高二化学等效平衡总结

1、高考化学等效平衡解题技巧 河南宏力学校张朝利 一、概念一、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，不管是从正反应开始，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：通常可以是恒温、恒容，恒温、恒压。 （2）“等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同：“完全相同的平衡状态” 是指在达到平衡状 态时，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

2、分的物质的量分数（或体积分数）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：无论反应从正反应方向开始，还是从逆反应 方向开始投料是一次还是分成几次反应容器经过扩大缩小或缩小扩大的过程，）只要起始浓度相 当，就达到相同的平衡状态。 二、等效平衡的分类二、等效平衡的分类 在等效平衡中比较常见并且重要的类型主要有以下三种： I I 类：恒温恒容下类：恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说（即V0 的体系）：等价转化后， 对应各物质起始投料的物质的量物质的量与原平衡起始态相同相同。 IIII 类：恒温恒容下类：恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化

3、的反应来说（即V=0 的体系）：等价转化后， 只要反应物（或生成物）的物质的量的比例物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。 IIIIII 类：恒温恒压下类：恒温恒压下对于气体体系等效转化后，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例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，读题时注意勾画出这些条件，分清类别，用相应的方法求解。我们常采用“等价转换” 的方法，分析和解决等效平衡问题 三、例题解析三、例题解析 I I 类：类： 在恒温恒容下恒温恒容下，对于化学反应前后气体体积发生变化的可逆反应，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

4、计量数之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。 例 1：在一定温度下，把 2 mol SO2和 1 mol O2通入一定容积的密闭容器中，发生如下反应， ，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的物质的量（mol），如果 a、b、c 取 不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡状态时，反应混合物中三种气体的百分含 量仍跟上述平衡完全相同。请填空： （1）若 a=0，b=0，则 c=_。 （2）若 a=0.5，则 b=_，c=_。 （3）a、b、c 的取值必须满足的一般

5、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：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，在定温、定容下建立的同一化学平衡状态。起始时，无论怎样改变的物 质的量，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，它们所建立起来的 化学平衡状态的效果是完全相同的，即它们之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 a=0，b=0，这说明反应是从逆反应开始，通过化学方程式可以看 出，反应从 2 mol SO3开始，通过反应的化学计量数之比换算成和的物质的量（

6、即等价转换）， 恰好跟反应从 2 mol SO2和 1 mol O2的混合物开始是等效的，故 c=2。 （2）由于 a=0.52，这表示反应从正、逆反应同时开始，通过化学方程式 可以看出，要使 0.5 mol SO2反应需要同时加入 0.25 mol O2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 0.5 mol SO3是等效的，这时若再加入 1.5 mol SO3就与起始时加入 2 mol SO3是等效的，通过等价转换可知也与起始时加入 2 mol SO2和 1 mol O2 是等效的。故 b=0.25，c=1.5。 （3）题中要求 2 mol SO2和 1

7、 mol O2要与 a mol SO2、b mol O2和 c mol SO3建立等效平衡。由化 学方程式可知，c mol SO3等价转换后与 c mol SO2和等效，即是说， 和与 a mol SO2、b mol O2和 c mol SO3等效，那么也就是与 2 mol SO2和 1 mol O2等效。故有。 IIII 类：类： 在恒温恒容下恒温恒容下，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： 已知加入 1 mol H2和 2 mol Br2时，达到平衡后生成 a

8、 mol HBr（见下表已知项），在相同条件下， 且保持平衡时各组分的体积分数不变，对下列编号的状态，填写下表中的空白。 解析解析：在定温、定容下，建立起化学平衡状态，从化学方程式可 以看出，这是一个化学反应前后气体分子数相等的可逆反应。根据“等价转换”法，通过反应的化学计量 数之比换算成同一边物质的物质的量之比与原平衡相同，则达到平衡后与原平衡等效。 因为标准项中n（起始）：n（起始）：n（HBr 平衡）=1：2：a，将 n（H2起始）=2 mol，n（Br2起始）=4 mol，代入上式得n（HBr 平衡）=2a。 参照标准项可知，n（HBr 平衡）=0.5a mol，需要n（H2起始）=0

