等效平衡的应用(论文)

1、等效平衡的应用摘要：化学平衡是高屮化学教学屮的难点和重点，特别是向平衡体系屮再加入参与反应的物质，又达 到新的平衡。分析从原平衡到新平衡，各物质的百分数（体积分数和质量分数）和转化率、浓度、压强的 变化时，对学生来说是个很难的问题，如果利用等效平衡原理建立等效平衡过程进行分析，问题就会变得 很简单。关键词：等效平衡 百分数 转化率1. 等效平衡的概念在同一温度下，对同一个可逆反应，起始时加入方法不同，只加反应物、只加生产物或反应物和生成 物同时加入，达到平衡时，每种物质的百分数（体积分数和质量分数）相等。则这几种不同的加入达到的 平衡互为等效平衡。如h2 +l2 2hih2 22hih2 +2

2、hin2 t '2起:110起：002起：004转:0.790.791.58转：0.210.210.42转:0.420.420.84平:0.210.211.58平：0.210.211.58平：0.420.423.16在h2 +b2hi 中，前两个只加入lmol h2和lmol b与只加2mol hi在相同条件下最终达到平衡时，两个平衡互为完全等效：不仅百分数相同h2都为10.5%, 12都为10.5%, hi都为79%,而且物质的量 也相同. h2都为0.21mol, 12都为0.21mol, hi都为1.58mol；前面两种和后面一种达到平衡时互为等比等效: 各物质对应百分数相同h2

3、都为10.5%, 12都为10.5%, hi都为79%,但是物质的量不相同，各物质对应成比 例增大一倍。等比等效平衡：平衡只有百分数相同，物质的量成比例完全等效平衡：百分数和物质的量都相同2. 等效平衡的种类等效平衡有三类，等温等容下的完全等效、等温等容下的等比等效平衡和等温等压下的等比等效平衡2.1.等温等荇下的完全等效判断等温等容完全等效的方法很简单，把加入的物质利川极值法完全转化力牛成物，比较是否完全相 同，则为等效平衡。例如：在概念中的例子h2 +12# 2hi中，把第二种加入法2mol hi完全转化为h2和l2, 2molhi可以完企转化为lmoihnimoll2与第一种加入法完企相

4、同，则两种加入法完企等效达到平 衡时百分数和物质的fi完全相同。2.2等温等界下的等比等效判断等温等容下的等比等效反应分两步：（1）把不同的加入法利用极值法全部转化为生成物，看反应 物是否成比例増大或者减小，如果不是则不是等效平衡，如果是则看（2）判断方程式前后气体系数和是否 相等，如果相等则为等比等效。例如2a （g> +b3c（g）+d（?）在等温等容条件下有五种不同的加入法，现在要比较这五种加入法达到平衡时是否为等效平衡（不同的加入法，达到平衡同种物质百分数是否相同）。方法：先把不同的加入法利用极值法把物质全部转化为生成物，如表1 （极值后达到的平衡与极值前达到的 平衡完全等效），

5、如果相等则为完全等效，如果不相同，但成比例，则讨论表一极值转化后数据对比表处加入abcd转化后abcd12mollmol00极值法转化2mollmol0024mol2mol004mol2mol003lmol0.5mol1.5mol0.5mol2mollmol0040lmol3mollmol2mol2mol005003mollmol2mollmol00-3. 2nola 1.6molb 1.2ao1c 0. 4molca>3. 2mol b>1.6ool 1.2«ol>c>0.6«ol 0. 2mol>d>o. 4»ol2

6、7;ola imolb第4种加入达到平衡过程：(可以把第4种看成第一种达到平衡后又加imolb进入后达到的最终平衡。 加入时：平衡时：最终的平衡：(1) 第1，3, 5种加入法达到的平衡为完全等效，极值转化后，数据完全相同。(2) 讨论第1和2两种加入法：第1种加入后达到平衡：加入时：y衡时：2mola imolb1. 6mola 0.8molb z 0.6molc 0. 2mold第2种加入法，因为第2种极值转化后是第1种的两陪，所以把第2个先看成两个和第1个完全相同的过 程：2mola imolb1.6*ola 0. 8molb0.6molc 0.2mold加入时：平衡时：2風olaimo

7、lb11.6mola 0. 8*oib0. 6molc 0. 2mold加入时:平衡时:因为1，2两种的t，v钼网 ，所以要把第2种的两个 芫全等效合并为一个与第 1种保持v相冋，合并压缩体税授间，a，b,c,d的窒5 有变，v缩小，压强现大， 春前后气体系数和关系最终的平衡:如果d是固涔，明前后系数和相等，明压缝时平衡不移动，则(氏(的8不窆，百分数不变则第1种和第2种互为等效平衡小与后面系教和，圧缩时平衡向左右，的百分教变大，c,d的百分軚变小，第1和第2种不能互为等效平衡最终平衡a,b,c,d的百分数与第一种相同，与第1种互为等效平衡s终平衡a,b?c,d的百分数与第一种不相同，与第1种

8、不互为等效平衡(3) 讨论笫1种和第4种加入法。第1种加入达到平衡过程：加入时：平衡时：1.6mola 0. 8mo1b 0. 6molc 0. 2bo1d第1种和第4种达到平衡时百分数不相同，则不互为等效平衡。结论：在等温、等容条件下，前后气体系数和不相等，要达到等效平衡，必须满足不同的加入法把生成物 完全转化为反应物，各:对于相对，如1、3两种加入法达到平衡互为等效平衡，并且是完全等效；前后气 体系数和相对，要达到等效平衡，只需满足不同的加入法把生成物完全转化为反应物，各量对应成比例即 可，如1、2两种加入法互为等效平衡，为等比等效。2.3等温、等压下的等效平衡判断等温等压下的等效平衡反应

9、分两步：(1)把不同的加入法利用极值法全部转化为生成物，看 反应物是否成比例増大或者减小，如果不是则不是等效平衡，如果是则互为等效平衡。转化后各量对应相 对则为完全等效，各量对应成比例则为等比等效。如下举例说明：例如2a (g> +b3c(g)+d(?)在等温等压条件下有五种不同的加入法，现在要比较这五种加入法达到平衡时，是否为等效平衡。方法：先把不同的加入法利用极值法把物质全部转化为生成物，如表2 (极值后达到的平衡与极值前达到的 平衡完全等效)，如果相等则为完全等效，如果不相同，但成比例，则讨论表二极值转化后数据对比表处加入abcd转化后abcd12mollmol00极值法转化2mo

10、llmol0024mol2mol004mol2mol003lmol0.5mol1.5molo.smol2mollmol0040lmol3mollmol2mol2mol005003mollmol2mollmol00(1) 第1，3, 5种加入法达到的平衡为完全等效，极值转化后，数据完全相同。(2) 讨论第1和2两种加入法：第1种加入后达到平衡：加入时：平衡时：2ao1a imolb1. 6*ola 0. 8molb 0.6molc 0.2mold第2种加入法，因为第2种极值转化后是第1种的两陪，所以把第2个先看成两个和第1个完企相同的过 程：2微olainto ib*，1. 6mola 0. 8

11、molb0.6molc 0. 2mold加入时：平衡时：2霣olal»olbj 1. 6mola 0. 8molb io. 6bo1c 0.2bo1d加入时:平衡时：/因为从始至终保持t,p不变，应 pv=nrt,则&n/v=p/rt,两个合并时不管前后气体系数和是、 否相等，其浓度不会发生改、变，则正逆反应速率不会发生 改变，平衡不会移动，各物质 百分比与第一种加入达到平衡 是一样的。3.2n»ola 1.6molb 1 2molc 0.4nolc结论：在等温等压条件下，不同的加入法要达到等效平衡，只需要把生成物全部转化为反应物，各物质对 应成比例即可。3.等效平

12、衡的应用3.1判断不同的加入方法(等比例，不等量)达到平衡时物质百分比、反应物的转化率、物质的浓度、反应 速率的大小关系。例1甲、乙两容器的体积相同，在相同温度下，甲屮加入$02、02各栳达到平衡时，so2的体积分数为a%， 转化率为b%, so3的浓度为c, v (so2) =d mol/l s;乙中加入so2、02各2g达到平衡时，so2的体积分数 为 e%,转化率为 f%，so3 的浓度为 g, v (so2) =h mol/(l s)o比较a与e、b与f、c与g、d与h的大小关系。分析方法：建立等效模型首先把乙看成2个甲，共3个甲，使体积、温度、物量完企相同，达平衡时3个完企等效，物质

13、百分比、 反应物的转化率、物质的浓度、反应速率完全相同，然后再把2个甲压缩成1个乙，在压缩过程屮平衡正 向(2so2+o2 # 2so3向系数和小)移动，则so2的体积分数为减小，转化率为增大，so3的浓度增大(体 积缩小，不管从哪一边移，所有有浓度改变的物质，其浓度都是增大)，缩小体积速率都是增大的。所以: a>e、b<f g>c、hd c例2甲、乙保持恒温恒压条件下，甲中加入s02、02各lg达到平衡时，s02的体积分数为a%，转化率为 b%, s03的浓度为c, v (s02) =d mol/(l s);乙屮加入s02、02各2g达到平衡时，s02的体积分数为e%， 转

