等效平衡及应用--知识点总结文档格式.docx
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①正向建立;
②逆向建立;
③从中间某状态建立;
④反应物分批加入。
对不同的起始状态,通常假定反应沿某一方向进行到底,将所得物质的量与标准状态比较,规律如下:
(1)反应前后气体体积之和不等的可逆反应,如2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),恒温、恒容投料相同,或恒温、恒压投料成比例,即为等效平衡。
(2)反应前后气体体积之和相等的可逆反应,如2HI(g)I2(g)+H2(g),恒温、恒容或恒温、恒压,两种情况均是投料成比例,即为等效平衡。
(1)对于恒温、恒容条件下的体积可变的反应
如果按化学方程式中的化学计量关系转化为同一半边的物质,其物质的量与对应组分的起始加入量相同,则建立的化学平衡状态是等效的,如常温、常压下的可逆反应:
2SO2 + O2 2SO3
①2mol1mol0mol
②0mol0mol2mol
③0.5mol0.25mol1.5mol
上述三种配比,按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物,则SO2均为2mol,O2均为1mol,三者建立的平衡状态完全相同,我们称之为等效平衡,又称之为同一平衡状态。
(2)对于恒温、恒容条件下的体积不变的反应
如果按化学方程式中的化学计量关系转化为同一半边的物质,其物质的量之比与对应组分的起始加入量之比相同,则建立的化学平衡状态是等效的,如:
H2(g) + I2(g)2HI(g)
①1mol1mol0mol
②2mol2mol1mol
上述两种配比,按化学方程式的化学计量关系转化为反应物,两种情况下H2(g)与I2(g)的物质的量之比均为1∶1,因此上述两种情况下建立的化学平衡状态是等效的。
(3)对于恒温、恒压条件下的可逆反应(体积可变或体积不可变)
如果按化学方程式中的化学计量关系转化为同一半边的物质,其物质的量之比与对应组分的起始加入量之比相同,则建立的化学平衡状态是等效的。
例题:
在一固定容积的密闭容器中充入3molA和1molB,发生反应:
3A(g)+B(g)xC(g),达到平衡后,C的体积分数为w%。
若维持容器体积和温度不变,将0.9molA、0.3molB和2.1molC作为起始物质,达到平衡后,C的体积分数仍为w%,则x值可能为( )。
A.1B.2C.3D.任意值
化学平衡的计算一般涉及到各组分的物质的量、浓度、转化率、百分含量、气体混合物的密度、平均摩尔质量、压强等,通常的思路是写出平衡式,列出相关量(起始量、变化量、平衡量),确定各量之间的关系,列出比例式或等式或依据平衡常数求解。
如以下反应:
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b,达到平衡后,A的消耗量为mx,容器容积为VL。
mA(g) + nB(g)pC(g)+qD(g)
起始(mol)ab00
变化(mol)mxnxpxqx
平衡(mol)a-mxb-nxpxqx
则有:
(1)K=
(2)对于反应物:
n(平)=n(始)-n(变);
对于生成物:
n(平)=n(始)+n(变)。
(3)c平(A)=。
(4)α(A)平=×
100%,α(A)∶α(B)=∶=。
(5)φ(A)=×
100%。
(6)=。
(7)ρ(混)=(g·
L-1)
(8)=(g·
mol-1)。
平衡转化率
对于一般的化学反应:
aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),达到平衡时反应物A的转化率为:
α(A)=×
100%=×
100%[c平(A)为平衡时A的浓度,c0(A)为起始时A的浓度]
(1)同一个反应中,反应物可以有多种,但不同反应物的转化率可能不同。
(2)增大一种反应物的浓度,可以提高其他反应物的转化率,工业生产中常常提高廉价原料的比例,从而增大昂贵原料的利用率,如工业合成氨中增大氮气的浓度,从而提高氢气的转化率。
(3)对于一个确定的化学反应,温度一定,平衡常数只有一个,但是平衡常数与平衡转化率之间存在一定的关系,用平衡常数可以计算平衡转化率,用平衡转化率也可以计算平衡常数。
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