9、.5 mol，n（Br2起始）=1 mol，n（HBr 起始）=0 mol。而现在的起始状态，已有 1 mol HBr，通过等价转换以后，就相当于起始时 有 0.5 mol H2和 0.5 mol Br2的混合物，为使n（H2起始）：n（Br2起始）=1：2，则需要再加入 0.5 mol Br2就可以达到了。故起始时 H2和 Br2的物质的量应为 0 mol 和 0.5 mol。 设起始时 HBr 的物质的量为 x mol，转换成 H2和 Br2后，则 H2和 Br2的总量分别为（） mol 和（）mol，根据，解得。设平衡时 HBr 的物质的 量为 y mol，则有，解得。 IIIIII 类

10、：类： 在恒温恒压下恒温恒压下，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数之比换算成化学方程 式的同一边物质的物质的量之比与原平衡相同，达到平衡状态后与原平衡等效。 例 3：如图所示，在一定温度下，把 2 体积 N2和 6 体积 H2通入一个带有活塞的容积可变的容器中， 活塞的一端与大气相通，容器中发生以下反应：（正反应放热），若反应达到平 衡后，测得混合气体的体积为 7 体积。据此回答下列问题： （1）保持上述反应温度不变，设 a、b、c 分别代表初始加入的 N2、H2和 NH3的体积，如果反应达到 平衡后混合气体中各气体的体积分数仍与上述平衡相同，那么： 若 a=1，c=2，则 b=_

11、。在此情况下，反应起始时将向_（填“正”或“逆”）反 应方向进行。 若需规定起始时反应向逆反应方向进行，则 c 的取值范围是_。 （2）在上述装置中，若需控制平衡后混合气体为 6.5 体积，则可采取的措施是_，原因是 _。 解析解析：（1）化学反应：在定温、定压下进行，要使平衡状态与原平衡状 态等效，只要起始时就可以达到。已知起始时各物质的体积分别为 1 体积 N2、b 体积 H2和 2 体积。根据“等价转换”法，将 2 体积通过反应的化学计量数之比换算成和的体积， 则相当于起始时有（1+1）体积和（b+3）体积，它们的比值为，解得 b=3。 因反应前混合气体为 8 体积，反应后混合气体为 7

12、 体积，体积差为 1 体积，由差量法可解出平衡时 为 1 体积；而在起始时，的体积为 c=2 体积，比平衡状态时大，为达到同一平衡状态， 的体积必须减小，所以平衡逆向移动。 若需让反应逆向进行，由上述所求出的平衡时的体积为 1 可知，的体积必须大于 1，最大值则为 2 体积和 6 体积完全反应时产生的的体积，即为 4 体积，则。 （2）由 6.5b（乙）ab，即应填（甲）。 知识模块 教材 章 节基础知识学生实验 一化学反应及其能量变化 二碱金属 三物质的量 四卤素 五物质结构 元素周期律 六氧族元素 环境保护 第一册必修 七碳族元素 无机非金属材料 8 个必做、5 个选做 （具体内容见教材目

13、录） 一氮族元素 二化学平衡 三电离平衡 第二册必修 四几种重要的金属 11 个必做、6 个选做 五烃 六烃的衍生物 七糖类 油脂 蛋白质 加选修 八合成材料 （具体内容见教材目录） 一晶体的类型与性质 二胶体的性质及其应用 三化学反应中的物质变化和能量 变化 四电解原理及其应用 五硫酸工业 第三册必修 加选修 六化学实验方案的设计 8 个必做实验 （具体内容见教材目录） 一弱电解质的电离: 电解质是什么?电解质是溶于水溶液中或在熔融状态下就能够导电(解离成 阳离子与阴离子)并产生化学变化的化合物.注意,是化合物! 这是我的笔记: 电解质:酸,碱,盐,H2O,熔融下的金属氧化物(强) 非电解质

