等效平衡
概念是解題的基石.只有深入理解概念的內涵和外延,才能在解題中觸類旁通,遊刃有餘.人教版教材對等效平衡概念是這樣表述的:“實驗證明,如果不是從CO和H2O(g)開始反應,而是各取0.01molCO2和0.01molH2,以相同的條件進行反應,生成CO和H2O(g),當達到化學平衡狀態時,反應混合物裡CO、H2O(g)、CO2、H2各為0.005mol,其組成與前者完全相同(人教版教材第二冊(必修加選修)第38頁第四段).”這段文字說明了,化學平衡狀態的達到與化學反應途徑無關.即在相同的條件下,可逆反應無論從正反應開始還是從逆反應開始,還是從既有反應物又有生成物開始,達到的化學平衡狀態是相同的,平衡混合物中各組成物質的百分含量保持不變,也就是等效平衡. 由上敘述可知,相同平衡、相似平衡和等效平衡是不同的,相同平衡是指有關同一平衡狀態的一類計算,相似平衡是指幾個不同但有著比值關係的平衡的一類計算,而等效平衡則是利用平衡等效來解題的一種思維方式和解題方法.
編輯本段條件
建立相同平衡或相似平衡與外界條件有關,一是恆溫恆容,二是恆溫恆壓.
①在恆溫、恆容下
(方程式前後係數之比不同時)只要能使各物質的初始物質的量分別相等,就可以建立相同平衡.兩個平衡的所有對應平衡量(包括正逆反應速率、各組分的物質的量分數、物質的量濃度、氣體體積分數、質量分數等)完全相等. (方程式前後係數之比相同時)只要能使各物質初始物質的量之比相等就可以建立相似平衡.即兩平衡的關係是相等關係.兩平衡中各組分的物質的量分數、氣體體積分數、質量分數、各反應物的轉化率等對應相等;而兩平衡中的正逆反應速率、各組分平衡時的物質的量及物質的量濃度等對應成比例.
②在恆溫、恆壓下
只要使各物質初始濃度對應成比例即可建立相似平衡.即兩平衡的關係是相似關係.兩平衡中各組分平衡時的物質的量濃度、物質的量分數、氣體體積分數、質量分數、各反應物的轉化率等對應相等;兩平衡中正與正,逆與逆速率各自對應成比例;而兩平衡中各物質平衡時的物質的量 反應容器的體積 等對應成比例. 若實在無法理解 則可以藉助理想氣體狀態方程考慮 PV=nRT P:壓強 V:體積 n:物質的量 R:普適常量 T:熱力學溫度
編輯本段等效平衡狀態的分類和判斷:
(1)恆溫恆容下,改變起始加入物質的物質的量,如透過可逆反應的化學計量數換算成同一半邊的物質的物質的量與原平衡相等,則達平衡後與原平衡等效 (2)恆溫恆容下,對於反應前後都是氣體且物質的量相等的可逆反應,改變起始加入物質的物質的量,只要按化學計量數,換算成同一半邊的物質的量之比與原平衡相同,則達平衡後與原平衡等效 (3)恆溫恆壓下,改變起始加入物質的物質的量,只要按化學計量數,換算成同一半邊的物質的物質的量之比與原平衡相同,則達平衡後與原平衡等效
編輯本段注意事項:
1、平衡等效,轉化率不一定相同
①若是從不同方向建立的等效平衡,物質的轉化率一定不同.如在某溫度下的密閉定容容器中發生反應2M(g)+ N(g)=2E(g),若起始時充入2molE,達到平衡時氣體的壓強比起始時增大了20%,則E的轉化率是40%;若開始時充入2molM和1molN,達到平衡後,M的轉化率是60%. ②若是從一個方向建立的等效平衡,物質的轉化率相同.如恆溫恆壓容器中發生反應2E(g) =2M(g)+ N(g),若起始時充入2molE,達到平衡時M的物質的量為0.8mol,則E的轉化率是40%;若開始時充入4molE,達到平衡後M的物質的量為1.6mol,則E的轉化率仍為40%.
