等效平衡规律

等效平衡规律

高二学生学习等效平衡时,常常因为没有认识清楚三大等效平衡的条件差异、结论差异,在解决一些等效平衡问题时出现困难。现将三者分析比较如下:

一、完全等效平衡条件

1.条件:恒温、恒容;

2.方程式特点:前后气体系数和不一定相等;

3.将起始投料等同地转化为反应物(或生成物),与原始投料相比,若量完全相同,则反应达到平衡后与原平衡互为等效平衡。

平衡时状态:各组分的物质的量、质量、各组分的浓度、物质的量分数(或气体体积分数)、反应物转化率均对应完全相等。

例:在恒温、恒容时,反应N2(g)+3H2(g)==2NH3(g),转化前,N2、H2、NH3的物质的量分别为1mol、3mol、0,或为0、0、2mol,0.5mol、1.5mol、1mol,最终达到同一平衡,即全等平衡。

二、气体系数和相等等效

1.条件:恒温、恒容;

2.方程式特点:前后气体系数和相等;

3.将起始投料等同地转化为反应物(或生成物),各物质间的量比若与原始投料相应物质间的量比相等,则反应建立平衡后与原平衡互为等效平衡。

平衡状态:气体的物质的量不等,质量不等,浓度不等,但百分含量(体积分数)相等,反应物转化率相等。

例:在恒温、恒容时,反应H2(g)+Br2(g)==2HBr(g),转化前H2、Br2、HBr的物质的量分别为1mol、2mol、0,或0.5mol、1mol、0,平衡后虽然体系压强不一样,浓度不一样,物质的量不一样,但平衡时各组分的百分含量、反应物转化率对应相同。

三、气体不压等效

1.条件:恒温、恒压;

2.方程式特点:前后气体系数和不一定相等;

3.将起始投料等同地转化为反应物(或生成物),与原始投料相比,若比例相等,则反应达到平衡后两平衡互为等效平衡。

平衡状态:物质的量不等,质量不等,但各对应组分的浓度、物质的量分数(或气体体积分数)、反应物转化率均对应相等。

例:一定温度下,向一容积可变的容器中充入1.0molN2和3.0molH2,反应达到平衡时测得NH3的物质的量为0.6mol。若在该容器中开始时充入2.0molN2和6.0molH2,则平衡时NH3的物质的量为1.2mol。

练习

1.在一固定体积的密闭容器中,充入2molA和1molB,发生反应2A(g)+B(g)=xC(g),达到平衡后,C的体积分数为10%。若维持容器体积和温度不变,按0.6molA、0.3molB和1.4molC为起始配比投入,达到平衡后,C的体积分数也为10%。则x的值为()。

A.1B.2或3C.4D.无法确定

2.在一个盛有催化剂、容积可变的密闭容器中,保持一定温度压强,进行以下反应:N2+3H2==2NH3。已知加入1molN2和4molH2时,达到平衡后生成amolNH3(见下表)。在相同温度、压强下,保持平衡时各组分的体积分数不变,填写表中的空白。

已知

编号

起始状态物质的量n/mol

平衡时NH3物质的量

n/mol

N2

H2

NH3

1

4

0

1.5

6

0

1

0.5a

m

g(g≥4m)

答案1.B2.①1.5a②00.5③2(g-4m)(g-3m)a

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