14、:大多有机物,SO3，CO2，NH3，SO2 等 纯液态 Hcl,浓 H2SO4,不导电,为共价键,受范得华力. CO2 为什么不是电解质呢?原因是它通入水后,导电的不是它本身,而是它与 水生成的碳酸导电.同理,SO3(硫酸的酸酐),SO2(亚硫酸的酸酐)等不是电解质也 是这个道理. 首先强调水解和第二、三步电离是极微弱的过程，后面详谈。 这节内容应该是不难的,该注意的还有强电解质的电离不用可逆符号,弱电解 质则要;电离平衡是化学平衡的一种,要知道多元弱酸的电离是分步的,切忌一次 就到最后一步!如 H3PO4 的电离: 第一步电离 K1:H3PO4H2PO4- + H+ 第二步电离 K2:H2

15、PO4-HPO42- + H+ 第三步电离 K3:HPO42-PO43- + H+ 还有要注意的是 K1K2K3,是远大于. 因此计算多元弱酸溶液的 C(H+)及比较弱酸酸性相对强弱时,通常只考虑第一步 电离(书本原话). 补充一点,电离平衡常数如何写? 其实,对于任何的化学反应平衡常数都是把反应物浓度的幂之积作分母,生成 物浓度的幂之积则作分子(蜜汁鸡).切记!浓度这个概念是指溶液与气体的!纯净的 液体与固体是无浓度可言的!当它们用于计算时,当 1 来使用(不写也可以). K 越大,电离程度越大,K 只与温度度有关,只与温度度有关! 规律:1越热越电离(因电离的正方向是吸热反应) 2越稀越电

16、离 二水的电离和溶液的酸碱性 书上讲得还是挺清楚的,我就把一些需要注意的说出来吧. 水是一种极弱的电解质,Kw=K 电离 . C(H2O)=C(H+) . C(OH-),叫水的离子 积常数,简称为水的离子积.要求记住室温下 Kw=1.0*10-14, 其中 C(H+)=C(OH-)=1.0*10-7,100 摄式度时 Kw=1.0*10-12,其中 C(H+) =C(OH-)=1.0*10-6 关于 PH 值,课本有句话:水的离子积不仅适用于纯水,也适用于电解质的水 溶液.这句话可用两个式子表示:1、酸溶液 Kw=C 酸(H+) . C 水(OH-) 2、碱 溶液 Kw=C 碱(OH-) .

17、C 水(H+) 常温下，PH7 的溶液显碱性 PH=7 中 PH7 酸 有关 PH 值的计算，是围绕着 PH=-lgC（H+）来进行的。 1 酸与酸混合的 PH 计算方法（已知两酸的浓度与体积）： 为了方便,与酸 1 和酸 2 有关的数据简化为 C1,V1,C2,V2 C 混(H+)= C1*V1 + C2*V2 - V1 + V2 后再根据 PH 的定义式计算. 2 同理,碱相混和 C 混(OH-)= C1(OH-)*V1+C2(OH-)*V2 - V1+V2 有个公式,你老师应该讲了吧? POH=-lgC(OH-) 常温下 PH= 14-POH 3 酸与碱混合: 首先,看哪个过量. (1)

18、酸过量: C 混(H+)= C1(H+)*V1-C2(OH-)*V2 - - V1+V2 (2)碱过量: C 混(OH-)= C2(OH-)*V2-C1(H+)*V1 - V1+V2 然后转化为 C(H+)再算即可. 还有一个实验很重要,就是酸碱的中和滴定实验(常考) 要知道酸式滴定管不可装碱性溶液,但可装酸性或强氧化性的溶液 碱式滴定管则只可装碱性溶液.(看是否会发生反应来判断) 还有,要记住仪器与操作过程(仔细看书),以及酸碱指示剂的变色范围,颜色 变化 有关计算是围绕着溶液的稀释规律来进行的. 根据 C 浓*V 浓=C 稀*V 稀可知: C 待*V 待*N1=C 标*V 标*N2 (待侧

