第二章 第三节 化学平衡(等效平衡原理)
一、学习目标:
理解等效平衡的概念,了解等效平衡的常见类型。掌握分析平衡问题的几种方法.
在一定条件(定温、定压或定温、定容)下,对于同一可逆应,只要起始时加入物质的物质的量不同,而达到平衡时,同种物质的分数 (物质的量分数或体积分数)均相同,这样的平衡称为等效平衡。
如,常温常压下,可逆反应:
2SO2 + O2 2SO2
①2mol 1mol 0mol
②0mol 0mol 2mol
③0.5mol 0.25mol 1.5mol
①从正反应开始,②从逆反应开始,③从正逆反应同时开始,由于①、②、③三种情况如果按方程式的计量关系折算成同一方向的反应物,对应各组分的物质的量均相等(如将②、③折算为①),因此三者为等效平衡
二、等效平衡规律
根据反应条件(定温、定压或定温、定容)以及可逆反应的特点(反应前后气体分子数是否相等),可将等效平衡问题分成三类:
1.在恒温、恒容条件下,对于反应前后气体分子数改变的可逆反应,改变起始时加入物质的物质的量,如通过可逆反应的化学计量数比换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同,则两平衡等效。
例1.在一固定体积的密闭容器中,加入2 mol A和1 mol B发生反应2A(g)+B(g)3C(g)+D(g),达到平衡,c的浓度为w mol/L。若维持容器体积和温度不变,下列四种配比作为起始物质,达平衡后,c的浓度仍为w mol/L的是
A. 4 mol A +2 mol B B. 1 mol A+0.5 mol B+1.5 mol C+0.5 mol D
C. 3 mol C+1 mol D +1 mol B D. 3 mol C+1 mol D
解题规律:此种条件下,只要改变起始加入物质的物质的量,若通过可逆反应的
化学计量数之比换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同,则两平衡等效(此种情况下又称等同平衡,即达平衡后,各量完全相同)。
练习
1.在一定温度下,把2molSO2和1molO2通入某固定容积的密闭容器中,在催化剂存在下发生反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),当反应达到平衡时,反应混合物中SO3的体积分数为91%,现维持容器内温度不变,令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2、SO3的物质的量,若达到平衡时,SO3的体积分数仍为91%,则a、b、c的值可以是下列各组中的( )
A.2、1、2 B.0、0、1 C.1、0.5、1 D.1、0.5、2
II.在恒温、恒容条件下,对于反应前后气体分子数不变的可逆反应,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。
思考:这种等效平衡,哪些量完全相等,哪些量成比例关系
例2.恒温恒容下,可逆反应2HIH2+I2(气)达平衡。下列四种投料量均能达到同一平衡,请填写: