衡相同,这样的平衡就是等效平衡。
②在定温定容的条件上,对于反应前后气体分子数不变的可逆反应,只要反应物(生成物)的物质的量的比例与原平衡相同,两平衡即是等效平衡。
③在同温同压条件下,改变起始时加入物质的物质的量,只要按化学计量数换算成同一半边的物质的量之比与原平衡相同,则达平衡后与原平衡等效。
三、等效相同条件下,同一可逆反应体系,不管从正反应开始,还是从逆反应开始,达到平衡时,任何相同物质的含量(体积分数、质量分数或物质的量分数)都相同的化学平衡互称等效平衡。
可分为“全等效”平衡和“相似等效”平衡。
判断等效平衡的方法:使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物,然后观察有关物质的数量是否相当。
在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压),对同一可逆反应,起始时加入物质的物质的量不同,达平衡时的状态规1.在定T、V条件下,对于反应前后气体体积改变的反应:若改变起始加入情况,只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡时左右两边同一边物质的物质的量与原平衡相同,则二平衡等效。
2.在定T、V条件下,对于反应前后气体体积不变的反应:只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡相同,则二平衡等效。
二、恒温恒压(定T、P)的等效平衡在定T、P条件下:若改变起始加入情况,只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡时左右两边同一边物质的物质的量之比。
即:对于反应前后气体体积发生变化的可逆反应而言,恒容容器中要想达到同一平衡状态,投料量必须相同;恒压容器中要想达到同一平衡状态,投料量可以不同,但投入的比例得相同。
等效平衡原理及其应用
等效平衡原理及其应用等效平衡原理:同一可逆反应在相同的反应条件(恒温恒压或恒温恒容)下,无论从正反应开始还是从相应的逆反应开始,或者从相应反应的中间某一时刻开始,经过足够的时间,反应都能达到平衡状态,且化学平衡状态相同,即任何同一组分的含量分别相同,此即等效平衡原理。
一.等效平衡的分类1.对于反应前后气体的物质的量不相等的可逆反应 即n (前气) ≠ n (后气)例1. 在一定条件下,如果把SO 2 和O 2的混和气体通入一个装有催化剂的恒温恒容....密闭容器里,发生反应:2 SO 2 + O 22 SO3 反应达平衡时,有如下情况 上述①②③ 达到平衡后,任何同一组分的含量分别相同,则 ①②③ 建立的平衡互称为等效平衡。
分析①②③起始时的投入量,则可得出规律1.对于反应前后气体的物质的量不相等的可逆反应 即n (前气) ≠ n (后气) 恒温恒容....时,只要换算成反应物或生成物后,它们的物质的量....分别..相.等.时,则可建立相同的平衡。
如①②③。
例2. 在恒温恒压....的可变容积的容器里装有催化剂,如果通入SO 2 和 O 2的混和气体发生反应:2 SO 2 + O 2 2 SO 3 反应达到平衡时,有如下情况上述④⑤⑥ 达到平衡后,任何同一组分的含量分别相同,则 ④⑤⑥ 建立的平衡互称为等效平衡。
分析④⑤⑥起始时的投入量,则可得出规律2.对于反应前后气体的物质的量不相等的可逆反应 即 n(前气) ≠ n(后气) 恒温恒压....时,只要换算成反应物或生成物后,它们的物质的量....之比..相.等.时,则可建立相同的平衡。
如④⑤⑥。
2. 对于反应前后气体的物质的量相等的可逆反应 即n (前气) = n (后气)例3.在恒温恒容....的密闭容器中,投入 I 2 和H 2 发生反应, I 2上述⑦⑧⑨ 达到平衡后,任何同一组分的含量分别相同,则 ⑦⑧⑨ 建立的平衡互称为等效平衡。
等效平衡
等效平衡一、概念:同一条件下,起始投料情况不同的同一可逆反应达到平衡后,任何相同组分的百分含量相同,这样的平衡即为等效平衡。
由于化学平衡状态与条件有关,而与建立平衡的途径无关。