19、液与标准液,N 指酸或碱的元数) 故 C 待= C 标*C 标*N1 - V 待*N2 题目一般会让你做一元酸与一元碱的滴定,所以 N 就约去了. 有 C 待= C 标*C 标 - V 标=V 末-V 始(注意滴定管 0 刻度上) V 待 误差分析就是用这个式子来判断的! PH 试纸的运用:操作,在测溶液 PH 值时不可用水将其润湿(相当于稀释)! 好好回想你在做实验时的情景,其实无论是那一个实验(物、化、生),你都应该好 好体会,反想. 三、盐类的水解 记住,是盐类的水解!盐类!(易与电离混淆) 盐的酸碱性是看阴阳离子来判断的. 口诀:谁强显谁性,两强显中性（用于正盐） 课本两句重要的话:1

20、盐溶液的酸碱性与盐所含离子在水中与水电离出的 H+或 OH-能否生成弱电解质有关. 2强酸弱碱盐和强碱弱酸盐溶与水时,电离产生的阳离子,阴离子可分别与 水电离产生的 OH-或 H+生成的弱电解质-弱酸或弱减,使得溶液中的 C(H+) =/=C(OH-),因而这两类盐溶液呈现酸性或碱性. 强酸强碱盐溶液则无此作用,故显中性. 记住,所有的溶液都显电中性,酸碱性另谈!电性与酸碱性是不同的! 盐类的水解式如何写? 首先,盐是强电解质,一步电离. 其次,写水解式. 如 Na2CO3: Na2CO3=2Na+ + CO32- CO32- + H2OHCO3- + OH- HCO3- + H2OH2CO3

21、 + OH- 同样,水解第一步远大于第二步. 越弱越水解 ,越热越水解 针对越弱越水解,我们来说一下: 越弱越水解不是看弱碱阳离子或弱酸阴离子所对应的酸、碱性强弱(如 CO32-对应 H2CO3),而是.不好描述,举例吧. 比较 Na2CO3(苏打)与 NaHCO3(小苏打)的酸碱性 实验表明,苏打的碱性强于小苏打. 为什么? 根据越弱越水解,CO32-对应 HCO3-,HCO3-对应 H2CO3 其中,HCO3-的酸性弱于 H2CO3,越弱越水解,酸性越弱,水解程度越大,碱性 越强.所以苏打的碱性强于小苏打. 当你学到选修 5 有机化学基础时,会遇到苯酚钠,醋酸钠,等你学了先吧. 下面是关于

22、守恒式(常考): 1 电荷守恒 原理:所有的溶液都显电中性,阳离子电荷数=阴离子电荷数 方法:把电离与水解的方程式一一写出,然后根据第一步电离远大于第二步 举例:Na2CO3 的电荷守恒 C(Na+) + C(H+)=C(OH-) + 2 C(CO32-) + C(HCO3-) C(CO32-)前的系数为 2,自己好好体会. 2 物料守恒 方法:抓住元素（如 S 元素） 举例:Na2SO3 的物料守恒 C(Na+) = 2(C(SO32-) + C(HSO3-) + C(H2SO3) 右边系数为 2 的原因是 Na2 SO3,两倍。 3 质子守恒 原理：C 水（H+）= C 水（OH-） 举例：Na2CO3 的质子守恒 C(OH-) = C(HCO3-) + 2 C(H2CO3) + C(H+) H2CO3 前的系数为 2，因为一个 H2CO3 有两个 H 4 由以上 3 种守恒式通过代数运算得到的新等式 这种一般出现在双选题中，不要轻易排除！ 另外，酸式盐的水解是一个难点。我们举例说明。 酸式盐要考虑其电离和水解，很多人在这里晕了。 （1）大多酸式盐水解大于电离。以 NaHCO3 为例 电离：1 NaHCO3 = Na+ + HCO3- 2 HCO3- H+ + CO32- 水解：3 HCO3- + H2O H2CO3 + OH- 因水解大于电离，所以过程 3 过程 2，