高考化学等效平衡解题技巧
高考化学等效平衡解题技巧

高考化学等效平衡解题技巧高考化学等效平稳解题技巧一、概念在一定条件(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,依旧从逆反应开始,在达到化学平稳状态时,任何相同组分的含量(体积分数、物质的量分数等)均相同,如此的化学平稳互称等效平稳(包括“相同的平稳状态”)。
概念的明白得:(1)外界条件相同:通常能够是①恒温、恒容,②恒温、恒压。
(2)“等效平稳”与“完全相同的平稳状态”不同:“完全相同的平稳状态”是指在达到平稳状态时,任何组分的物质的量分数(或体积分数)对应相等,同时反应的速率等也相同,但各组分的物质的量、浓度可能不同。
而“等效平稳”只要求平稳混合物中各组分的物质的量分数(或体积分数)对应相同,反应的速率、压强等能够不同(3)平稳状态只与始态有关,而与途径无关,(如:①不管反应从正反应方向开始,依旧从逆反应方向开始②投料是一次依旧分成几次③反应容器通过扩大—缩小或缩小—扩大的过程,)只要起始浓度相当,就达到相同的平稳状态。
二、等效平稳的分类在等效平稳中比较常见同时重要的类型要紧有以下三种:I类:恒温恒容下关于反应前后气体体积发生变化的反应来说(即△V ≠0的体系):等价转化后,对应各物质起始投料的物质的量与原平稳起始态相同。
II类:恒温恒容下关于反应前后气体体积没有变化的反应来说(即△V =0的体系):等价转化后,只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平稳起始态相同,两平稳等效。
III类:恒温恒压下关于气体体系等效转化后,只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平稳起始态相同,两平稳等效。
解题的关键,读题时注意勾画出这些条件,分清类别,用相应的方法求解。
我们常采纳“等价转换”的方法,分析和解决等效平稳问题三、例题解析I类:在恒温恒容下,关于化学反应前后气体体积发生变化的可逆反应,只改变起始加入物质的物质的量,假如通过可逆反应的化学计量数之比换算成化学方程式的同一边物质的物质的量与原平稳相同,则两平稳等效。
等效平衡的做题技巧

等效平衡的做题技巧“等效平衡”是化学平衡内容的重要知识点之一,但对这一知识点的学习、理解和应用,学生往往感到困难重重,难以把握其实质,更谈不上灵活运用了。
现将有关内容整理成文,以求对“等效平衡”的理解与应用有所突破。
一、“等效平衡”的概念1、内容:同一可逆反应在相同条件下,不论从正反应方向,还是从逆反应方向,或者中间状态投料起始,平衡后,只要反应混合物各组分的物质的量(或气体体积)分数对应等,这样的平衡互称“等效平衡”。
2、解析:(1)“等效平衡”不同于“完全相同的平衡状态”,它包括“完全相同的平衡状态”。
“完全相同的平衡状态”是指:平衡时,反应混合物各组分的物质的量(或气体体积)分数要对应相等,且两平衡的反应速率也相同。
“等效平衡”则只要求反应混合物各组分的物质的量(或气体体积)分数对应相同。
如:mA(g)+nB(g)⇋pC(g)+qD(g) ,当m+n=p+q 时,即反应前后气体总体积不变的可逆反应,达平衡后,改变压强,平衡不移动,反应混合物的物质的量(或气体体积)分数对应相同,所以二者为“等效平衡”。
但此平衡与原平衡速率不等,故不是“完全相同的平衡状态”。
(2)对于“同一可逆反应在相同条件下,不论从正反应方向,还是从逆反应方向,或者中间状态投料起始,在一定条件下平衡后,可为“等效平衡”,教材中指出:对于可逆反应: CO(g)+H2O(g)⇋CO2(g)+H2(g)实验证明在1L的密闭容器中,有催化剂存在的条件下加热到800℃,无论是充入0.01molCO和0.01molH2O,还是充入0.01molCO2和0.01molH2,反应都达到相同的平衡状态。
对于这一事实,我们也可从理论上推出,上述相同条件下的两种情况可表示如下:投料方式I: CO(g)+H2O(g)⇋CO2(g)+H2(g)起始投料(mol): 0.01 0.01 0 0平衡I(mol): 0.005 0.005 0.005 0.005投料方式II: CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)起始投料(mol): 0 0 0.01 0.01某时刻(mol): 0.005 0.005 0.005 0.005分析:相同条件下的投料方式II,反应向逆反应方向进行,假定某时刻容器内反应进行到CO2和H2都剩余0.005mol,则此时的逆反应速率与平衡I的逆反应速率相等。
