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1、化学等效平彳一、概念在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下,同一可逆反应体系,不管是从止反应开始,还是从逆反应开始,在达到化学平衡状态时,任何相同组分的含量(体积分数、物质的量分数等)均相同,这样的化学平衡互称等效平衡(包括“相同的平衡状态”)。概念的理解:(1)外界条件相同:通常可以是①恒温、恒容,②恒温、恒压。(2)“等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同:“完全和同的平衡状态”是指在达到平衡状态吋,任何组分的物质的量分数(或体积分数)对应相等,并且反应的速率等也相同,但各组分的物质的量、浓度可能不同。而“等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数(或体积分数)
2、对应相同,反应的速率、压强等可以不同。(3)平衡状态只与始态有关,而与途径无关,(如:①无论反应从正反应方向开始,还是从逆反应方向开始②投料是一次还是分成儿次③反应容器经过扩大一缩小或缩小一扩人的过程,)只要起始浓度相当,就达到相同的平衡状态。二、等效平衡的分类在等效平衡屮比较常见并H重要的类型主要有以下三种:I类:恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变出的反应来说(即△VH0的体系):等价转化后,对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同。II类:恒温恒容下对于反应前后气体体积没直变出的反应来说(即△归0的体系):等价转化后,只要反应物(或生成物)的物质的量的比例
3、与原平衡起始态相同,两平衡等效。III类:15温压下对丁气体体系等效转化后,只要反应物(或牛成物)的物质的量的比例与原平衡起始态相同,两平衡等效。解题的关键,读题时注意勾画出这些条件,分淸类别,用相应的方法求)W。我们常采用“等价转换”的方法,分析和解决等效平衡问题三.例题解析I类:存「恒温容下,对于化学反应前后气体体积发牛变化的可逆反应,只改变起始加入物质的物质的量,如果通过可逆反应的化学计量数Z比换算成化学方程式的同一边物质的物质的量与原平衡相同,则两平衡等效。^2S0例1:在一定温度下,把2molS02和1mol02通入一定容积的密闭容器中,发生如下反应,対°2
4、+°2「当此反应进行到一定程度时反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中维持温度不变,令a、b、c分别代表初始时加入的$°2、°2、$6的物质的量(nwl),如果a、b、c取不同的数值,它们必须满足-•定的相互关系,才能保证达到平衡状态时,反应混合物中三种气体的右分含量仍跟上述平衡完全相同。请填空:(1)若a=0,b=0,则c=o(2)若a=0.5,则b二,c=o(3)a、b、c的取值必须满足的一般条件是,。(请用两个方程式表示,其中一个只含a和c,另一个只含b和c)解析:通过化学方程式:2SO2+O2^2SO3可以看出,这是一个化学反应前后气体分子数不等的可逆反应
5、,在定温、定容下建立的同-•化学平衡状态。起始时,无论怎样改变S°2、°2、S03的物质的暈,使化学反应从正反应开始,还是从逆反应开始,或者从正、逆反应同时开始,它们所建立起來的化学平衡状态的效果是完全和同的,即它们Z间存在等效平衡关系。我们常采用“等价转换”的方法,分析和解决等效平衡问题。(1)若圧0,b=0,这说明反应是从逆反应开始,通过化学方程式2SO2+O2^2SO3可以看出,反应从2molSO3开始,通过反应的化学计量数Z比换算成$°2和°2的物质的量(即等价转换),恰好跟反应从2molSO2和1molO2的混合物开始是等效的,故c=2°(2)山于a=0.5
6、<2,这表示反应从正、逆反应同时开始,通过化学方程式2SO2+O2^2SO3可以看出,要使“molSO2反应需要同时加入0.25mol02才能进行,通过反应的化学计量数之比换算成SO3的物质的量(即等价转换)与().5molSO3是等效的,这时若再加入1.5molSO3就与起始时加入2molSO3是等效的,通过等价转换可知也与起始时加入2molSO2和1mol02是等效的。故b=0.25,c=1.5o(3)题中要求2molSO2和1mol02要与amolSO2>bmolO2和cmolS03建立等效平衡。由化学方程式2S02+°2可知,cmolSOs等价转换后与cmol
7、S02和土molO°等效,即是说,+C^mo1S02和(b+£)molO°与amol22a+c=2,b+—=1SO2、bmolO2和cmolSO3等效,那么也就是与2molSO2和1molO?等效。故冇2。II类:在恒温恒容下,对于反应前后气体体积不变的可逆反应,只要反应物(或生成物)的物质的量之比与原平衡相同,则两平衡等效。例2:在一个固定容积的密闭容器中,保持一定的温度进行以下反应:H2(g)+Br2(g)==2HBr(g)o已知加入1molH2和2molBr*2时,达到平衡后生成amolHBr(见下表已知项),在相同条件下,H保持平衡时各组分的