等效平衡
1.等效平衡的含义
在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压),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,或是正、逆反应同时投料,达到化学平衡状态时,任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)均相同。2.等效平衡的类型和特征
类型 条件 适用对象 起始投料 (折算后) 物质的量等效特征分数 (相同组分的物理量比较) 物质的量 物质的量相等 浓度 3.虚拟“中间态”法构建等效平衡 (1)构建恒温恒容平衡思维模式。
新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成,相当于增大压强。
等比 相等 相等 等比 等比 相等 相等 相等 等同平衡 恒温、恒容 任何可逆反应 的可逆反应 相同组分的物相同组分的物质的量之比相同组分的物质的量之比相同 质的量相同 相同 恒温、恒容 反应前后气体分子数相同所有可逆反应 等比平衡 恒温、恒压
(2)构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例,见图示)。 新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加,压强不变,平衡不移动。
【典例】(2018·江苏高考改编)一定温度下,在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物,发生反应:2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)(正反应放热),测得反应的相关数据如下:
反应温度T/K 反应物投入量 容器1 700 2 mol SO2、 容器2 700 4 mol SO3 容器3 800 2 mol SO2、 1 mol O2 1 mol O2 平衡v正(SO2)/ v1 mol·L·s 平衡c(SO3) c1 /mol·L 平衡体系 p1 总压强p/Pa 物质的平衡 α1(SO2) 转化率α 平衡常数K 下列说法正确的是 A.v1
C.v1
【审题流程】解答本类试题时通常采用如下流程:
( )
K1 K2 α2(SO3) p2 -1-1-1v2 v3 c2 c3 p3 α3(SO2) K3
【解析】选C。A项,容器2中投入量相当于容器1中投入量的2倍,平衡时,容器2中SO2的速率大,容器2相当于两个容器1加压,平衡正向移动,则平衡时SO3的量比容器1中2倍还大,错误;B项,平衡常数仅与温度有关,容器3中温度高,而该反应为放热反应,升温平衡逆向移动,平衡常数减小,即K1>K3,容器2中投入量相当于容器3的两倍,两个容器3加压时,平衡正向移动,压强减小,即p2<2p3,并且容器3中温度高于容器2,则两倍容器3中的压强更大,错误;C项,容器1和3中起始投入量相等,但是容器3中温度高,则反应速率快,即v3>v1,升高温度,平衡逆向移动,SO2的转化率减小,即α1(SO2)>α3(SO2),正确;D项,容器2相当于两个容器3加压且降温,平衡会正向移动,容器2平衡时c(SO3)的量比容器3平衡时c(SO3)的量两倍还要多,若
容器2中投入2 mol SO3且两容器的温度相等,则两容器为完全等效,故有α2(SO3)+α3(SO2)=1,对于容器2而言,相当于两个容器3加压且降温,使得反应向生成SO3方向进行,则α2(SO3)减小,又容器2中温度低,也会使得反应向SO3方向进行,即α2(SO3)减小,所以α2(SO3)+α3(SO2)<1,错误。
【延伸探究】(1)若将容器2改为恒压密闭容器,其余不变。判断容器1和容器2中表格所涉及物理量的关系。
提示:v1>v2,c1>c2,p1>p2,K1=K2,α1(SO2)+α2(SO3)>1。由于容器2为恒压密闭容器,且有4 mol的SO3,根据等效平衡的原理,因此容器2相当于2个容器堆积在一起,随反应进行,容器体积增大。
(2)若将容器2中的“4 mol SO3”改为“2 mol SO3”,其余不变。判断容器1和容器2中表格所涉及物理量的关系。
提示:v1=v2,c1=c2,p1=p2,K1=K2,α1(SO2)+α2(SO3)=1。此时两容器均为恒温恒容的密闭容器,且两容器中的起始投料相当,因此两容器中达到的平衡是完全相同的。
1.(双选)一定温度下,在3个体积均为1 L的恒容密闭容器中发生反应CO(g)+ H2S(g)
COS(g)+H2(g) ΔH=a kJ·mol达到平衡。下列说法正确的是
物质的 平衡浓 容器 温度/K 编号 CO(g) 1 2 3 A.若T1 B.T1 K时,该反应的平衡常数K=0.1 C.容器1中CO的平衡转化率比容器2小 D.容器3中反应达到平衡后,再充入1.1 mol H2S(g)和0.3 mol H2(g),平衡向右移动 【解析】选A、B。T1时 CO(g)+H2S(g)开始 COS(g)+H2(g) T1 T1 T2 10.0 5.0 3.0 H2S(g) 7.0 3.5 0 COS(g) 0 0 7.0 H2(g) 0 0 7.0 物质的起始浓度/mol·L 度/mol· L COS(g) 2.0 1.5 -1-1-1 ( )
2021版高考化学一轮复习热点突破微课等效平衡(含解析)鲁科版