人教版高中化学选修4《化学等效平衡解题技巧》讲义(含答案)

化学等效平衡解题技巧【知识一览】一、等效平衡概念: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,在达到化学平衡状态时,任何相同组分的百分含量....(体积分数、物质的量分数等)均相同,这样的化学平衡互称等效平衡。
概念的理解:(1)外界条件相同:通常可以是①恒温、恒容,②恒温、恒压。
(2)“等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同:“等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数(或体积分数)对应相同,反应的速率、压强等可以不同。
(3)平衡状态只与始态有关,而与途径无关,只要物料相当,就达到相同的平衡状态。
二、等效平衡的分类I类:恒温恒容下II类:恒温恒压下【高考热点题型探究】一、I类:在恒温恒容下:1.在一个固定体积的密闭容器中,加入2molA和1molB,发生反应:2A(气) + B(气)3C(气) + D(气)达到平衡时,C的浓度为Wmol/L,若维持容器体积和温度不变,按下列四种配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度仍为Wmol/L的是()A. 4molA+2molBB. 2molA+1molB+3molC+1molDC. 3molC+1molD+1molBD. 3molC+1molD2.在固定体积的密闭容器内,加入2mol A、1mol B,发生反应:A(气)+B(气)2C(气) 达到平衡时,的质量分数为W。
在相同(T、V)条件下,按下列情况充入物质达到平衡时C 的质量分数仍为W的是()A. 2mol CB. 3mol CC. 4mol A、2mol BD. 1mol A、2mol C3.在一个恒容的容器中充入2mol A和1mol B,发生反应2A(g)+B(g) x C(g),达到平衡后,C的体积分数为W%。
若维持容器中的容积和温度不变,按起始物质的量:A为0.6mol,B为0.3mol,C为1.4mol充入容器,达到平衡后,C的体积分数仍为W%,则x 的值为()A .只能为2B .只能为3C .可能是2,也可能是3D .无法确定4.在一定温度下,把2mol SO 2和1mol O 2通入一定容积的密闭容器中,发生如下反应,22O SO 2+3SO 2,当此反应进行到一定程度时反应混合物就处于化学平衡状态。
等效平衡问题及解题技巧

专题一、等效平衡问题1、定义:在相同条件下(定温定容或定温定压),对同一可逆反应,由于起始有关物质的量“相当”,无论从正反应开始还是从逆反应开始,均可达到平衡,且任何组分的含量(通常为百分含量)相同,这样的平衡互称为等效平衡。
2、等效平衡的类型及建立等效平衡的条件规律一: 恒.温.恒.容.条件下,对于任何....,如果..(无论反应前后气体分子数是否相同)可逆反应起始加入物质的物质的量不同,按化学方程式中的化学计量关系换算成同一方向的物质(即“一边倒”)后,各组分的物质的量与原平衡相同,则两平衡等效,平衡时,同种组分的体积分数、物质的量浓度、物质的量均相同(也可叫全等平衡)。
如: mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始①mmol nmol 0 0起始②0 0 pmol qmol上述两种情况投料不同,但是将②中投料“左边倒”后,四种物质的物质的量均同①相同, 因此两种情况可达到等效平衡,平衡时,同种组分(如A)的体积分数、物质的量浓度、物质的量均相同。