14、化率为 f%, s03 的浓度为 g, v (s02) =hmol/(l*s)。比较a与e、b与f、c与g、d与h的大小关系。分析方法：建立等效模型首先把乙看成2个甲，共3个甲，使体积、温度、物量完全相同，达平衡时3个完全等效，物质百分比、 反应物的转化率、物质的浓度、反应速率完全相同，然后再把2个甲合并成1个乙，在合并过程屮要保持 压强不变，各物质的浓度不发生改变，则正逆反应速率不变，则平衡不移动，则so2的体积分数不变，转化 率不变，s03的浓度不变。所以：a=e、b=f、g=c、h=d 。3.2加入一定量的物质达到平衡，在以第一次等比例的量加入一定量的物质，又达到新的平衡，比较两次 平衡

15、物质百分比、反应物的转化率、物质的浓度、反应速率的大小关系。分析方法:例如 aa (g)+bb (g,cc(g)+dd(g)再向平衡1体系中加反应物a,b加入反成物a,达到平衡1 > (与第一次加入梠罔比例)>达到平衡2®又加入的物质，先在外面反应达到 平衡(与平衡1互为等效平衡)，各_ 物质的畺与平衡1中各物质的墨对应 成比例，百分比相固，反应物转化军 相同p.t相同v,t相同把两个平衡合并后达到平衡 2，合并时没有改变影晌因 乗，平衡不发生移动，则物 质的转分澤，百分比不变。要保持体识不变，则雰要把在外面达到的平衡压缩到平衡 1中，压缔后平衡1中各物质浓度同时增大，增

16、大倍数梠同 (就相当于増大压强)平衡移移动看前后气体系数和系数和梠同|系数和不相同压缩时，平衡不发生移动，则达到平 衡2时转化率，百分比不变，各物质 的浓度变大梠同倍数，p増大。压缩时，平衡向气体系数和小的一端移 动。如正移，达到平衡2时反应物的转 化军堵大；反应物的百分比減小，生成 物的百分比增大；各物质的浓度，体系 的压强都比平衡1要大，例1在恒温恒容条件下，加入lmol no2发生反应2no2 n2o4达到平衡时no2的体积分数为a%， 转化率为b%，n2o4的浓度为c，v (no2) =dmol/(l*s);由叫体系中加入lmol 110»2达到新的平衡时平衡时 no2的体积

17、分数为e%，转化率为f%, n2o4的浓度为g，v (no2) =hmol/(l -s)o比较a与e、b与f、c与g、 d与h的大小关系。分析方法：把后加lmol的no2先在外面反应达到平衡，与第一次达到平衡互为完全等效，则两个平衡转化 率,百分比，浓度，压强都相同，因为要保持恒温恒容，所以把在外面达到的平衡挤压到第一个平衡屮(相当于 在第一个平衡的基础上增大了压强,no2 , n2o4浓度都扩大两倍)平衡向系数和小的一端移动，正移，则a>e、 b<f 、 c>g、 h>d例2在恒温恒压条件下，加入lmolno2*生反应2no2 ;=± n2o4达到平衡时no

18、2的体积分数为a%,转化 率为b%，n2o4的浓度为c, v (no2) =d mol/(l s)；由向体系屮加入lmol no2达到新的平衡时平衡时no2 的体积分数为e%，转化率为f%，n2o4的浓度为g, v (no2) =hmol/(l*s)。比较a与e、b与f、c与g、d 与h的大小关系。分析方法：把后加lmol的no2先在外而反应达到平衡，与第一次达到平衡互为完全等效，则两个平衡转化 率,百分比，浓度j玉强都相同，因为要保持恒温恒压，所以把在外面达到的平衡合并到第一个平衡中(体积变 为第一次平衡的两倍,no2, n2o4物质的量都扩大两倍，但浓度没有发生改变)平衡不移动则a=e、b=f、c=g、 h=d3.3在两个容器中加入相同的反应物，一个在恒温恒压下达到平衡，另一个在恒温恒容下达到平衡，比较 两次平衡物质百分比、反应物的转化率、物质的浓度、反应速率的大小关系。分析方法:例如2ab + 2c在恒容条牛下达到平衡1在两容器中加入 等物质的畺，冈！ 开始时体积、压 强都相罔丁，7不变屮个在雖割牛下达到平衡2丁沪不变乂个达到平衡1时：a