周塔芝

中圖分類號(hào):G632文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1673-0992(2009)12-314-01

一、等效平衡的概念

在一定條件下(定溫定容或定溫定壓),對(duì)于同一可逆反應(yīng),不管從正反應(yīng)開(kāi)始,還是從逆反應(yīng)開(kāi)始,起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量雖然不同,但達(dá)到平衡時(shí),同種組分的百分含量均相同,這樣的化學(xué)平衡稱為等效平衡。

由于化學(xué)平衡狀態(tài)與條件有關(guān),而與建立平衡的途徑無(wú)關(guān)。因而,同一可逆反應(yīng),從不同的狀態(tài)開(kāi)始,只要達(dá)到平衡時(shí)各組分的含量完全相同,便形成等效平衡。

二、等效平衡規(guī)律

1.在定溫定容條件下,對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的可逆反應(yīng),只要加入物質(zhì)的物質(zhì)的量通過(guò)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)折算成同一邊的物質(zhì),其物質(zhì)的量與原反應(yīng)起始量相同,則兩平衡等效。(稱為“等量才等效”)

例如:恒溫恒容下的可逆反應(yīng)

2 SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

①2mol 1mol 0

②0 0 2mol

③0.5mol0.25mol 1.5mol

④amol bmol cmol

上述①②③三種配比,按方程式的計(jì)量數(shù)之比轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物,則SO2均為2mol,O2均為1mol,三者建立的平衡狀態(tài)完全相同。而如果第④種配比滿足,則達(dá)平衡時(shí)亦形成等效平衡。

練習(xí): 在一定溫度下,把4molA氣體和5molB氣體通入一固定容積的密閉的容器里,發(fā)生如下反應(yīng): 4A(g)+ 5B(g)

4C(g) + 6D(g)。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí),反應(yīng)混和物中各物質(zhì)就處于化學(xué)平衡狀態(tài)。現(xiàn)維持溫度不變,令a、b、c、d分別代表初始加入的A、B、C、D的物質(zhì)的量,如果a、b、c、d取不同的數(shù)值,它們必須滿足一定關(guān)系,才能保證達(dá)到平衡時(shí),反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍跟上述平衡時(shí)的完全相同。請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻?

(1)若a=0、b=0時(shí),則c= 、d= 。

(2)若a=1,則b=、c= 、d= 。

(3)a、b、c、d取值必須滿足的一般條件是(請(qǐng)用兩個(gè)方程式表示,其中一個(gè)只含a和c,另一個(gè)只含b和c): 、 。

(答案:(1)4 6 (2)1.25 3 4.5(3)a+c=4b+c=5)

2.在定溫定容條件下,對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng),只要加入物質(zhì)的物質(zhì)的量通過(guò)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)折算成同一邊的物質(zhì),其物質(zhì)的量之比與原反應(yīng)的各物質(zhì)起始量之比相同,則兩平衡等效。(稱為“等比即等效”)

例如:恒溫恒容下的可逆反應(yīng)

H2(g) + I2(g) 2HI(g)

①2mol 1mol 0

②4mol 2mol 0

③3mol0 6mol

④amol bmol cmol

上述①②③三種配比,按方程中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物,均滿足n(H2)︰n(I2)=2︰1,故三者建立的平衡是等效的。而如果第④種配比滿足,則達(dá)平衡時(shí)亦形成等效平衡。

練習(xí):1.在一固定容積的密閉容器中充入2molA和1molB,發(fā)生反應(yīng):

2A(g)+B(g) xC(g),達(dá)到平衡后,C的體積分?jǐn)?shù)為W%。若維持容器體積和溫度不變,按0.6molA,0.3molB和1.4molC為起始物質(zhì),達(dá)到平衡后,C的體積分?jǐn)?shù)也為W%,則x的值為( )A.1B.2C.3 D.4

2.在一個(gè)固定容積的密閉容器中,保持一定溫度,進(jìn)行以下反應(yīng):

H2(g)+ Br2(g) 2HBr(g)。已知加入1molH2和2molBr2時(shí),達(dá)到平衡后生成amolHBr(見(jiàn)下表“已知”項(xiàng))。在相同條件下,保持平衡時(shí)各組分的體積分?jǐn)?shù)不變。對(duì)下列編號(hào)①②③的狀態(tài),填寫表中的空白。

