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等效平衡原理和等效平衡规律
一,等效平衡原理
相同条件下,同一可逆反应体系,不管从正反应开始,还是从逆反应开始,只要按反应方程式中的化学计量数之比投入反应物或生成物,建立起的平衡状态都是相同的,这就是所谓等效平衡原理.
由于化学平衡状态与条件有关,而与建立平衡的途径无关.因而,同一可逆反应,从不同的状态开始,只要达到平衡时条件(温度,浓度,压强等)完全相同,则可形成等效平衡.
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 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
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只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.
②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)的物质的量的比值与原平衡相同,则两平衡等效.
③在恒温,恒压下,改变起始时加入物质的物质的量,只要按化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相同,则达平衡后与原平衡等效.反之,等效平衡时,物质的量之比与原建立平衡时相同.
例题,【2003年江苏高考试题】恒温,恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下反应:
A(g)+B(g) C(g)
(1)若开始时放入1 mol A和1 mol B,到达平衡后,生成a mol C,这时A的物质的量为 mol.
(2)若开始时放入3 mol A和3mol B ,到达平衡后,生成C的物质的量
为 mol.
(3)若开始时放入x molA,2molB和1molC,到达平衡后,A和C的物质的量分别是y mol和3a mol,则x= mol,y= mol.
平衡时,B的物质的量 (选填一个编号)
(A)大于2 mol (B)等于2 mol
(C)小于2mol (D)可能大于,等于或小于2mol
作出判断的理由是 .
(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3mol C,待再次到达平衡后,C的物质的量分数是 .
(5)若维持温度不变,在一个与(1)反应前起始体积相同,且容积固定的容器中发生上述反应.开始时放入1mol A和1molB到达平衡后生成b mol C.将b与(1)小题中的a进行比较 (选填一个编号).
(甲)ab (丙)a=b (丁)不能比较a和b的大小
作出此判断的理由是 .
解析 恒温恒压下,只要A和B的投入量与起始成比例,则A,B,C的百分含量均不变,平衡时各物质的量和开始成比例,据此(1),(2),(3),(4)问很容易作答;当改变条件,使成为恒温恒容时,由于该反应是一分子数目减少的反应,随着反应的进行,容器内的压强在减少,(5)相对于(1)而言,可以等效看成(1)达到平衡后,再将容器体积扩大,则平衡向左移动,C的百分含量降低,故b1,B的物质的量小于2mol;若3a=1,B的物质的量等于2mol;若3ab.
训练题:
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
2,在一定温度下,向密闭容器中充入1.0molN2和3.0molH2,反应达到平衡时测得NH3的物质的量为0.6mol.若在该容器中开始时充入2.0 molN2和6.0molH2,则平衡时NH3的物质的量为 ( )
A,若为定容容器,n(NH3)=1.2mol B,若为定容容器,n(NH3)>1.2mol
C,若为定压容器,n(NH3)=1.2mol D,若为定压容器,n(NH3)<1.2mol
3,在等温,等容条件下,有下列气体反应2A(g)+2B(g) C(g)+3D(g)现分别从两条途径建立平衡:I.A,B的起始浓度均为2mol/L II.C,D的起始浓度分别为2mol/L 和6mol/L,下列叙述正确的是 ( )
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I途径的v(A)等于II途径的v(A)
D,达到平衡后,I途径混合气体密度为II途径混合气体密度的二分之一
4,体积相同的甲,乙两个容器中,分别都充有等物质的量的SO2和O2,在相同温度下发生反应:2SO2+O2 2SO3,并达到平衡.在这过程中,甲容器保持体积不变,乙容器保持压强不变,若甲容器中SO2的转化率为p%,则乙容器中SO2的转化率 ( )
A,等于p% B,大于p% C,小于p% D,无法判断
5,某温度下,在一容积可变的容器中,反应2A(g)+B(g) 2C(g)达到平衡时,A,B 和C的物质的量分别是4mol,2mol和4mol.保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整,可使平衡右移的是 ( )
A,均减半 B,均加倍 C,均增加1mol D,均减少1mol
6,将2molA和1molB充入一个密闭容器中,在一定条件下发生:2A(g)+B(g)
xC(g)达到平衡,测得C的物质的量分数为c%;若开始充入容器中的是0.6molA,0.3molB和1.4molC, 达平衡时C的物质的量分数仍为c%,则x
的值可能为 ( )
A,2 B,3 C,4 D,5
7,在一个固定体积的密闭容器中,保持一定温度,进行以下反应: H2(g)+Br2(g) 2HBr(g),已知加入1molH2和2molBr2时,达到平衡后生成amolHBr(见下表"已知项").在相同条件下,且保持平衡时各组分的百分含量不变,
对下列编号(1)-(3)的状态,填写表中空白:
编号
起始状态(mol)
平衡时HBr的
物质的量(mol)
H2
Br2
HBr
已知
1
2
0
a
(1)
2
4
0
(2)
1
0.5a
(3)
m
n(n≥2m)
参考答案: 1,C 2,BC 3,AD 4,B 5,C 6,AB
7,(1)2a (2)0 0.5 (3)2n-4m (n-m)a
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