2、平衡等效,各組分的物質的量不一定相同
①原料一邊倒後,對應量與起始量相等的等效平衡,平衡時各組分的物質的量相等. ②原料一邊倒後,對應量與起始量不相等(它們的比不等於1)的等效平衡,平衡時各組分的物質的量不相等,但各組分的物質的量分數相等. 等效平衡問題由於其涵蓋的知識豐富,考察方式靈活,對思維能力的要求高,一直是同學們在學習和複習“化學平衡”這一部分內容時最大的難點.近年來,沉寂了多年的等效平衡問題在高考中再度升溫,成為考察學生綜合思維能力的重點內容,這一特點在2003年和2005年各地的高考題中體現得尤為明顯.很多同學們在接觸到這一問題時,往往有一種恐懼感,信心不足,未戰先退.實際上,只要將等效平衡概念理解清楚,加以深入的研究,完全可以找到屢試不爽的解題方法. 等效平衡問題的解答,關鍵在於判斷題設條件是否是等效平衡狀態,以及是哪種等效平衡狀態.要對以上問題進行準確的判斷,就需要牢牢把握概念的實質,認真辨析.明確了各種條件下達到等效平衡的條件,利用極限法進行轉換,等效平衡問題就能迎刃而解了.
編輯本段分類
等效平衡的外延是它的分類,即不同型別的等效平衡以及其前提條件,這在具體的解題過程中有更廣泛的應用.等效平衡可分為三種類型: I類:恆溫恆容下對於反應前後氣體體積發生變化的反應來說(即△V≠0的體系):等價轉化後,對應各物質起始投料的物質的量與原平衡起始態相同. II類:恆溫恆容下對於反應前後氣體體積沒有變化的反應來說(即△V=0的體系):等價轉化後,只要反應物(或生成物)的物質的量的比例與原平衡起始態相同,兩平衡等效. III類:恆溫恆壓下對於氣體體系等效轉化後,只要反應物(或生成物)的物質的量的比例與原平衡起始態相同,兩平衡等效.
等效平衡
概念是解題的基石.只有深入理解概念的內涵和外延,才能在解題中觸類旁通,遊刃有餘.人教版教材對等效平衡概念是這樣表述的:“實驗證明,如果不是從CO和H2O(g)開始反應,而是各取0.01molCO2和0.01molH2,以相同的條件進行反應,生成CO和H2O(g),當達到化學平衡狀態時,反應混合物裡CO、H2O(g)、CO2、H2各為0.005mol,其組成與前者完全相同(人教版教材第二冊(必修加選修)第38頁第四段).”這段文字說明了,化學平衡狀態的達到與化學反應途徑無關.即在相同的條件下,可逆反應無論從正反應開始還是從逆反應開始,還是從既有反應物又有生成物開始,達到的化學平衡狀態是相同的,平衡混合物中各組成物質的百分含量保持不變,也就是等效平衡. 由上敘述可知,相同平衡、相似平衡和等效平衡是不同的,相同平衡是指有關同一平衡狀態的一類計算,相似平衡是指幾個不同但有著比值關係的平衡的一類計算,而等效平衡則是利用平衡等效來解題的一種思維方式和解題方法.
編輯本段條件
建立相同平衡或相似平衡與外界條件有關,一是恆溫恆容,二是恆溫恆壓.
①在恆溫、恆容下
(方程式前後係數之比不同時)只要能使各物質的初始物質的量分別相等,就可以建立相同平衡.兩個平衡的所有對應平衡量(包括正逆反應速率、各組分的物質的量分數、物質的量濃度、氣體體積分數、質量分數等)完全相等. (方程式前後係數之比相同時)只要能使各物質初始物質的量之比相等就可以建立相似平衡.即兩平衡的關係是相等關係.兩平衡中各組分的物質的量分數、氣體體積分數、質量分數、各反應物的轉化率等對應相等;而兩平衡中的正逆反應速率、各組分平衡時的物質的量及物質的量濃度等對應成比例.
