高中化學(xué)等效平衡解題技巧

1、化學(xué)等效平衡解題技巧化學(xué)等效平衡解題技巧一、概念一、概念在一定條件（恒溫恒容或恒溫恒壓）下，同一可逆反應(yīng)體系，不管是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，在達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，任何相同組分的含量（體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)等）均相同，這樣的化學(xué)平衡互稱等效平衡（包括“相同的平衡狀態(tài)”）。概念的理解：（1）外界條件相同：通?？梢允呛銣亍⒑闳?，恒溫、恒壓。 （2）“等效平衡”與“完全相同的平衡狀態(tài)”不同：“完全相同的平衡狀態(tài)” 是指在達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，任何組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)（或體積分?jǐn)?shù)）對(duì)應(yīng)相等，并且反應(yīng)的速率等也相同，但各組分的物質(zhì)的量、濃度可能不同。而“等效平衡”只要求平衡混合物中各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)（或

2、體積分?jǐn)?shù)）對(duì)應(yīng)相同，反應(yīng)的速率、壓強(qiáng)等可以不同。 （3）平衡狀態(tài)只與始態(tài)有關(guān)，而與途徑無(wú)關(guān)，（如：無(wú)論反應(yīng)從正反應(yīng)方向開始，還是從逆反應(yīng)方向開始投料是一次還是分成幾次反應(yīng)容器經(jīng)過擴(kuò)大縮小或縮小擴(kuò)大的過程，）只要起始濃度相當(dāng)，就達(dá)到相同的平衡狀態(tài)。二、等效平衡的分類二、等效平衡的分類在等效平衡中比較常見并且重要的類型主要有以下三種： I I 類：恒溫恒容下類：恒溫恒容下對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的反應(yīng)來說（即V0 的體系）：等價(jià)轉(zhuǎn)化后，對(duì)應(yīng)各物質(zhì)起始投料的物質(zhì)的量物質(zhì)的量與原平衡起始態(tài)相同相同。IIII 類：恒溫恒容下類：恒溫恒容下對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積沒有變化的反應(yīng)來說（即V=0 的體系）：等

3、價(jià)轉(zhuǎn)化后，只要反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量的比例物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。IIIIII 類：恒溫恒壓下類：恒溫恒壓下對(duì)于氣體體系等效轉(zhuǎn)化后，只要反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量的比例物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。解題的關(guān)鍵，讀題時(shí)注意勾畫出這些條件，讀題時(shí)注意勾畫出這些條件，分清類別，用相應(yīng)的方法求解。我們常采用“等價(jià)轉(zhuǎn)換”的方法，分析和解決等效平衡問題三、例題解析三、例題解析I I 類：類： 在恒溫恒容下恒溫恒容下，對(duì)于化學(xué)反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的可逆反應(yīng)，只改變起始加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，如果通過可逆反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算成化學(xué)方程式的同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量與

4、原平衡相同，則兩平衡等效。例 1：在一定溫度下，把 2 mol SO2和 1 mol O2通入一定容積的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)，當(dāng)此反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)反應(yīng)混合物就處于化學(xué)平衡狀態(tài)?，F(xiàn)在該容器中維持溫度不變，令 a、b、c 分別代表初始時(shí)加入的的物質(zhì)的量（mol），如果 a、b、c 取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的相互關(guān)系，才能保證達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡完全相同。請(qǐng)?zhí)羁眨海?）若 a=0，b=0，則 c=_。（2）若 a=0.5，則 b=_，c=_。（3）a、b、c 的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

5、含 b 和 c）解析：通過化學(xué)方程式：可以看出，這是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不等的可逆反應(yīng)，在定溫、定容下建立的同一化學(xué)平衡狀態(tài)。起始時(shí)，無(wú)論怎樣改變的物質(zhì)的量，使化學(xué)反應(yīng)從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，或者從正、逆反應(yīng)同時(shí)開始，它們所建立起來的化學(xué)平衡狀態(tài)的效果是完全相同的，即它們之間存在等效平衡關(guān)系。我們常采用“等價(jià)轉(zhuǎn)換”的方法，分析和解決等效平衡問題。（1）若 a=0，b=0，這說明反應(yīng)是從逆反應(yīng)開始，通過化學(xué)方程式可以看出，反應(yīng)從 2 mol SO3開始，通過反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算成和的物質(zhì)的量（即等價(jià)轉(zhuǎn)換），恰好跟反應(yīng)從 2 mol SO2和 1 mol O2的混合物開始是等效的