答案:1.BC 2. ①0.5a ②0 0.5 ③2m-4n (m-n)a

比例式:得到x=2m-4n 代入 得到y(tǒng)=(m-n)a

3.在定溫定壓條件下,對(duì)任一可逆反應(yīng),只要加入物質(zhì)的物質(zhì)的量通過(guò)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)折算成同一邊的物質(zhì),其物質(zhì)的量之比與原反應(yīng)的各物質(zhì)起始量之比相同,則兩平衡等效。(也稱為“等比即等效”)

例如:恒溫恒壓下的可逆反應(yīng)

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

①1mol 4mol 0

② 0 2mol4mol

③1.5mol 6.5mol1mol

④amol bmolcmol

上述①②③三種配比,按方程中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物,均滿足n(N2)︰n(H2)=1︰4,故三者建立的平衡是等效的,而如果第④種配比滿足,則達(dá)平衡時(shí)亦形成等效平衡。

練習(xí):恒溫、恒壓下,在一個(gè)可變?nèi)莘e的容器中發(fā)生如下發(fā)應(yīng):

A(氣)+B(氣)C(氣)

(1)若開(kāi)始時(shí)放入1molA和1molB,到達(dá)平衡后,生成a molC,這時(shí)A的物質(zhì)的量為mol。

(2)若開(kāi)始時(shí)放入3molA和3molB,到達(dá)平衡后,生成C的物質(zhì)的量為 mol。

(3)若開(kāi)始時(shí)放入x molA,2molB和1molC,到達(dá)平衡后,A和C的物質(zhì)的量分別是ymol和3a mol,則x= mol,y= mol。

(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC,待再次到達(dá)平衡后,C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是 。

(答案:(1)1-a(2)3a34.5(3)2 3(1-a) (4) )

三、三類等效平衡的比較

四、鞏固練習(xí)

1.可逆反應(yīng)A(g)+B(g)

2C(g)在固定容積的容器中進(jìn)行,如果向容器中充入1mol A和1mol B,在某溫度下達(dá)到平衡時(shí),C的體積分?jǐn)?shù)為m%;若向容器中充入1mol C,在同樣的溫度下達(dá)到平衡時(shí),C的體積分?jǐn)?shù)為n%,則m和n的關(guān)系正確的是( )

A.m>n B.m

2.體積相同的甲、乙兩個(gè)容器中,分別充有等物質(zhì)的量的SO2和O2,在相同溫度下發(fā)生反應(yīng):2SO2+O22SO3并達(dá)到平衡。在這過(guò)程中,甲容器保持體積不變,乙容器保持壓強(qiáng)不變,若甲容器中SO2的轉(zhuǎn)化率為p%,則乙容器中SO2的轉(zhuǎn)化率為( )

A.等于p% B.大于p% C.小于p% D.無(wú)法判斷

3.將2molSO2和2molSO3氣體混合于容積一定的密閉容器中,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):2SO2+O22SO3,達(dá)平衡時(shí)SO3為n mol。在相同溫度下,按下列配比在該容器中放入起始物質(zhì),達(dá)平衡時(shí),SO3的物質(zhì)的量將大于n mol的是( )

A.2molSO2和1molO2B.2molSO2、1molO2和2molSO3

C.4molSO2和1molO2D.3molSO2、1molO2和1molSO3

4.將2molA和1molB充入某密閉容器中發(fā)生反應(yīng):2A(g)+B(g)xC(g),達(dá)到化學(xué)平衡后,C的體積分?jǐn)?shù)為a。假設(shè)該反應(yīng)的條件分別和下列各選項(xiàng)的條件相同,下列判斷中正確的是()

A、若在恒溫恒容下,當(dāng)x=2時(shí),將2molC作起始物質(zhì),達(dá)到平衡后C的體積分?jǐn)?shù)仍為a。

B、若在恒溫恒容下,當(dāng)x=3時(shí),將0.6molA、0.3molB、1.4molC作起始物質(zhì),達(dá)到平衡后C的體積分?jǐn)?shù)仍為a。

C、若在恒溫恒壓下,當(dāng)x=1時(shí),按1.5molA、1molC作為起始物質(zhì),達(dá)到平衡后C的體積分?jǐn)?shù)仍為a。

D、若在恒溫恒壓下,當(dāng)x=3時(shí),按1molA、1molB、6molC作為起始物質(zhì),達(dá)到平衡后C的體積分?jǐn)?shù)仍為a。

(答案:1.C 2.B 3.BD 4.AB)