例1.在一固定体积的密闭容器中通入2molA和1molB发生反应2A(g)+B(g)3C(g)+D(g)反应达到平衡时,测得C的物质的量浓度为wmol/L.若维持容器的容积不变,按下列四种配比做起始浓度,达平衡后,C的浓度仍维持wmol/L的是()A、4molA+2molBB、2molA+1molB+3molC+1molDC、3molC+1molD+1molBD、3molC+1molD例2、在固定体积的密闭容器中,加入2molA,1molB,发生反应:A(g)+B(g)2C(g)达到平衡时,C的质量分数为ω%,在相同条件下按下列情况充入物质达到平衡时C的质量分数仍为ω%的是()A.2molCB.3molCC.4molA,2molBD.1mola,2molC例3、在一个固定体积的密闭容器中,保持一定浓度,进行以下反应:4A(g)+5B(g) 4C(g)+6D(g),已知加入4molA和5molB时,反应进行到一定程度时,反应混合物就处于平衡状态,现在该容器中,保持温度不变,令a,b,c,d分别代表初始加入的A,B,C,D的物质的量,如果a,b,c,d取不同的数值,它们必须满足一定关系,才能保证达到平衡时,反应混合物中几种物质的百分含量仍跟上述平衡时完全相同,请填写下列空白:(1)若a=0,b=0, 则c= ,d= .(2)若a=1,则b= ,c= ,d=(3)a,b,c,d取值必须满足的一般条件是(请用方程式表示,其中一个只含a和c,另一个只含b和c): , .规律二:恒温恒..(无论反应前后气体分子数是否相同)可逆反应....,如果...压.条件下,对于任何起始加入物质的物质的量不同,按化学方程式中的化学计量关系“一边倒”后, 各组分的物质的量之比与原平衡相同,则两平衡等效,平衡时,同种组分的体积分数、物质的量浓度相同,但物质的量不同。
高考化学常见题型解题技巧——化学平衡中的常见解题方法及思路(8)

化学平衡中的常见解题方法及思路有关化学平衡的知识,是高考考查的重点知识之一,掌握常见的平衡解题的一些方法及思路,将对解题起着事半功倍的效果。
最常见的几种解题方法和思路有如下几种:一、“开、转、平”法写出可逆反应到达平衡的过程中,各物质的开始、转化,平衡时的物质的量,然后据条件列方程即可。
例1X 、Y 、Z 为三种气体,把amolX 和bmolY 充入一密闭容器中,发生反应X+2Y2Z ,达到平衡时,若它们的物质的量满足n x +n y =n z ,则 Y 的转化率为 A 、%1005⨯+b a B 、%1005)(2⨯+b b a C 、%1005)(2⨯+b a D 、%1005⨯+a b a 解析:设在反应过程中,X 转化了kmol ,则 X + 2Y2Z开:amol bmol 0转:kmol 2kmol 2kmol平:(a -k )mol (b -2k )mol 2kmol据条件列出方程:a -k+b -2k=2k解得: k=5b a + 故Y 的转化率为=⨯+⋅%10052b b a %1005)(2⨯+b b a 选B 。
二、分割法将起始加入量不相同的两化学平衡可分割成相同的起始加入量,然后再并起来。
例 2 在相同条件下(T -500K ),有相同体积的甲、乙两容器,甲容器中充入1gSO 2和1gO 2,乙容器中充入2gSO 2和2gO 2下列叙述错误的是:A 、化学反应速率乙>甲B 、平衡后的浓度乙>甲C 、SO 2的转化率乙>甲D 、平衡后SO 2的体积分数乙>甲解析:将乙容器里的2gSO 2和2gO 2,可分割为两个1gSO 和1gO 2,然后分别充入与甲等体积的丙、丁两容器,这样甲、丙、丁三容器建立平衡的途径及平衡状态一样,而乙容器这时可看成丙、丁两容器合并起来,这其实就是一个加压的过程,故平衡2SO 2+O 2SO 3向正方向进行,所以乙中化学反应速率快,SO 2的转化率大,平衡后的浓度乙大,而平衡后的SO 2的体积分数乙中小。
化学平衡中常用的几种解题方法

化学平衡中常用的几种解题方法一.等价转化(等效平衡)法(一)等效平衡的概念和含义体积为1L的两个密闭容器中均发生反应:CO(g)+ H2O(g)≒CO2(g)+ H2(g),在一个容器中充入0.01molCO(g)和0.01molH2O(g),在另一个容器中充入0.01molCO2(g)和0.01molH2(g),在温度为800℃,均达到化学平衡。
