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组织建设
第二节 化学平衡
第二章 化学反应速率与化学平衡
课时5 等效平衡
起始C(mol/L) 2 1 0
平衡C(mol/L) 0.8 0.4 1.2
例: 2SO2+ O2 2SO3
2SO2+ O2 2SO3
0 0 2
0.8 0.4 1.2
以上两个平衡,有什么异同?
相同的条件下
教学内容
在一定的条件下,对同一个可逆反应,只是起始加入物质的情况方式不同(不同投料方式),但达到同一化学平衡状态时,各组分的百分含量(体积分数,物质的量分数等)均相同,这样的平衡互称为等效平衡。
①恒T恒V,②恒T恒P
一. 等效平衡的概念和分析
教学内容
2SO2 + O2
2SO3
★ 等效平衡的建立与途径无关
SO2 a%
O2 b%
SO3 c%
平衡状态
2mol SO2
1mol O2
途径1
2mol SO3
途径2
1mol SO2
0.5mol O2
1mol SO3
途径3
恒温恒压条件下
教学内容
2、等效平衡的类型和判断方法
反应前后气体分子数发生变化的可逆反应
恒温恒容: 2SO2 (g) + O2(g) 2SO3 (g)
途径1起始 2mol 1mol 0
途径2起始 0mol 0mol 2mol
途径3起始 0.5mol ? ?
途径4起始 amol bmol cmol
思考:
(1)途径3 中O2(g)和SO3(g)的起始量为多少,到达平衡时可与途径1等效?
(2)途径4中a、b、c符合怎样的关系达到平衡状态时与途径1等效?
1.5mol
0.25mol
恒温恒容条件下
处理方法---极值转换法(“一边倒”)
探讨1:
投料换算成相同物质表示时量相等
教学内容
★ 等效平衡的建立与加入的次数无关
再向平衡体系中加入
1mol SO2 、0.5mol O2
2SO2 + O2
2SO3
2mol SO2 1mol O2
开始
SO2 a%
O2 b%
SO3 c%
平衡状态
1mol SO2 0.5mol O2
开始
平衡状态
SO2 x%
O2 y%
SO3 z%
教学内容
在一个1L的密闭容器中,加入2molA和1molB ,发生下述反应:
达到平衡时,C的浓度为1.2mol/L , C的体积分数为a% ,维持容器的体积和温度不变,按下列配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度仍是1.2mol/L的是( )
A、3mol C+1mol D
B、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol D
C、1mol A+0.5mol B+1.5mol C
D、4mol A+2mol B
A、B
教学内容
2SO2 + O2
2SO3
2mol SO2
1mol O2
途径1
SO2 a%
O2 b%
SO3 c%
平衡状态
若起始(mol) :4 2 0
2mol SO2
1mol O2
2mol SO2
1mol O2
SO2 a%
O2 b%
SO3 c%
恒温恒容下,
SO2 a%
O2 b%
SO3 c%
SO2 a%
O2 b%
SO3 c%
加压
气体分子数发生变化的反应初始按相同比例反应不能建立等效平衡
4mol SO2
2mol O2
途径2
SO2 <a%
O2 <b%
SO3 >c%
平衡状态
探讨2:
平衡右移
(放缩法)
教学内容
恒温恒容下,H2 (g)+I2 (g) 2HI(g)
途径1起始 2 mol 1mol 0
途径2起始 1mol 0 1mol
途径3起始 4mol 2mol 0
途径4起始 3mol 1mol 2mol
途径2、3、4与途径1等效吗?
