浅谈等效平衡的拓展应用

王 琼

(湖北省襄阳市第九中学,湖北 襄阳 441000)

浅谈等效平衡的拓展应用

王 琼

(湖北省襄阳市第九中学,湖北 襄阳 441000)

等效平衡是化学平衡中的重点和难点内容，拓展应用更是难上加.详细探讨掌握此类型题的规律和解题步骤.

等效平衡等温等容;等压拓展

一、利用等效平衡知识解决几个量之间的关系

“等效平衡”是指：在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同，这样的平衡称为等效平衡.那么在两个等效平衡反应中，它们的转化率及能量变化之间存在着什么样的关系呢？

容器甲乙反应物投入量1molN2、3molH22molNH3反应的能量变化放出akJ吸收bkJ反应物转化率α1α2

则：α1+α2=____a+b= 92.4

n始1 mol 3 mol 0

Δnx3x2x

n末1-x3-3x2-2x

ΔH=-92.4kJ·mol

a=92.4×1

n始2 mol 0 0

Δn2yy3y

n末2-2yy3y

ΔH=+92.4kJ·mol

b=92.4×2y/2=92.4y

这两个平衡为等效平衡，所以达到平衡时同种物质的百分含量相同，因此有(n(N2)%)∶1-x/(1-x+3-3x+2-2x)=y/(2-2y+y+3y),化简得:x+y=1.而α1=x/1=x,α2=2y/2=y,所以α1+α2=x+y=1热量(kJ·mol)：a+b=92.4x+92.4y=92.4(x+y)=92.4

同理可证，若投料是方程式系数的倍数，则α1+α2=1×倍数.a+b=|ΔH|×倍数.

二、利用等效平衡知识解决绝热问题

等效平衡的题目中，条件要么恒温恒容，要么恒温恒压，温度保持不变，如遇到绝热环境该如何处理呢？

A.容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同

B.容器Ⅰ、Ⅱ中CH4的物质的量分数相同

C.容器Ⅰ中CO2的物质的量比容器Ⅱ中的多

D.容器Ⅰ中CO2的转化率与容器Ⅱ中CH4的转化率之和小于1

解析 从此题给的数据可以看出，“一边倒后”，若为恒温恒容，则为等效平衡.但密闭容器Ⅰ、Ⅱ为两个相同的恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器.A.Ⅰ中充入1mol CO2和4mol H2，300℃下开始反应，反应正向进行，该过程放热，达到平衡后容器内温度高于300℃，Ⅱ中充入1mol CH4和2mol H2O(g),300℃下开始反应，反应逆向进行，该过程吸热，达到平衡后容器内温度低于300℃，两容器平衡时温度不同，不能达到同一平衡状态，容器Ⅰ中温度高，正反应速率快，所以A错误；B.如果不是一个绝热容器，那么在两个容器中按题中的投料是等效平衡，也就是说两个容器中甲烷的含量应该相等，但这是一个绝热的容器，如果是二氧化碳和氢气生成甲烷和水，正反应是放热反应，放出的热量使容器温度升高，升高温度会使得平衡逆向移动，使得甲烷的含量比前述的等效平衡时的要低，而投入甲烷和水，生成的是二氧化碳和氢气，要吸热，使得体系的温度降低，而温度的降低使得平衡正向移动，使得甲烷的含量比前述的等效平衡时的要高，因此容器Ⅰ、Ⅱ中CH4的物质的量分数不相同，B错误；C.容器I中是在前述等效平衡的基础上逆向移动，容器Ⅱ中是在前述等效平衡的基础上正向移动，所以容器Ⅰ中CO2的物质的量比容器Ⅱ中的多，C正确；D.如果按照等效平衡来考虑的话，容器Ⅰ中CO2的转化率与容器Ⅰ中CH4的转化率之和等于1，但这是在绝热容器中，是在等效平衡的基础上又分别进行了移动，因此，容器I中CO2的转化率与容器Ⅱ中CH4的转化率之和小于1，D正确.

所以做这类题,要先把它假设成等效平衡处理,再考虑正逆反应的能量变化,通过勒夏特列原理分析吸热、放热对化学平衡的影响.

千里之行，始与脚下，只有掌握了等效平衡的基础知识，深入理解了它的概念和判断方法，才能做到活学活用.

[1]王文阁.谈等效平衡的专题教学[J].中学化学教学参考,2008(04).

[2]裴东平.浅谈等效平衡及其应用[J].新课程(教研版),2009(07).

[责任编辑：季春阳]

2017-05-01

王琼(1971.07-),女,湖北省襄阳市第九中学,中教高级,主要从事大学高中化学教学.

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1008-0333(2017)19-0094-02