恒温恒容 CO(g) + H2O(g) ≒ CO2(g) + H2(g)途径1:起始0.01mol 0.01mol 0 0平衡 0.004mol 0.004mol0.006mol 0.006mol 途径2:起始0 0 0.01mol 0.01mol 平衡 0.004mol0.004mol 0.006mol 0.006mol恒温恒压可逆反应N2(g)+3H2(g)≒2NH3(g)第一种投料开始1mol 3mol 0 平衡态Ⅰ第二种投料开始 1.5mol 4.5mol 1mol 平衡态Ⅱ在每个平衡状态中,NH3在平衡混合物中都有个百分含量,这两个百分含量在平衡Ⅰ和平衡Ⅱ中相等。
在相同条件下,同一可逆反应,不管从正反应开始,还是从逆反应开始或从正反应和逆反应同时开始达到平衡时,同种物质的百分含量....(体积分数、质量分数或物质的量分数)相同的化学平衡互称等效平衡,(二)建立等效平衡应满足的条件以及等效平衡的特征可逆反应mA(g)+nB(g)≒pC(g)第一种投料开始ab0 平衡态Ⅰ第二种投料开始xy z 平衡态Ⅱx+mz/p y+nz/p 0采用极限转化法,将两种不同起始投料,根据化学计量,转换成方程式同一边物质的用量. 第一种类型,恒温恒容条件,对于不等体积(反应前后气体化学计量数和不等)的可逆反应。
(1)建立等效平衡,两种起始投料应满足的条件:若同种物质的用量相等即x+mz/p=a 同时,y+nz/p=b,可逆反应达到的两个平衡属于等量平衡。
(2)其特点是:在这两个平衡中,同种物质的物质的量、浓度、百分含量对应相等(反应起始的温度等的,容积是等的,同种物质的浓度是等的)。
高考化学解题方法: 等效平衡解题技巧

化学:等效平衡解题技巧(I类)同T、V,△V≠0,建立等效平衡的条件是:反应物投料量相当。
1. 在一定温度下,把4molA气体和5molB气体通入一定容积的密闭容器里,发生以下反应:4A(g)+5B(g) 4C(g)+6D(g) 当此反应进行到一定程度时,反应混合物就处于化学平衡状态。
在该容器中,维持温度不变,令a、b、c、d分别代表初始加入A、B、C、D的物质的量(mol),如果a、b、c、d取不同的数值,它们必须满足一定关系,才能保证达到平衡时,反应混合物中几种物质的体积分数仍跟上述平衡时完全相同,请填写下列空白:(1)若a=0,b=0,则c= ,d= 。
(2)若a=1,则c= ,d= 。
(3)a、b、c、d取值必须满足的一般条件是(请用方程式表示,其中一个只含a和c,另一个只含b和c)2. 某温度下,在1L的密闭容器中加入1molN 2、3molH2,使反应N2+3H22NH3达到平衡,测得平衡混合气体中N2、3H2、NH3分别为0.6mol、1.8mol、0.8mol,维持温度和容器体积不变,令x、y、z代表初始加入的N2、H2、NH3的物质的量(mol)。
如果x、y、z取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证达到平衡时,反应混合物中三种气体的物质的量仍跟上述平衡时完全相同。
请填写下列空白:(1)若x=0,y=0,则z= 。
(2)若x=0.75,则y= ,z= 。
(3)x、y、z应满足的一般条件是(用含x、y、z的关系式表示)。
3. 在一定温度下,把2molSO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器里,发生如下反应:2SO+O22SO3,当此反应进行到一定程度时,反应混合物就处于化学平衡状态。
现在该容器中,维持温度不变,令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量(mol)。
如果a、b、c取不同的数值,它们必须满足一定的关系,才能保证达到平衡时,反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时完全相同,请填写下列空白:(1)若a=0,b=0,则c= 。
浅究高中化学等效平衡问题

浅究高中化学等效平衡问题等效平衡问题是高中化学平衡问题中的难点,近年来,在高考中时有出现,等效平衡问题包括的知识面广规律性强,考查方式灵活,试题变化多样,解题技巧性强,一直是学生们感到头痛的问题,本文就中学化学“等效平衡”问题规律和解题方法进行全面探究。
1 全等平衡和等效平衡(1)等同平衡(完全等效):在一定条件下可逆反应达到平衡状态后,对应各物质的物质的量相同的平衡是全等平衡。
理论依据:化学平衡的建立与途径无关,即条件相同时,平衡无论从正向建立,还是从逆向建立,或从双向建立,达到的平衡是等同的。
