等效平衡专题
等效平衡的含义:
在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下,起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后,任何相同组分的分数(体积、物质的量)均相等,这样的化学平衡互称为等效平衡。同一平衡是等效平衡的特例。
例如:将a mol的SO2与b mol 的O2充入一密闭容器中。
(一)恒温恒容(该反应的ΔV≠0)时,随着反应的进行,由于气体物质的总物质的量要发生了变化,所以压强也发生了变化。反应Ⅰ、Ⅱ达平衡时,SO3的物质的量都为c mol,SO3、SO2、O2的物质的量分数、物质的量在Ⅰ、Ⅱ两种情况下都相同,所以,Ⅰ、Ⅱ是等效的。
实际上Ⅰ、Ⅱ两种情况下,密闭容器中的n(S)=a mol,n(O)=2a +2bmol,根据原子守恒原理,只要满足起始时密闭容器中S、O原子的物质的量相等,不论反应是从正反应开始还是从逆反应开始,达到平衡时的结果与Ⅰ、Ⅱ一样,这样的起始状态有多种。我们可以建立概念模型Ⅲ,x、y、z的数学关系为:x+z=a(S原子守恒),2x+2y+3z=2a+2b(氧原子守恒)。
解题秘籍:将任一起始状态下产物的物质的量(或物质的量浓度)归零后,反应物的物质的量(或物质的量浓度)分别与已知起始状态的完全相同。如果已知起始状态产物的物质的量(或物质的量浓度)不为0,一定要先归零。即量相同。
(一)恒温恒容,ΔV≠0 2SO2(g) + O2¬(g) 2SO3(g)
反应发生过程中,体积不变,体系的压强要改变。反应前后气体物质的总物质的量之比与反应前后气体的压强比相等:
Ⅰ
反应从正反应开始,产物的起始浓度为0。 n0(mol) a b 0
Δn(mol) c
c
n平(mol) a-c b-
c
Ⅱ
反应从逆反应开始,反应物的起始浓度为0。 n0(mol) 0.5a b-0.25a 0.5a
Δn(mol) 0.5a-c
0.5a-c
n平(mol) a-c
c
Ⅲ
从任一时刻开始。产物的物质的量归0后与Ⅰ相等。 任意起始状态 x y z
逆移z归0 x+z y+
0
对于一些用代号表示的化学反应(ΔV≠0),如A2(g)+3B2(g) 2AB3(g),原子守恒原理应用不上,只能将任意起始状态产物的物质的量或物质的量浓度归0,再与已知起始状态比较,如果相同,则属于等效平衡,否则不是。
恒温恒容,ΔV≠0 A2(g)+3B2(g) 2AB3(g)
如果b=3a,则2与1是等效平衡,如果3与1是等效平衡,则(x+ )=a,(y+ )=b。
1 a b 0
2 0 0 2a
3 x y z
(二)恒温恒压(该反应的ΔV≠0)时,随着反应的进行,体系的体积发生变化,根据体积比等于物质的量比原理,如果反应Ⅰ达平衡时,n(SO3)=c mol,则反应Ⅱ达平衡时,n(SO3)=nc mol ,且