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ス赜诘刃平衡的若干问题及其解决途径
“等效平衡”是指在相同条件下的同一可逆反应里,建立的两个或多个化学平衡中,各同种物质的含量相同,这些化学平衡均属等效平衡(包括“等同平衡”),其核心是“各同种物质的含量相同”。 “等效平衡”常见的有恒温恒压和恒温恒容两种情形,其口诀可概括为:等压比相等;等容量相等,但若系(气体系数)不变,可为比相等【三种情况前提:等T】。
[例题1]在一恒温恒压密闭容器中,A、B气体可建立如下平衡: 2A(g)+2B(g) C(g)+3D(g)现分别从两条途径建立平衡:Ⅰ. A、B的起始量均为2mol;Ⅱ. C、D的起始量分别为2mol和6mol。下列叙述正确的是:-----------------------------(AC)A、Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到平衡时,体系内混合气体的百分组成相同B、Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到平衡时,体系内混合气体的百分组成不同C、达到平衡时,途径Ⅰ的 和途径Ⅱ体系内混合气体平均相对分子质量相同D、达到平衡时,途径Ⅰ的气体密度为途径Ⅱ密度的1/2解析:化学平衡的建立与反应途径无关,Ⅱ可等同于A、B的起始量均为4mol的情形(将Ⅱ进行极值转换2molC和6molD完全反应转化为4molA,4molB)。
加入2molA,2molB体积为VL,恒温恒压时,再加入2molA,2molB体积则变为2VL,可见,A、B的起始量均为4mol时就相当于是两个A、B的起始量均为2mol在同等条件下的叠加,平衡时,各同种物的浓度相同,转化率相同,平均摩尔质量和密度也相同。
结论:对于气体,在相同温度下,各物质的量等比例增大(或缩小),又压强不变,则体积等比例增大(或缩小),各物质的量浓度不变,两平衡等效。
[例题2]如维持温度不变,在一容积不变的容器中加入2molSO2,1molO2,发生下列反应:2SO2 (g) +O2(g) 2SO3(g),若平衡时,SO3的物质的量浓度为a mol/L。如果改变开始时的投料情况,并用a表示SO2的物质的量;b表示O2的物质的量;c表示SO3的物质的量,但是仍然要求平衡时SO3的物质的量浓度为a mol/L,则填写下列空格:⑴若a=0,b=0,则c=_______;
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对于等容,物质的量等比例缩小(或增大),压强变化,如果气体系数反应前后相等,平衡不移动,则仍为等效平衡。
(2)先极值转换,再用比例计算。
H2(g) + Br2(g) 2HBr(g)
始 x y 1
变 0.5 0.5 1 (极值转换)
始′ x +0.5 y +0.5 0
则有 x +0.5=0.5 ,y +0.5=1 (和①为等同平衡,等同平衡必为量相等)
∴ x=0, y=0.5
(3)设起始状态时HBr的物质的量为x,平衡时HBr的物质的量为y,
H2(g) + Br2(g) 2HBr(g)
始 n m x
变 0.5x 0.5x x (极值转换)
始′ n+0.5x m+0.5x 0
变′ 0.5y 0.5y y
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