二深化点应用等效平衡模板速解化学平衡难题.docx
- 文档编号:2871491
- 上传时间:2022-11-16
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:88.37KB
二深化点应用等效平衡模板速解化学平衡难题.docx
《二深化点应用等效平衡模板速解化学平衡难题.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《二深化点应用等效平衡模板速解化学平衡难题.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
二深化点应用等效平衡模板速解化学平衡难题
二、深化点——应用等效平衡模板,速解化学平衡难题
等效平衡原理
1.等效平衡的含义
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,还是从正、逆反应同时开始,达到化学平衡状态时,同种物质的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)相同,这样的化学平衡互称等效平衡。
2.对等效平衡的理解
(1)外界条件:
通常是恒温恒容或恒温恒压。
(2)平衡状态只与始态有关,而与途径无关(如不论反应从正反应方向开始,还是从逆反应方向开始;投料是一次投放还是分成几次投放;反应容器经过扩大→缩小,还是缩小→扩大的过程),只要起始浓度相当,就达到等效平衡状态。
3.等效平衡的类型和特征
等效类型
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
条件
恒温恒容
恒温恒容
恒温恒压
起始投
料“量”
换算为同一半边时,投料相同
换算为同一半边时,投料比相同
换算为同一半边时,投料比相同
对反应
的要求
任何可逆反应
反应前后气体体积相等
任何可逆反应
平衡
特点
w
相同
相同
相同
c
相同
成比例
相同(气体)
n
相同
成比例
成比例
等效平衡的判断及应用
1.恒温恒容条件下等效平衡的判断
(1)反应前后气体分子数不等的可逆反应
对于反应前后气体分子数不等的可逆反应,改变起始时加入物质的物质的量,若按可逆反应化学计量数之比换算成同一半边物质(一边倒),其物质的量对应相等,则它们互为等效平衡。
见下表[以可逆反应:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)为例]:
N2
H2
NH3
判断
应用
①
1mol
3mol
0
②③④和①互为等效平衡
达到平衡后各物质的质量、体积、物质的量浓度、含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同
②
0
0
2mol
③
0.5mol
1.5mol
1mol
④
amol
bmol
cmol
a+
=1,b+
=3
(2)反应前后气体分子数相等的可逆反应
对于反应前后气体分子数相等的可逆反应,改变起始时加入物质的物质的量,若按可逆反应化学计量数之比换算成同一半边物质(一边倒),其物质的量对应成比例,则它们互为等效平衡。
见下表[以可逆反应:
H2(g)+I2(g)
2HI(g)为例]:
H2
I2
HI
判断
应用
①
2mol
1mol
0
②③④和①互为等效平衡
达到平衡后各物质的含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同
②
4mol
2mol
0
③
1mol
0
2mol
④
amol
bmol
cmol
∶
=2∶1
2.恒温恒压条件下等效平衡的判断
在恒温恒压条件下,对于任何有气体物质参加的可逆反应,改变起始时加入物质的物质的量,若按可逆反应化学计量数之比换算成同一半边物质(一边倒),其物质的量对应成比例,则它们互为等效平衡。
见下表[以可逆反应:
2A(g)+B(g)
3C(g)+D(g)为例]:
A
B
C
D
判断
应用
①
2mol
1mol
0
0
②③④和①互为等效平衡
达到平衡后各物质的物质的量浓度、含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同
②
4mol
2mol
0
0
③
1mol
0.5mol
1.5mol
0.5mol
④
0
0
3mol
1mol
解答等效平衡类题目的思维模板
1.构建等温等容平衡思维模式(见图示)
新平衡体系可认为是两个原平衡体系简单的叠加并压缩而成,相当于增大压强。
2.构建等温等压平衡思维模式(见图示)
新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加,压强不变,平衡不移动。
利用“虚拟过程”解答化学平衡问题
1.对反应过程进行“虚拟”
(1)正反应为气体分子数增大的反应
[示例1] 把晶体N2O4放入一固定容积的密闭容器中汽化并建立N2O4(g)2NO2(g)平衡后,保持温度不变,再通入与起始时等量的N2O4气体,反应再次达平衡,则新平衡N2O4的转化率与原平衡比( )
A.变大 B.变小
C.不变D.无法确定
[分析]
第①步两容器平衡后状态一模一样。
第②步撤去隔板没有任何变化。
第③步压缩时平衡逆向移动,故N2O4的转化率变小。
注意:
加入N2O4,该平衡正向移动,这是真实存在的。
运用过程假设法,推导平衡逆向移动,逆向移动是虚拟的,不是真实存在的,这一点要特别注意。
[答案] B
(2)正反应为气体分子数减小的反应
[示例2] 在恒温、恒容密闭容器中发生反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),原有反应物SO2、O2均为1mol,平衡后,再向容器中充入1molSO2和1molO2,则SO2的转化率变化为________(填“增大”“减小”“不变”)。
[分析]
第③步压缩时平衡正向移动,故SO2的转化率增大。
[答案] 增大
2.对化学计量数进行“虚拟”
[示例3] 向密闭容器中充入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w%;若维持容器的容积和温度不变,按起始物质的量A:
0.6mol、B:
0.3mol、C:
1.4mol充入容器,达到平衡后,C的体积分数仍为w%,则x的值( )
A.只能为2B.只能为3
C.可能为2,也可能为3D.无法确定
[分析] 解题时可对方程式中的化学计量数进行虚拟:
分x=3和x≠3两种情况进行分析。
由题给条件和等效平衡原理可知,若x=3,符合等体积反应,“一边倒,判比例”;若x=2,符合非等体积反应,恒温恒容“一边倒,判量等”。
[答案] C
3.对反应体系所处状态进行“虚拟”
[示例4] 在一密闭容器中,反应aA(g)bB(g)达到平衡后,保持温度不变,将容器体积增加一倍,当达到新的平衡时,B的浓度是原来的60%,则( )
A.平衡向逆反应方向移动了
B.物质A的转化率减小了
C.物质B的质量分数增加了
D.a>b
[分析] 反应达到平衡时,将容器体积增大一倍,我们先假设平衡不发生移动,则体系中各物质的物质的量不变,体积增大一倍,B物质的浓度应该是原来的50%,而题目中B的浓度达到了60%,就说明体积增大有更多B物质生成,平衡向正反应方向移动。
[答案] C
4.物质转化中的“虚拟”
[示例5] 将2.0molSO2气体和2.0molSO3气体混合于固定容积的密闭容器中,在一定条件下发生反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),达到平衡时SO3为nmol。
在相同温度下,分别按下列配比在相同密闭容器中放入起始物质,平衡时SO3等于nmol的是( )
A.1.6molSO2+0.3molO2+0.4molSO3
B.4.0molSO2+1.0molO2
C.2.0molSO2+1.0molO2+2.0molSO3
D.3.0molSO2+1.0molO2+1.0molSO3
[分析] 采取极端假设法。
将备选项中O2完全转化后(即等效转化),得如下数据:
A.1.0molSO2+1.0molSO3
B.2.0molSO2+2.0molSO3
C.4.0molSO3
D.1.0molSO2+3.0molSO3
依据恒温恒容下建立等效平衡的条件,两组量若为等效平衡,进行等效转化后对应量要相等。
[答案] B
[专项增分集训]
1.在一个固定体积的密闭容器中,加入2molA和1molB,发生反应:
2A(g)+B(g)3C(g)+D(g),达到平衡时,C的浓度为amol·L-1,若维持容器体积和温度不变,按下列四种配比加入起始物质,达到平衡后,C的浓度仍为amol·L-1的是( )
A.4molA+2molB
B.1molA+1molB+3molC+1molD
C.3molC+1molD+1molB
D.3molC+1molD
解析:
选D 本题中的条件为恒容,反应特点为非等体积反应。
此类题目的做法是运用“一边倒”的方法全部转化成反应物或生成物,各物质的物质的量分别与起始状态相同,达到的平衡即为等效平衡。
2A(g)+B(g)3C(g)+D(g)
起始物质的量/mol2100
A项/mol4200
等效后的B项/mol3200
等效后的C项/mol2200
等效后的D项/mol2100
则选D。
2.在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下[已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1]
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
1molN2、
3molH2
2mol
NH3
4mol
NH3
NH3的浓度(mol·L-1)
c1
c2
c3
反应的能量变化
放出akJ
吸收bkJ
吸收ckJ
体系压强(Pa)
p1
p2
p3
反应物转化率
α1
α2
α3
下列说法不正确的是( )
A.c1=c2 B.a+b=92.4
C.2p2=p3D.α2>α3
解析:
选C 甲投入1molN2、3molH2,乙容器投入2molNH3,恒温恒容条件下,甲容器与乙容器是等效平衡,c1=c2,a+b=92.4,A、B正确;丙容器反应物投入4molNH3,是乙的二倍,若平衡不移动,丙中压强为乙的二倍,由于丙中相当于增大压强,平衡正向移动,氨气的转化率α2>α3,丙中压强减小,小于乙的2倍,即2p2>p3,C不正确,D正确。
3.(2018·哈尔滨第三中学质检)如图所示,甲容器容积固定不变,乙容器有可移动的活塞。
甲中充入2molSO2和1molO2,乙中充入4molSO3和1molHe,在恒定温度和相同的催化剂条件下,发生反应:
2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)。
下列有关说法正确的是( )
A.若活塞固定在6处不动,达平衡时甲、乙两容器中的压强:
p乙=p甲
B.若活塞固定在3处不动,达平衡时甲、乙两容器中SO3的浓度:
c(SO3)乙>2c(SO3)甲
C.若活塞固定在3处不动,达平衡时甲、乙两容器中SO2的体积分数:
φ(SO2)乙>2φ(SO2)甲
D.若活塞固定在7处不动,达平衡时两容器中SO3的物质的量分数相等
解析:
选B 4molSO3就相当于是4molSO2和2molO2。
若活塞固定在6处不动,甲、乙两容器属于等效平衡,但是乙中有1mol氦气,压强大于甲的压强,A不正确;如果活塞固定在3处不动,则甲和乙中的容积是相同的,由于乙中压强比甲的压强大,平衡逆向移动,则平衡时c(SO3)乙>2c(SO3)甲,φ(SO2)乙<φ(SO2)甲,故B正确,C不正确;如果活塞固定在7处不动,由于乙中还含有1molHe,则相当于降低压强,平衡向正反应方向移动,两容器中SO3的物质的量分数不相等,D不正确。
4.在甲、乙、丙三个不同密闭容器中按不同方式投料,一定条件下发生反应(起始温度和起始体积相同):
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,相关数据如下表所示:
容器
甲
乙
丙
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 深化 应用 等效 平衡 模板 化学平衡 难题