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例谈等效平衡的构建与应用

2015-08-01周伟琴

中学化学 2015年3期

周伟琴

一、等效平衡

1.等效平衡的分类

化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应,正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物各组分的浓度保持不变的状态。但平衡状态的建立与平衡建立的途径无关,因此,对于一定条件下的可逆反应,当从不同途径达到平衡状态后可形成全同等效平衡或相似等效平衡。

(1)全同等效平衡:在一定条件下,当可逆反应从不同的途径达到平衡状态时,各组分的体积分数、浓度、物质的量均完全相同的平衡状态。

例1某温度下,将2 mol SO2和2 mol O2充入密闭容器中,加入催化剂并保持恒温、恒容条件进行反应,达到平衡后SO3的体积分数为x。若将a mol SO2、b mol O2、c mol SO3充入容器中,达到平衡后使SO3的体积分数仍为x,则a、b、c间应满足何种关系?

解析2SO2(g) + O2(g)2SO3(g)

t=0:2 mol 2 mol 0

t平: x

t=0: a mol b mol c mol

t平: x

对于该可逆反应达到平衡状态时,若改变压强,平衡将发生移动。因此在恒温、恒容条件下,当向容器中加入a mol SO2、b mol O2、c mol SO3时,若使平衡时SO3的体积分数仍为x,则a、b、c之间的关系为:a+c=2 mol;b+c/2=2 mol。

(2)相似等效平衡:在一定条件下,当可逆反应从不同的途径达到平衡状态时,各组分的体积分数相同、物质的量不同,浓度可能相同也可能不同的平衡状态。

例2恒温、恒压下,在一个体积可变的容器中发生如下反应:A(g)+B(g)C(g)。开始时加入1 mol A和1 mol B,到达平衡后,生成a mol C。

(1)若开始时放入3 mol A和3 mol B,到达平衡后,生成C的物质的量为mol;

(2)若开始时加入x mol A、2 mol B和1 mol C,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。

(3)若在(2)的平衡混合物中再加入3 mol C,待再次到达平衡后,C的物质的量分数是。

解析A(g)+B(g)C(g)

t=0: 1 mol 1 mol 0→容器的体积为V

t平: a mol

t=0: 3 mol 3 mol 0→容器的……

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