在一定条件下,可逆反应或从正反应开始或从逆反应开始或从正逆反应同时开始,如果投料按反应方程式中的化学数关系投入,可以建立起相同的平衡状态(各物质的百分含量相同),这就是等效平衡的原理。
二、类别1.在恒温、恒容的条件下,对于反应前后气体分子数的可逆反应,如果物料的物质的量可以按化学计量数关系相互换算,则这些投料方式所形成的平衡等效。
2.在恒温、恒容的条件下,对于反应前后气体分子数的可逆反应,如果物料的物质的量按化学计量数关系换算成相同物质的物质的量成比例,则这些投料方式所形成的平衡等效。
(主要是指转化率相同)3.在恒温、恒压下,对于可逆反应,如果物料的物质的量按化学计量数关系换算成相同物质的物质的量成比例,则这些投料方式所形成的平衡等效。
三、要点1.看清楚条件是恒温恒压还是恒温恒容。
都有恒温条件,因为温度变化,平衡必然移动,也就不可能形成等效平衡。
2.分清楚反应前后的气体体积有无变化。
3.看清楚所形成的等效平衡,是必须各物质的量与原平衡相同还是成比例即可。
完全相同的为等同等效平衡,成比例即可为相似等效平衡。
4.分析不能形成等效平衡的反应,相对于原平衡是正向移动还是逆向移动。
5.“一边倒”的应用是非常准确,非常高效的判断等效平衡的方法,一定要熟练掌握。
练习:某温度下向1L密闭容器中充入1mol N2和3 mol H2,使反应N2+3H3达平衡,平衡混合气中N2、H2、NH3的浓度分别为M、N、G(mol/L).如果温度不变,只改变初始物质的加入量,要求M、N、G保持不变,则N2、H2、NH3的加入量用x、y、z表示时应满足的条件是:1.若x=0,y=0,则z= ;2.若x=0.75 mol,则y= ,z= ;3.x、y、z取值必须满足的一般条件是(用含x、y、z方程表示,其中一个含x、z,另一个含y、z) 。
等效平衡知识及应用
等效平衡知识及应用作者:程爱李来源:《中学化学》2014年第12期一、等效平衡的含义对于同一可逆反应,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、逆反应或从正、逆反应同时开始)进行反应,只要达到平衡时各组分在混合物中的百分数(体积分数、物质的量分数或质量分数)相等,这样的化学平衡互称为等效平衡。
二、等效平衡的类型1.对于恒温、恒容条件下气体体积发生变化的反应如果按化学方程式的化学计量关系转化为化学方程式同一半边的物质,其物质的量与对应组分的起始加入量相同,则建立的化学平衡状态是等效的。
2.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数之比换算到同一边时,只要反应物(或生成物)中各组分的物质的量的比值相同,即互为等效平衡。
3.对于恒温、恒压条件下的可逆反应如果根据化学方程式中计量数之比换算到同一边时,只要反应物(或生成物)中各组分的物质的量的比值相同,即为等效平衡。
此时计算的关键是换算到同一边后只需比值相同即可,对反应特点并没有要求。
备注:两种情况下所达到的等效平衡及其等效程度的区别:1中所达到的等效平衡状态,反应混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、物质的量分数(或气体的体积分数)均相同,类似于几何学上的全等图形。
2、3中所达到的等效平衡状态,反应混合物中各组分的百分含量相同,各成分的物质的量与原平衡成比例,类似于几何学上的相似图形。
三、等效平衡原理的应用1.判断同一可逆反应在相同的反应条件下是否为相同的平衡状态。
2.求要达到等效平衡,两种不同状态下起始量之间的关系。
3.求属于等效平衡状态下的反应方程式中各物质的化学计量数。
(收稿日期:2014-010-10)。
等效平衡的判断与应用
等效平衡的判断与应用作者:房晓景来源:《中学教学参考·理科版》2012年第11期一、等效平衡的含义化学平衡状态与条件息息相关,而与建立平衡的途径无关。
对于同一可逆反应,当外界条件一定时,该反应无论从正反应开始,还是从逆反应开始,或是正逆反应同时进行,只要达到平衡时条件保持不变,加入物质的量满足一定的配比,则可达到同一平衡状态,称为“等效平衡”,此时平衡混合物中各物质的质量分数相等。