判断方法:“一边倒后”对应的物质的物质的量相同,即是全等平衡。
(2)等效平衡:“等效平衡”的含义是什么?指相同效果的平衡状态。
相同效果指的是什么?指达到平衡时,反应混合物中各组成成分的含量(体积分数、物质的量分数等)相等。
由此可见,全等平衡与等效平衡的区别在于,一者是完全相同的平衡,一者只是平衡混合物中同种物质的含量(体积分数或物质的量分数)相同的平衡。
由此可知,全等一定等效,但等效不一定全等。
2 在恒温恒容条件下规律和解决方法1:对于反应前后气体分子数改变的反应,要实现等效,必须是等同,即“一边倒后”对应物质的物质的量相同。
例:在恒定温度下,把2 molSO2和1 molO2通入容积固定的密闭容器中,发生如下反应,,反应达到平衡状态后,保持恒温恒容条件不变,令a、b、c分别代表初始时加入的的物质的量(mol),当a、b、c取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证达到平衡状态时,反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡完全相同。
回答下例问题:(1)若a=0,b=0,则c=__________________。
(2)若a=0.5,则b=____________________,c=_______________________。
(3)a、b、c的取值必须满足的一般条件是__________,____________。
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高考化学等效平衡解题技巧河南宏力学校张朝利一、概念在一定条件(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,在达到化学平衡状态时,任何相同组分的含量(体积分数、物质的量分数等)均相同,这样的化学平衡互称等效平衡(包括“相同的平衡状态”)。
概念的理解:(1)外界条件相同:通常可以是①恒温、恒容,②恒温、恒压。
(2)“等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同:“完全相同的平衡状态”是指在达到平衡状态时,任何组分的物质的量分数(或体积分数)对应相等,并且反应的速率等也相同,但各组分的物质的量、浓度可能不同。
而“等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数(或体积分数)对应相同,反应的速率、压强等可以不同。
(3)平衡状态只与始态有关,而与途径无关,(如:①无论反应从正反应方向开始,还是从逆反应方向开始②投料是一次还是分成几次③反应容器经过扩大—缩小或缩小—扩大的过程,)只要起始浓度相当,就达到相同的平衡状态。
二、等效平衡的分类在等效平衡中比较常见并且重要的类型主要有以下三种:I类:恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说(即△V≠0的体系):等价转化后,对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同。
II类:恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应来说(即△V=0的体系):等价转化后,只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡起始态相同,两平衡等效。
III类:恒温恒压下对于气体体系等效转化后,只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡起始态相同,两平衡等效。
解题的关键,读题时注意勾画出这些条件,分清类别,用相应的方法求解。
我们常采用“等价转换”的方法,分析和解决等效平衡问题三、例题解析I类:在恒温恒容下,对于化学反应前后气体体积发生变化的可逆反应,只改变起始加入物质的物质的量,如果通过可逆反应的化学计量数之比换算成化学方程式的同一边物质的物质的量与原平衡相同,则两平衡等效。
例1:在一定温度下,把2 mol SO2和1 mol O2通入一定容积的密闭容器中,发生如下反应,,当此反应进行到一定程度时反应混合物就处于化学平衡状态。
