高中化学选修四等效平衡应用

等效平衡

定义

一定条件（温度体积一定或温度压强一定）下的同一可逆反应，只要起始组分的量相当，无论经过何种途径，达到平衡后，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：

①一定条件：同温同体积或同温度同压强

②平衡状态：只与始态有关，与途径无关，无论反应从什么方向开始，投料时一次还是多次，只要起始浓度相当，就达到等效平衡状态。

③体积分数相同：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、压强等可以不同。

分类

1、完全等同

相同组分的百分含量、物质的量、物质的量浓度都相同（等量等效）

2、比例相同

相同组分的百分海量相同，但物质的量、物质的量浓度等不懂（等比等效）

解题方法：

极值转化法

无论反应平衡从哪个方向建立，在判断时都可以根据题目条件和反应计量数把生成物全部推算为反应物或把反应物全部推算为生成物，在于原平衡加入的物质的量比较，若两者相当，则为等效平衡。

等效平衡解题规律

1、反应前后体积改变的反应（m+n≠p+q)

①恒温恒容条件下（容器体积不变）时, m+n≠p+q

只要将各初始态物质的量设定‘回归’至与题给已知条件分别对应相等，则可使反应达平衡时与题给已知平衡等效。这一方法即为：“回归定值“法。即极值等量及等效

例如:２SO

２(g) ＋O

２

(g) ==== ２SO

３

(g)

①２mol １mol ０

②００２mol

③ 0.5mol 0.25mol 1.5mol

④ a mol b mol c mol

上述①②③三种配比,按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物,则SO

２

均

为２mol,O

２

均为１mol,三者建立的平衡状态完全相同.

④中当题目条件中三者物质的量为a、b、c时。三者的关系满足化学计量数的

相互关系，将cmol的SO

3完全转化为SO

２

和O２的物质的量按照反应方程式计算

得出最后计算出

n(SO

２)=（c/2*2）+amol=cmol+amol n(O

２

)=c/2mol+bmol。

所以根据极值等效

n(SO

２)=（c/2*2）+amol=cmol+amol=2mol n(O

２

)=c/2mol+bmol=1mol

所以c+a=2 c/2+b=1 （这个关系根据化学方程式而改变）

只要满足这个条件即与上述量个反应平衡等效.

②恒温恒压条件下（容器体积变化）时

只要将各初始态物质的量之比‘回归’至与题给已知条件物质的量之比相等，则可使反应达平衡时与题给平衡等效。这一方法即为：“回归定比”法。即极值等比及等效

例如:２SO

２(g) ＋O

２

(g) ===== ２SO

３

(g)

①２mol ３mol ０

②１mol 3.5mol ２mol

③ a mol b mol c mol

按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物,则①②中n(SO

２) ：n(O

２

)＝

２：３,故互为等效平衡.

③中a、b、c 三者关系只要满足:c＋a：c/２＋b＝２：３

（按照化学方程式c mol SO

３完全转化为SO

２

和O２两者的物质的量总和为c＋a

mol和c/２＋bmol）

即与①②平衡等效.

2、反应前后体积不变时（m+n=p+q）

无论是‘恒温恒容’还是‘恒温恒压’，只需用“回归定比”发来解即可。因为压强改变对该反应的平衡没有影响。

应用

３．利用“等效平衡”虚拟“第三方”比较两个平衡状态

(１)构建恒温、恒容平衡思维模式新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强.

(２)构建恒温、恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例，见图示)新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动.

例如:１．在体积恒定的密闭容器中,充入３molA 和１molB发生反应３A(g)＋B(g)===xC(g),达到平衡后,C在平衡混合气体中的体积分数为φ.若维持温度不变,按1.2 molA、0.4 molB、0.6molC为起始物质。

(１)若达到平衡后C的体积分数仍为φ,则x 的值是.(填字母序号,下同)

A．１B．２C．３D．４

(２)若达到平衡后压强不变,C的体积分数仍为φ,则x 的值是. A．１ B．２ C．３ D．４

解析：

第一题根据条件可得前后两个反应等效平衡

则有两种情况

①前后反应体积改变

则根据极值等量即等效将0.6mol的c完全转化为a和b的到a和b的总物质的量分别为n(a)=0.6/x*3+1.2mol n(b)=0.6/x+0.4

又因为前后两个反应等效平衡所以n(a)=3mol n(b)=1mol 解得x=1

②前后反应体积没变

则反应前m+m=p+q 则3+1=x=4

所以第一题选AD

第二题压强不变，即物质的量不变则体积改变因此只能选A

例题：1．已知N

２(g)＋３H

２

(g)===２NH

３

(g) ΔH＝－92.3kJ mol－１,在一定温

度和催化剂的条件下,向一密闭容器中,通入１molN

２和３molH

２

,达到平衡状态

Ⅰ；相同条件下,向另一体积相同的密闭容器中通入0.9molN

２、2.7molH

２

和

0.2molNH

３

，达到平衡状态Ⅱ,则下列说法正确的是( ) A．两个平衡状态的平衡常数的关系:KⅠ＜KⅡ

B．H

２

的百分含量相同

C．N

２

的转化率:平衡Ⅰ＜平衡Ⅱ

D．反应放出的热量:QⅠ＝QⅡ＜９２．３kJ

答案：B