等效平衡中有一类特殊的平衡,不仅任一相同组分的质量分数均相等,而且其物质的量均相等,这类平衡又称为等同平衡。
二、判断等效平衡的方法——极端转化法(g)(g)(g)(g)(1),反应前后气体分子数发生改变恒温恒容时,终极端转化后,一侧物质的物质的量浓度与原平衡相同,两平衡等效。
恒温恒压时,终极端转化后,一侧物质的物质的量浓度的比值与原平衡相同,两平衡等效。
(2),反应前后气体分子数不变无论是恒温恒容还是恒温恒压,只要终极端转化后,一侧物质的物质的量浓度的比值与原平衡相同,两平衡等效。
三、等效平衡的应用(一)条件的相互推断【例1】某温度下,向某密闭容器中加入1molN2和3molH2,使之反应合成NH3,N2+3H22NH3,平衡后测得NH3的体积分数为(NH3)。
若T不变,只改变起始加入量,使反应平衡后NH3的体积分数仍为(NH3)。
若N2、H2、NH3的加入量用、Y、表示应满足:1.T、V恒定时(1)若,,则。
(2)若,,。
(3)、Y、应该满足的一般条件的表达式为。
2.T、P恒定时(1)若,Y=0,则。
(2)若,则,。
(3)、Y、应满足的一般条件是。
解析:1.T、V恒定时(1)若,时,将1molN2和3molH2全部折算为NH3时应为2mol,故此时的。
(2)若时,由化学计量数可知,把0.75molN2和2.25molH2全部折算为NH3时应为1.5mol,所以-1.5=0.5mol。
(3)依化学方程式得全部折算为N2和H2时,其物质的量分别为和,则、Y、Z满足的条件为Y=3X,X+Z/2=1,=3。
例析等效平衡原理及其应用
例析等效平衡原理及其应用一、等效平衡旳概念在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下,同一可逆反映体系,无论是从正反映开始,还是从逆反映开始,或者从正、逆反映同步开始,在达到化学平衡状态时,反映混合物中任何相似组分旳百分含量(物质旳量分数、体积分数或质量分数)均相似,这样旳化学平衡互称等效平衡(涉及“相似旳平衡状态”)。
对概念旳几点阐明:⑴外界条件相似:一般可以是①恒温恒容②恒温恒压;⑵“等效平衡”与“完全相似旳平衡状态”不同:“等效平衡”只规定平衡混合物中各组分旳百分含量(物质旳量分数、体积分数或质量分数等)相应相似即可,而对于物质旳量、浓度、压强、反映速率等可以不相似;⑶平衡状态只与始态有关,而与途径无关,只要物料相称,就能达到相似旳平衡状态。
二、等效平衡建立旳条件及类型1.恒温恒容旳等效平衡⑴在恒温恒容条件下,对于反映前后气体体积变化旳反映(即△V≠0旳体系):若变化起始加入状况,只要通过可逆反映旳化学计量数比换算成方程式左右两边同一边物质旳物质旳量与原平衡相等,则两平衡等效;⑵在恒温恒容条件下,对于反映前后气体体积不变旳反映(即△V=0旳体系):只要反映物(或生成物)旳物质旳量旳比与原平衡相似,则两平衡等效;2.恒温恒压旳等效平衡在恒温恒压条件下,若变化起始加入状况,只要通过可逆反映旳化学计量数比换算成方程式左右两边同一边物质旳物质旳量之比与原平衡相似,则两平衡等效。
三、等效平衡在解化学平衡试题中旳应用1.求不同起始状态旳各物质旳物质旳量例1、在一定温度下,把2molSO2和1molO2通入一种一定容积旳密闭容器里,发生如下反映:2SO2+O22SO3,当此反映进行到一定限度时,反映混合物就处在化学平衡状态。
目前该容器中,维持温度不变,令a、b、c分别代表初始加入旳SO2、O2和SO3旳物质旳量。
如果a、b、c取不同旳数值,它们必须满足一定旳关系,才干保证达到平衡时,反映混合物中三种气体旳百分含量仍跟上述平衡完全相似,请填写下列空白:⑴若a=0,b=0,则c= 。
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等效平衡的理解和应用
武威铁路中学曹世邦(733009)
等效平衡问题是高考的难点,也是学生学习过程中比较棘手的问题,现就等效平衡怎样理解和应用,将自己的观点与大家商榷如下:
一、等效平衡的理解
1.定义:
对于同一可逆反应,在相同的条件下,不同的起始状态,达到平衡时,体系中同种物质的物质的量分数(或体积分数)相同(物质的量之比相等);也可以是两个平衡状态效果相当,其中转化率、百分含量的值相等的平衡互称为等效平衡。
也就是说等效平衡是指在一定条件下的可逆反应里,起始投料不同,但建立的两个或多个化学平衡中,反应混合物各组分的含量都相同,这样的化学平衡均属于等效平衡(包括等同平衡),等效平衡正是化学平衡等效性的推广和应用。
2、规律
⑴对于反应前后气体物质的量不等的反应
A、定温、定容时.,改变起始加入情况,只要按化学计量数换算成平衡方程式左右两边同一物质的物质的量与原平衡相等就可以建立等效平衡。
B.定温、定压时,改变起始加入情况,只要按化学计量数换算成平衡方程式左右两边同一物质的物质的量之比与原平衡相等就可以建立等效平衡。
⑵对于反应前后气体物质的量相等的反应
不论定温、定容时还是定温、定压时,改变起始加入情况,只要按化学计量数换算成平衡方程式左右两边同一物质的物质的量之比
..就可以建立
..与原平衡相等
等效平衡。
3、等效平衡的建立
一般通过建立假想平衡状态去比较分析新旧平衡,以下例来说明:在一密闭
容器中充入1molNO 2建立如下平衡:2NO 2≒N 2O 4,测得NO 2的转化率为a%。
容积和温
度不变的条件下再充入1molNO 2,待新平衡建立时,又测得NO 2的转化率为b%则a 、
b 的大小关系为
解此类题一般建立如下思维模型:
212%
)%)%22P T V P T V P I a NO a a b molNO ===−−−→−−−→←−−−22、、、、、T 、V 等效压缩平衡:()平衡II:a(NO 平衡III:a(NO 22起始1molNO 起始起始2molNO Ⅰ Ⅱ Ⅲ
由于压缩,平衡Ⅱ向右移动达到平衡Ⅲ时转化率增大,必有a 1%<b%,又由于相
同条件下平衡Ⅰ与平衡Ⅱ等效,即转化率相等a 1%=a%,所以a%<b%,即a<b
二、等效平衡的应用
根据反应条件(定温、定压或定温、定容)以及可逆反应的特点(反应前后气体分子数是否相等),可将等效平衡问题分成三类:
⑴、定温、定容条件下的等效平衡
解题要领:定温、定容条件下,反应前后气体分子数不相等的可逆反应,此种条件下,只要改变起始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半边的物质的物质的量与原平衡相同,则两平衡等效(此种情况下又称等同平衡,此法又称极限法);定温、定容条件下,反应前后气体分子数相等的可逆反应;此条件下,只要换算到同一半边时,反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡相等,则两平衡等效。
例1:在一个固定容积的密闭容器中加入2molA 和1molB ,发生如下的反应:2A(g)+B(g)≒3C(g)+D(g),达到平衡时,C 的浓度为wmol/L 。
若维持容器的容积和温度不变,按下列情况配比为开始浓度,达到平衡后C 的浓度仍为wmol/L 的是( )
A 、4molA+2molB
B、2molA+1molB+3molC+1molD
C、3molC+1molD
D、1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD
解析:这是一道关于等同平衡的题,常用极端假设法分析。
将“3molC+
1molD”转化为“2molA+1molB”将1.5molC+0.5molD”转化为“1molA+
0.5molB”。
则B组起始状态相当于4molA+2molB”,C组起始状态相当于
“2molA+1molB”。
显然,A、B组的起始量与“2molA+1molB”的起始量不同,均不能达到与其相同的平衡状态,而C、D组的起始量与“2molA+ 1molB”的起始量相同,能达到与其相同的平衡状态。
故正确答案为C、D。
例2:在等温、等容条件下有下列反应:2A(g)+2B(g)≒C(g)+3D(g)。
现分别从两条途径建立平衡:Ⅰ、A和B的起始浓度均为2mol/L;Ⅱ、C和D的起始浓度分别为2mol/L和6mol/L。
下列叙述正确的是()
A、Ⅰ和Ⅱ两途径最终达到平衡时,体系内混合气体的体积分数相同