现在该容器中维持温度不变,令a、b、c分别代表初始时加入的的物质的量(mol),如果a、b、c取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证达到平衡状态时,反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡完全相同。
请填空:(1)若a=0,b=0,则c=___________。
(2)若a=0.5,则b=___________,c=___________。
(3)a、b、c的取值必须满足的一般条件是___________,___________。
(请用两个方程式表示,其中一个只含a和c,另一个只含b和c)解析:通过化学方程式:可以看出,这是一个化学反应前后气体分子数不等的可逆反应,在定温、定容下建立的同一化学平衡状态。
起始时,无论怎样改变的物质的量,使化学反应从正反应开始,还是从逆反应开始,或者从正、逆反应同时开始,它们所建立起来的化学平衡状态的效果是完全相同的,即它们之间存在等效平衡关系。
我们常采用“等价转换”的方法,分析和解决等效平衡问题。
(1)若a=0,b=0,这说明反应是从逆反应开始,通过化学方程式可以看出,反应从2 mol SO3开始,通过反应的化学计量数之比换算成和的物质的量(即等价转换),恰好跟反应从2 mol SO2和1 mol O2的混合物开始是等效的,故c=2。
(2)由于a=0.5<2,这表示反应从正、逆反应同时开始,通过化学方程式可以看出,要使0.5 mol SO2反应需要同时加入0.25 mol O2才能进行,通过反应的化学计量数之比换算成SO3的物质的量(即等价转换)与0.5 mol SO3是等效的,这时若再加入1.5 mol SO3就与起始时加入2 mol SO3是等效的,通过等价转换可知也与起始时加入2 mol SO2和1 mol O2是等效的。
故b=0.25,c=1.5。
(3)题中要求2 mol SO2和1 mol O2要与a mol SO2、b mol O2和c mol SO3建立等效平衡。
由化学方程式可知,c mol SO3等价转换后与c mol SO2和等效,即是说,和与a mol SO2、b mol O2和c mol SO3等效,那么也就是与2 mol SO2和1 mol O2等效。
故有。
II类:在恒温恒容下,对于反应前后气体体积不变的可逆反应,只要反应物(或生成物)的物质的量之比与原平衡相同,则两平衡等效。
例2:在一个固定容积的密闭容器中,保持一定的温度进行以下反应:已知加入1 mol H2和2 mol Br2时,达到平衡后生成a mol HBr(见下表已知项),在相同条件下,且保持平衡时各组分的体积分数不变,对下列编号①~③的状态,填写下表中的空白。
解析:在定温、定容下,建立起化学平衡状态,从化学方程式可以看出,这是一个化学反应前后气体分子数相等的可逆反应。
根据“等价转换”法,通过反应的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量之比与原平衡相同,则达到平衡后与原平衡等效。
①因为标准项中n(起始):n(起始):n(HBr平衡)=1:2:a,将n(H2起始)=2 mol,n(Br2起始)=4 mol,代入上式得n(HBr平衡)=2a。
②参照标准项可知,n(HBr平衡)=0.5a mol,需要n(H2起始)=0.5 mol,n(Br2起始)=1 mol,n(HBr起始)=0 mol。
而现在的起始状态,已有1 mol HBr,通过等价转换以后,就相当于起始时有0.5 mol H2和0.5 mol Br2的混合物,为使n(H2起始):n(Br2起始)=1:2,则需要再加入0.5 mol Br2就可以达到了。
故起始时H2和Br2的物质的量应为0 mol和0.5 mol。
③设起始时HBr的物质的量为x mol,转换成H2和Br2后,则H2和Br2的总量分别为()mol和()mol,根据,解得。
设平衡时HBr的物质的量为y mol,则有,解得。
III类:在恒温恒压下,改变起始时加入物质的物质的量,只要按化学计量数之比换算成化学方程式的同一边物质的物质的量之比与原平衡相同,达到平衡状态后与原平衡等效。
例3:如图所示,在一定温度下,把2体积N2和6体积H2通入一个带有活塞的容积可变的容器中,活塞的一端与大气相通,容器中发生以下反应:(正反应放热),若反应达到平衡后,测得混合气体的体积为7体积。