②在恆溫、恆壓下
只要使各物質初始濃度對應成比例即可建立相似平衡.即兩平衡的關係是相似關係.兩平衡中各組分平衡時的物質的量濃度、物質的量分數、氣體體積分數、質量分數、各反應物的轉化率等對應相等;兩平衡中正與正,逆與逆速率各自對應成比例;而兩平衡中各物質平衡時的物質的量 反應容器的體積 等對應成比例. 若實在無法理解 則可以藉助理想氣體狀態方程考慮 PV=nRT P:壓強 V:體積 n:物質的量 R:普適常量 T:熱力學溫度
編輯本段等效平衡狀態的分類和判斷:
(1)恆溫恆容下,改變起始加入物質的物質的量,如透過可逆反應的化學計量數換算成同一半邊的物質的物質的量與原平衡相等,則達平衡後與原平衡等效 (2)恆溫恆容下,對於反應前後都是氣體且物質的量相等的可逆反應,改變起始加入物質的物質的量,只要按化學計量數,換算成同一半邊的物質的量之比與原平衡相同,則達平衡後與原平衡等效 (3)恆溫恆壓下,改變起始加入物質的物質的量,只要按化學計量數,換算成同一半邊的物質的物質的量之比與原平衡相同,則達平衡後與原平衡等效
編輯本段注意事項:
1、平衡等效,轉化率不一定相同
①若是從不同方向建立的等效平衡,物質的轉化率一定不同.如在某溫度下的密閉定容容器中發生反應2M(g)+ N(g)=2E(g),若起始時充入2molE,達到平衡時氣體的壓強比起始時增大了20%,則E的轉化率是40%;若開始時充入2molM和1molN,達到平衡後,M的轉化率是60%. ②若是從一個方向建立的等效平衡,物質的轉化率相同.如恆溫恆壓容器中發生反應2E(g) =2M(g)+ N(g),若起始時充入2molE,達到平衡時M的物質的量為0.8mol,則E的轉化率是40%;若開始時充入4molE,達到平衡後M的物質的量為1.6mol,則E的轉化率仍為40%.
2、平衡等效,各組分的物質的量不一定相同
①原料一邊倒後,對應量與起始量相等的等效平衡,平衡時各組分的物質的量相等. ②原料一邊倒後,對應量與起始量不相等(它們的比不等於1)的等效平衡,平衡時各組分的物質的量不相等,但各組分的物質的量分數相等. 等效平衡問題由於其涵蓋的知識豐富,考察方式靈活,對思維能力的要求高,一直是同學們在學習和複習“化學平衡”這一部分內容時最大的難點.近年來,沉寂了多年的等效平衡問題在高考中再度升溫,成為考察學生綜合思維能力的重點內容,這一特點在2003年和2005年各地的高考題中體現得尤為明顯.很多同學們在接觸到這一問題時,往往有一種恐懼感,信心不足,未戰先退.實際上,只要將等效平衡概念理解清楚,加以深入的研究,完全可以找到屢試不爽的解題方法. 等效平衡問題的解答,關鍵在於判斷題設條件是否是等效平衡狀態,以及是哪種等效平衡狀態.要對以上問題進行準確的判斷,就需要牢牢把握概念的實質,認真辨析.明確了各種條件下達到等效平衡的條件,利用極限法進行轉換,等效平衡問題就能迎刃而解了.
編輯本段分類
等效平衡的外延是它的分類,即不同型別的等效平衡以及其前提條件,這在具體的解題過程中有更廣泛的應用.等效平衡可分為三種類型: I類:恆溫恆容下對於反應前後氣體體積發生變化的反應來說(即△V≠0的體系):等價轉化後,對應各物質起始投料的物質的量與原平衡起始態相同. II類:恆溫恆容下對於反應前後氣體體積沒有變化的反應來說(即△V=0的體系):等價轉化後,只要反應物(或生成物)的物質的量的比例與原平衡起始態相同,兩平衡等效. III類:恆溫恆壓下對於氣體體系等效轉化後,只要反應物(或生成物)的物質的量的比例與原平衡起始態相同,兩平衡等效.