淺談等效平衡的拓展應用

王 瓊

(湖北省襄陽市第九中學,湖北 襄陽 441000)

淺談等效平衡的拓展應用

王 瓊

(湖北省襄陽市第九中學,湖北 襄陽 441000)

等效平衡是化學平衡中的重點和難點內容，拓展應用更是難上加.詳細探討掌握此類型題的規律和解題步驟.

等效平衡等溫等容;等壓拓展

一、利用等效平衡知識解決幾個量之間的關系

“等效平衡”是指：在一定條件下(恒溫恒容或恒溫恒壓)，對同一可逆反應體系，起始時加入物質的物質的量不同，而達到化學平衡時，同種物質的百分含量相同，這樣的平衡稱為等效平衡.那么在兩個等效平衡反應中，它們的轉化率及能量變化之間存在著什么樣的關系呢？

容器甲乙反應物投入量1molN2、3molH22molNH3反應的能量變化放出akJ吸收bkJ反應物轉化率α1α2

則：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

這兩個平衡為等效平衡，所以達到平衡時同種物質的百分含量相同，因此有(n(N2)%)∶1-x/(1-x+3-3x+2-2x)=y/(2-2y+y+3y),化簡得:x+y=1.而α1=x/1=x,α2=2y/2=y,所以α1+α2=x+y=1熱量(kJ·mol)：a+b=92.4x+92.4y=92.4(x+y)=92.4

同理可證，若投料是方程式系數的倍數，則α1+α2=1×倍數.a+b=|ΔH|×倍數.

二、利用等效平衡知識解決絕熱問題

等效平衡的題目中，條件要么恒溫恒容，要么恒溫恒壓，溫度保持不變，如遇到絕熱環境該如何處理呢？

A.容器Ⅰ、Ⅱ中正反應速率相同

B.容器Ⅰ、Ⅱ中CH4的物質的量分數相同

C.容器Ⅰ中CO2的物質的量比容器Ⅱ中的多

D.容器Ⅰ中CO2的轉化率與容器Ⅱ中CH4的轉化率之和小于1

解析 從此題給的數據可以看出，“一邊倒后”，若為恒溫恒容，則為等效平衡.但密閉容器Ⅰ、Ⅱ為兩個相同的恒容絕熱(與外界沒有熱量交換)密閉容器.A.Ⅰ中充入1mol CO2和4mol H2，300℃下開始反應，反應正向進行，該過程放熱，達到平衡后容器內溫度高于300℃，Ⅱ中充入1mol CH4和2mol H2O(g),300℃下開始反應，反應逆向進行，該過程吸熱，達到平衡后容器內溫度低于300℃，兩容器平衡時溫度不同，不能達到同一平衡狀態，容器Ⅰ中溫度高，正反應速率快，所以A錯誤；B.如果不是一個絕熱容器，那么在兩個容器中按題中的投料是等效平衡，也就是說兩個容器中甲烷的含量應該相等，但這是一個絕熱的容器，如果是二氧化碳和氫氣生成甲烷和水，正反應是放熱反應，放出的熱量使容器溫度升高，升高溫度會使得平衡逆向移動，使得甲烷的含量比前述的等效平衡時的要低，而投入甲烷和水，生成的是二氧化碳和氫氣，要吸熱，使得體系的溫度降低，而溫度的降低使得平衡正向移動，使得甲烷的含量比前述的等效平衡時的要高，因此容器Ⅰ、Ⅱ中CH4的物質的量分數不相同，B錯誤；C.容器I中是在前述等效平衡的基礎上逆向移動，容器Ⅱ中是在前述等效平衡的基礎上正向移動，所以容器Ⅰ中CO2的物質的量比容器Ⅱ中的多，C正確；D.如果按照等效平衡來考慮的話，容器Ⅰ中CO2的轉化率與容器Ⅰ中CH4的轉化率之和等于1，但這是在絕熱容器中，是在等效平衡的基礎上又分別進行了移動，因此，容器I中CO2的轉化率與容器Ⅱ中CH4的轉化率之和小于1，D正確.

所以做這類題,要先把它假設成等效平衡處理,再考慮正逆反應的能量變化,通過勒夏特列原理分析吸熱、放熱對化學平衡的影響.

千里之行，始與腳下，只有掌握了等效平衡的基礎知識，深入理解了它的概念和判斷方法，才能做到活學活用.

[1]王文閣.談等效平衡的專題教學[J].中學化學教學參考,2008(04).

[2]裴東平.淺談等效平衡及其應用[J].新課程(教研版),2009(07).

[責任編輯：季春陽]

2017-05-01

王瓊(1971.07-),女,湖北省襄陽市第九中學,中教高級,主要從事大學高中化學教學.

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1008-0333(2017)19-0094-02