据此回答下列问题:(1)保持上述反应温度不变,设a、b、c分别代表初始加入的N2、H2和NH3的体积,如果反应达到平衡后混合气体中各气体的体积分数仍与上述平衡相同,那么:①若a=1,c=2,则b=_________。
在此情况下,反应起始时将向_________(填“正”或“逆”)反应方向进行。
②若需规定起始时反应向逆反应方向进行,则c的取值范围是_________。
(2)在上述装置中,若需控制平衡后混合气体为6.5体积,则可采取的措施是_________,原因是_________。
解析:(1)①化学反应:在定温、定压下进行,要使平衡状态与原平衡状态等效,只要起始时就可以达到。
已知起始时各物质的体积分别为1体积N2、b体积H2和2体积。
根据“等价转换”法,将2体积通过反应的化学计量数之比换算成和的体积,则相当于起始时有(1+1)体积和(b+3)体积,它们的比值为,解得b=3。
因反应前混合气体为8体积,反应后混合气体为7体积,体积差为1体积,由差量法可解出平衡时为1体积;而在起始时,的体积为c=2体积,比平衡状态时大,为达到同一平衡状态,的体积必须减小,所以平衡逆向移动。
②若需让反应逆向进行,由上述①所求出的平衡时的体积为1可知,的体积必须大于1,最大值则为2体积和6体积完全反应时产生的的体积,即为4体积,则。
(2)由6.5<7可知,上述平衡应向体积缩小的方向移动,亦即向放热方向移动,所以采取降温措施。
例4:(一)恒温、恒压下,在一个容积可变的容器中发生如下反应:(1)若开始时放入1 mol A和1 mol B,达到平衡后,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3 mol B,达到平衡后,生成C的物质的量为_________mol。
(3)若开始时放入x mol A、2 mol B和1 mol C,达到平衡后,A和C的物质的量分别为y mol和3a mol,则x=________,y=________。
平衡时,B的物质的量________(填编号)。
(甲)大于2 mol (乙)等于2 mol (丙)小于2 mol (丁)可能大于、等于或小于2 mol(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3 mol C,待再次达到平衡后,C的物质的量分数是___________。
(二)若维持温度不变,在一个与(一)反应前起始体积相同,且容积固定的容器中发生上述反应。
(5)开始时放入1 mol A和1 mol B到达平衡后生成b mol C。
将b与(1)小题中的a进行比较__________(填编号)。
(甲)a>b(乙)a<b(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:(一)(1)由反应知,反应达平衡后,若有a mol C生成,则必有a mol A物质消耗,此时剩余A的物质的量为(1-a)mol。
(2)在恒温、恒压下,若投放3 mol A和3 mol B,则所占有的体积为(1)中的3倍。
由于A、B的投放比例与(1)相同,故平衡时与(1)等效,而C的物质的量为3a mol。
(3)由于达到平衡时C的物质的量为3a mol,故此平衡状态与(2)完全相同。
若把C的物质的量完全转化为A和B,A、B的物质的量应与(2)完全相等。
起始(mol): x 2 1将C转化为A、B(mol): x+1 2+1 0平衡时(mol): y 3-3a 3a据题意有:,解得;,解得y=3-3a。
通过上述可知,平衡时B的物质的量为(3-3a)mol,由于该反应起始时投放的物质为A、B、C均有,即从中间状态开始达到平衡,故平衡可能向左、向右或不移动,也即3a可能大于、小于或等于1(不移动时,),故(3)中B的物质的量应为(丁)。
(4)在(3)的平衡中,再加入3mol C,所达到的平衡状态与(1)、(2)、(3)皆为等效状态,通过(1)可求出C的物质的量分数为,也就是在(3)的平衡状态时C的物质的量分数。
(二)(5)因此时容器的容积不变,而(1)中容器的容积缩小,(5)小题中容器相当于在(1)的基础上减压,则平衡逆向移动,故反应达到平衡后a>b,即应填(甲)。