6、，故 c=2。（2）由于 a=0.52，這表示反應(yīng)從正、逆反應(yīng)同時(shí)開始，通過化學(xué)方程式可以看出，要使 0.5 mol SO2反應(yīng)需要同時(shí)加入 0.25 mol O2才能進(jìn)行，通過反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算成 SO3的物質(zhì)的量（即等價(jià)轉(zhuǎn)換）與 0.5 mol SO3是等效的，這時(shí)若再加入 1.5 mol SO3就與起始時(shí)加入 2 mol SO3是等效的，通過等價(jià)轉(zhuǎn)換可知也與起始時(shí)加入 2 mol SO2和 1 mol O2是等效的。故b=0.25，c=1.5。（3）題中要求 2 mol SO2和 1 mol O2要與 a mol SO2、b mol O2和 c mol SO3建立等效平衡。由化學(xué)方

7、程式可知，c mol SO3等價(jià)轉(zhuǎn)換后與 c mol SO2和等效，即是說，和與 a mol SO2、b mol O2和 c mol SO3等效，那么也就是與 2 mol SO2和 1 mol O2等效。故有。IIII 類：類： 在恒溫恒容下恒溫恒容下，對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積不變的可逆反應(yīng)，只要反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，則兩平衡等效。例 2：在一個(gè)固定容積的密閉容器中，保持一定的溫度進(jìn)行以下反應(yīng)：已知加入 1 mol H2和 2 mol Br2時(shí)，達(dá)到平衡后生成 a mol HBr（見下表已知項(xiàng)），在相同條件下，且保持平衡時(shí)各組分的體積分?jǐn)?shù)不變，對(duì)下列編號(hào)的狀態(tài)，填寫下表中的

8、空白。解析解析：在定溫、定容下，建立起化學(xué)平衡狀態(tài)，從化學(xué)方程式可以看出，這是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等的可逆反應(yīng)。根據(jù)“等價(jià)轉(zhuǎn)換”法，通過反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算成同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，則達(dá)到平衡后與原平衡等效。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)項(xiàng)中n（起始）：n（起始）：n（HBr平衡）=1：2：a，將 n（H2起始）=2 mol，n（Br2起始）=4 mol，代入上式得n（HBr 平衡）=2a。參照標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)可知，n（HBr 平衡）=0.5a mol，需要n（H2起始）=0.5 mol，n（Br2起始）=1 mol，n（HBr 起始）=0 mol。而現(xiàn)在的起始狀態(tài)，已有 1 mol HBr，通過等

9、價(jià)轉(zhuǎn)換以后，就相當(dāng)于起始時(shí)有 0.5 mol H2和 0.5 mol Br2的混合物，為使n（H2起始）：n（Br2起始）=1：2，則需要再加入 0.5 mol Br2就可以達(dá)到了。故起始時(shí) H2和 Br2的物質(zhì)的量應(yīng)為 0 mol 和 0.5 mol。設(shè)起始時(shí) HBr 的物質(zhì)的量為 x mol，轉(zhuǎn)換成 H2和 Br2后，則 H2和 Br2的總量分別為（）mol 和（）mol，根據(jù)，解得。設(shè)平衡時(shí) HBr的物質(zhì)的量為 y mol，則有，解得。IIIIII 類：類： 在恒溫恒壓下恒溫恒壓下，改變起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，只要按化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算成化學(xué)方程式的同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，

10、達(dá)到平衡狀態(tài)后與原平衡等效。例 3：如圖所示，在一定溫度下，把 2 體積 N2和 6 體積 H2通入一個(gè)帶有活塞的容積可變的容器中，活塞的一端與大氣相通，容器中發(fā)生以下反應(yīng)：（正反應(yīng)放熱），若反應(yīng)達(dá)到平衡后，測(cè)得混合氣體的體積為 7體積。據(jù)此回答下列問題：（1）保持上述反應(yīng)溫度不變，設(shè) a、b、c 分別代表初始加入的 N2、H2和 NH3的體積，如果反應(yīng)達(dá)到平衡后混合氣體中各氣體的體積分?jǐn)?shù)仍與上述平衡相同，那么：若 a=1，c=2，則 b=_。在此情況下，反應(yīng)起始時(shí)將向_（填“正”或“逆”）反應(yīng)方向進(jìn)行。若需規(guī)定起始時(shí)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，則 c 的取值范圍是_。（2）在上述裝置中，若需控制平衡后混合氣體為 6.5體積，則可采取的措施是_，原因是_。解析解析：（1）化學(xué)反應(yīng)：在定溫、定壓下進(jìn)行，要使平衡狀態(tài)與原平衡狀態(tài)等效，只要起始時(shí)就可以達(dá)到。已知起始時(shí)各物質(zhì)的體積分別為 1 體積 N2、b 體積 H2和 2 體積。根據(jù)“等價(jià)轉(zhuǎn)換”法，將 2體積通過反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算成和的體積，則相當(dāng)于起始時(shí)有（1+1）體積和（b+3）體積，它們的比值為，解得 b=3。因反應(yīng)前混合氣體為 8 體積，反應(yīng)后混合氣體為 7 體積，體積差為 1 體積，