文档介绍：化学等效平衡规律探究
西安市庆安中学王昆章
一、等效平衡概念
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,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、逆反应或从中间状态开始)进行反应,只要达到平衡时相同组分在各混合物中的百分数(体积、物质的量或质量分数)相等,这样的化学平衡即互称为等效平衡。切记的是组分的百分数相同,包括体积分数、物质的量分数或质量百分数,而不仅仅是指浓度相同,因为同一组分百分数相同时其浓度不一定相等。
二、等效平衡规律
规律Ⅰ:恒温恒容条件下
1.
恒温恒容时,对一般的可逆反应,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,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。
【范例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): 、
。
【解答】换算的基本思路是:将最初的投料方式看成起始量,其它的投料方式看成由起始量经过反应而得来。即根据已知的一个量求出各组分消耗或生成的量,然后由起始量减去消耗的量或加上生成的量,就可得到其它投料方式中各组分的值。
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 x1 y1 n1(平)
等效于/ mol: 0+y1/2 x1+3y1/2 0
等效于(投料3)/ mol: x2 y2 4/3 n2(平)
等效于/ mol: x2+ × y2+ 0
等效于(投料4)/ mol: a b c n3(平)
等效于/ mol: a+c/2 b+3c/2 0
根据换算到同一边时,反应物(或生成物)中同一组分的物质的量与起始量完全相同,得
0+y1/2=1,x1+3y1/2=3,得x1=0,y1=2,n1(平)=a
x2+2/3=1,y2+2=3,得x2=1/3,y2=1,n2(平)=a
a+c/2=1,b+3c/2 =3,n3(平)=a 。
所以a、b、c取值必须满足的一般条件为:a+c/2=1,b+3c/2=3。
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。在具体分析中,有两种情况需要注意:
①最初投料方式与化学方程式计量系数比不一致时。
【范例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