利用等效平衡解题

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1、www.e-huaxue.com利用等效平衡解题利用等效平衡解题就是利用与某一平衡等效的相同平衡或(姑且叫)相似平衡进行解题的一种思维方式和解题方法。对于一个可逆反应，两个具有不同初始量而具有相同平衡状态的体系是等效的，可以相互替换。因此，建立一个等效的中间平衡体系(相同平衡)来代替已知的平衡体系，可使复杂的问题易于解决。如果所给反应是一个反应前后气态物质总体积不变的反应，压强增大或减小不能使化学平衡移动。当反应物的两组初始量是倍数关系，则对应的变化量及平衡量也是倍数关系。我们姑且把它叫做相似平衡。由此可引出相似平衡的相似原理。两个平衡状态如果相似，则应符合相似平衡原理(或相似原理)

2、。相似平衡原理：对于两个相似平衡，各对应物质的平衡量的比值应相等。或任一物质平衡时物质的量(或体积)百分含量相同。若存在下面两个相似平衡：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)a1b1c1d1a2b2c2d2x1y1z1w1x2y2z2w2则：以下问题即是用等效平衡(相同平衡或相似平衡)来解题的。例1．在一个固定不变的容器中，保持一定温度，进行以下反应：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)已知加入1molH2和2molBr2时，达到平衡后生成amolHBr(见下表“已知”项)，在相同条件下，且保持平衡时各组分的百分含量不变，对下列编

3、号(1)─(3)的状态，填写表中的空白：(1996年国家调研试题)编号起始状态(mol)平衡时HBr的物质的量(mol)H2Br2HBr已知120a(1)240(2)10.5a(3)mn(n≥2m)解析：本题考查学生对化学平衡概念和勒沙特列原理的理解及应用。本题给定的反应H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)，是一个反应前后气态物质总体积不变的反应，压强增大或减小不能使化学平衡移动。状态(1)中H2和Br2的起始物质的量都是已知状态的2倍，因此平衡时HBr物质的量也应是已知状态的2倍，故平衡时HBr物质的量为2amol，这一结果也可由以下计算得到：“(已知)”(初始态)H2(g)＋B

4、r2(g)2HBr(g)n0(mol)120n变(mol)0.5a0.5aan平(mol)1－0.5a2－0.5aa5www.e-huaxue.comH2(g)＋Br2(g)2HBr(g)状态(1)n0(mol)240n变(mol)0.5x0.5xxn平(mol)2－0.5x4－0.5xx由于“已知”状态与状态(1)的平衡状态相似，即反应混合物中各组成成分的百分含量不变，故平衡有：(1－0.5a)∶(2－0.5a)∶a＝(2－0.5x)∶(4－0.5x)∶x利用任意两种物质的物质的量之比[例如(1－0.5a)∶a＝(2－0.5x)∶x]即可解得状态(1)平衡时HBr物质的量x＝2am

5、ol。对于状态(2)，给出了平衡时HBr为0.5amol，即为“已知”状态时的，故可推知起始状态时H2、Br2分别为0.5mol和1mol，[设为状态(2¢)]。状态(2)给出起始时HBr为1mol，相当于H20.5mol，Br20.5mol和HBr0mol。若起始相同时加入Br20.5mol和(H2为0mol)，则其起始状态即与上述状态(2¢)相同，平衡时HBr为0.5amol。故对状态(2)，H2应为0mol，Br2应0.5mol。对于(2)H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)00.50(0.50.51)0.5a(2¢)H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)0.5100.5a故

6、对状态(2)，H2应为0mol，Br2应为0.5mol。状态(3)是由(1)和(2)进而推广的一种普遍情况。由以上的讨论可知，当起始状态的H2∶Br2＝1∶2，且HBr为0时，平衡后各组分的百分含量即与“已知”状态相似。据此可进行如下计算：现设状态(3)起始时HBr的物质的量为x，平衡时HBr的物质的量为y，则状态(3)起始时相当于H2为(m＋0.5x)mol，Br2为(n＋0.5x)mol，HBr为0mol，故有H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)n0(mol)m＋0.5xn＋0.5x0(0.5x0.5xx)y故有(m＋0.5x)∶(n＋0.5x)＝1∶2，可解得：x＝2(n－2

7、m)mol①H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)n0(mol)m＋0.5xn＋0.5x0n变(mol)0.5y0.5yyn平(mol)m＋0.5x－0.5yn＋0.5x－0.5yy平衡时与已知状态比较，应有：(m＋0.5x－0.5y)∶(1－0.5a)＝y∶a②以x＝2(n－2m)mol代入，可解得y＝(n－m)amol。5www.e-huaxue.com故状态(3)起始时HBr应为2(n－2m)mol，平衡时HBr应为(n－m)amol。答案：编号起始