反应前后气体分子数不发生变化的可逆反应
恒温恒容条件下
探讨3:
教学内容
等体反应,压强改变,平衡不移动
平衡状态
H2 a%
I2 b%
HI c%
H2 a%
I2 b%
HI c%
H2 a%
I2 b%
HI c%
2mol H2
1mol I2
2mol H2
1mol I2
途径3
4mol H2
2mol I2
途径1
2mol H2
1mol I2
平衡状态
H2 a%
I2 b%
HI c%
加压(体积缩小)
用框图表示体积(放缩法):
等效
教学内容
等效平衡的分类及判断方法
3、恒温、恒容条件下的等效平衡(T、V)
mA(g)+nB(g) pC(g)+ qD(g)
m+n=p+q
判断方法:
使用极限转化法,把各体系的起始物质的量换算成同一反应物或生成物,若各物质的物质的量之比相等,则两平衡等效。(一边倒,等比例)
特点:
两次平衡时各组分百分量相同,n、c同倍数变化
教学内容
对于H2+I2(g) 2HI,在恒温、恒容下,按下列不同量反应等效的有
1.8
0.1
0.1
4 起始物质的量
2
1
1
3 起始物质的量
a
0
0
5 起始物质的量
1
1.5
0
2 起始物质的量
0
4
1
1 起始物质的量
HI
I2
H2
编号
1、2
3、4、5
教学内容
2mol SO2
1mol O2
途径1
SO2 a%
O2 b%
SO3 c%
2mol SO2
1mol O2
2mol SO2
1mol O2
SO2 a%
O2 b%
SO3 c%
SO2 a%
O2 b%
SO3 c%
SO2 a%
O2 b%
SO3 c%
4mol SO2
2mol O2
途径2
平衡状态
平衡状态
恒温恒压条件下等效平衡的条件
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
途径1起始 2mol 1mol 0
途径2起始 4 mol 2 mol 0
途径1和2是否为等效平衡?
探讨4:
教学内容
等效平衡的分类及判断方法
3、恒温、恒压条件下的等效平衡(T、P)
判断方法:
使用极限转化法,把各体系的起始物质的量换算成同一反应物或生成物,若各物质起始的物质的量之比相同,则两平衡等效。
平衡特点:
ω% 、c对应相同,n成倍数关系
教学内容
在一个1L的密闭容器中,加入2molA和1molB ,发生下述反应:
达到平衡时,C的浓度为1.2mol/L , (C的体积分数为a%) ,维持容器的压强和温度不变,按下列配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度仍是1.2mol/L(或C的体积分数仍是a%)的是( )
A、3molC + 1molD
B、1molA + 0.5molB + 1.5molC + 0.5molD
C、1molA + 0.5molB + 1.5molC
D、4molA + 2molB
A、B、D
教学内容
条件 等效条件 结果
恒温恒压 投料换算成相同物质表示时等比例 两次平衡时各组分百分量相同、c相同,n同比例变化
恒温恒容
m+n=p+q
恒温恒容
m+n ≠p+q 投料换算成相同物质表示时量相等 两次平衡时各组分百分量、 c 、 n均相同
投料换算成相同物质表示时等比例
两次平衡时各组分百分量相同, c 、 n同比例变化
mA(g)+nB(g) pC(g)+ qD(g)
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反应物用量引起的化学平衡移动与反应物的平衡转化率的关系
反应物的平衡转化率是指在一定条件下,可逆反应达到化学平衡状态时,某一反应物消耗量占该反应物起始量的质量分数(或物质的量分数或体积分数)。反应物用量引起的化学平衡移动与反应物的平衡转化率的关系分析如下
教学内容
1.气体反应物只有一种的反应
改变条件 aA(g)⇌bB(g)+cC(g) 压强对平衡的影响 平衡转化率
增加A的量 在恒温,恒压条件下 平衡向正反应方向移动 —— α(A)不变
在恒温,恒容条件下 a=b+c,平衡向正反应方向移动 加压平衡不移动 α(A)不变
a>b+c,平衡向正反应方向移动
加压有利于正反应 α(A)增大
a<b+c,平衡向正反应方向移动 加压有利于逆反应 α(A)减小
教学内容
2.气体反应物有两种的反应
改变条件 aA(g)+bB(g)⇌cC(g)+dD(g) 压强对平衡的影响 平衡转化率
只增加A的量 平衡向正反应方向移动 —— α(A)减小
α(B)增大
在恒温恒压条件下 同等倍数地增加A、B的物质的量 平衡向正反应方向移动 —— α(A)不变
α(B)不变
在恒温恒容条件下 同等倍数地增加A、B的物质的量
a+b=c+d,平衡向正反应方向移动 加压平衡不移动 α(A)不变
α(B)不变
a+b>c+d,平衡向正反应方向移动 加压有利于正反应 α(A)增大
α(B)增大
α(A)减小
α(B)减小
a+b<c+d,平衡向正反应方向移动 加压有利于逆反应
教学内容
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