B、Ⅰ和Ⅱ两途径最终达到平衡时,体系内混合气体的体积分数不同
C、达平衡时,Ⅰ途径的反应速率uA等于Ⅱ途径的反应速率uB
D、达平衡时,Ⅰ途径混合气体密度为Ⅱ途径混合气体密度的1/2
解析:该可逆反应反应前后气体分子数不变,Ⅰ和Ⅱ两途径的起始加入量的比均等于反应方程式中相应物质的化学计量数比,因此Ⅰ和Ⅱ两途径在相同条件下达到的平衡是等效平衡。
也可用极端假设法“2mol/LC+ 6mol/LD”可转化为“4mol/LA+4mol/LB”,Ⅱ途径的平衡可认为是两个Ⅰ途径的反应达平衡后合并,体积再压缩一半而得到。
因为反应前后气体体积不变,则平衡状态不发生移动,任何相同组分的体积分数不变,但各组分的浓度是Ⅰ途径平衡时的2倍,反应速率增大。
故正确答案为A、D。
⑵、定温、定压条件下的等效平衡
解题要领:定温、定压条件下,反应前后气体分子数任意型的可逆反应,此条件下,只要按化学计量数换算到同一半边后,各物质的量之比与原平衡相等,则两平衡等效。
例3:在恒温恒压条件下,向可变的密闭容器中充入3LA和2LB发生如下反应3A(g)+2B(g)≒xC(g)+yD(g),达到平衡时C的体积分数为m%。
若维持温度不变,将0.6LA、0.4LB、4LC、0.8LD作为起始物质充入密闭容器中,达到平衡时C的体积分数仍为m%。
则x、y的值分别为()
A、x=3、y=1
B、x=4、y=1
C、x=5、y=1
D、x=2、y=3
解析:该反应起始反应物的量比0.6:0.4=3:2符合化学方程式中反应物的系数比,若4LC、0.8LD恰好完全转化成A、B时,必须x:y=5:1,但此时x+y≠2+3,故在恒温恒压条件下,符合x:y=5:1的所有x、y的值不符合题意。
若4LC、0.8LD 不能恰好完全转化成A、B时,则不能达到与开始时等效的平衡状态。
当x=5、y=1时,用极端假设法“4LC、0.8LD”可转化为“2.4LA、1.6LB”,反应物的起始量相当于“3LA、2LB”,与原起始量相同,能达到与开始时相同的平衡状态,故正确答案为C。
⑶、定温、不定压、不定容条件下的等效平衡
例4:在一定温度下,将2molHI气体充入一容积可变的密闭容器中发生反应
2HI(g)≒H2(g)+I2(g),反应达平衡后,H2的体积分数为m%。
若其他条件不变,容器的容积变为原来的一半,平衡时H2的体积分数为
解析:容器的容积变为原来的一半,体系的压强变为原来的2倍,由于反应前后气体体积不变,所以平衡不移动,H2的体积分数仍为m%,各物质的浓度均为原来的2倍,反应速率加快。
例5:如图所示,向A中充入1mol X和1mol Y,向B中充入2mol X和2mol
Y,起始V A=V B=a L,在相同温度和有催化剂的条件下,两容器中各自发生下列反应:X(g)+Y(g) 2Z(g)+W(g);△H>0,达到平衡时,V A=1.2a L。
则下列说法错误的是()
A.反应开始时,B容器中化学反应速率快
B.A容器中X的转化率为40%,且比B容器中X的转化率大
C.打开K一段时间达新平衡时,A的体积为1.6a L(连通管中体积不计)
D.打开K达到新平衡后,升高B容器温度,A容器体积会增大
解析:根据上图装置知A容器保持温度和压强一定,所以A容器的容积与A 容器内气体的物质的量成正比,设A容器中消耗的X的物质的量为m,则有n(始):n(平)=V(始):V(平),即2:(2+m)=a:1.2a,所以m=0.4mol,故A容器中X 的转化率为40%;对B容器来讲,开始时保持温度和体积一定,起始时B容器中各组分的浓度大于A容器中对应组分的浓度,根据浓度对化学反应速率的影响知开始时B容器中的化学反应速率大;欲比较A、B两容器中X的转化率的大小,可做如下假设:
A
假设过程中A与B为等效平衡,所以X的转化率相等,A扩大容积后,根据上述反应知A中X的转化率增大至40%,B中X
的转化率减小,所以题设条件下B
中X的转化率小于A中X的转化率。
当活塞K打开后,A、B所组成的容器和原A 容器均保持温度和压强一定,且反应物的物质的量之比相等,所以两者为等效平衡,反应达平衡时X的转化率为40%,所以此条件下反应达平衡时,A、B容器的总体积为3.6aL,故A容器的容积为2.6aL。
答案:BC。