等效模型在化学平衡中的应用.docx

等效模型在化学平衡中的应用一、等效平衡1.含义：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即为等效平衡.2.分类：（1）对于恒温恒容条件下反应前后气体体积有变化的反应.如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质其物质的量与对应组分的起始加入量相同则建立的化学平衡状态是等效的.（2）对于恒温恒容条件下反应前后气体体积不变的反应.如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质其物质的量之比与对应组分的起始加入量之比相同则建立的化学平衡状态是等效的.（3）对于恒温恒压条件下的可逆反应（反应前后气体体积有变化的反应或反应前后气体体积不变的反应）如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质其物质的量之比与对应组分的起始加入量之比相同则建立的化学平衡状态是等效的.注意：三种情况下的等效均指的是平衡混合物中各组分的百分含量保持不变.实际上三种等效是有差别的第（1）种情况是绝对等效（包括浓度、密度、平均相对分子质量等都相等）而在第（2）、（3）种情况下物质的量等存在倍数关系.二、等效模型在化学平衡中的应用1.恒温恒容条件下的平衡问题应用过程假设法（即等效模型法）进行分析.即根据已知条件先合理变换条件使之与原平衡成为等效平衡然后将体系恢复为原条件再根据平衡移动原理对结果进行处理可用图表示为：已知条件改变条件（增大）或缩小容积等效平衡恢复原条件（缩小）或增大容积新平衡（即已知条件下的平衡）通过建立上述等效模型会使一些问题变的简捷明了从而得以解决.（1）恒温恒容条件下反应前后气体体积有变化的反应例1一定温度下将2molPCl3和1molCl2充入容积不变的密闭容器中在一定条件下反应：PCl3+Cl2PCl5各物质均为气态达平衡后PCl5为0.4mol.若此时再移走1molPCl3和0.5molCl2相同温度下达到平衡PCl5的物质的量为xmol则x的值为（）（A）0.4mol（B）0.2mol（C）0.4mol解析：平衡时移走1molPCl3和0.5molCl2相当于起始加入量为原加入量的一半.根据题意可以建立如图2等效模型：平衡状态由于起始浓度是相同的平衡状态Ⅰ和平衡状态Ⅱ是完全等效的因此达到平衡时PCl5的浓度也相等；又由于平衡状态Ⅰ中PCl5的物质量为0.4mol而平衡状态Ⅱ的体积为平衡状态Ⅰ的体积的一半因此平衡状态Ⅱ中PCl5的物质的量为0.2mol.由平衡状态Ⅱ变为平衡状态Ⅲ时体积增大一倍可转化为压强减小一半来考虑平衡移动但由于减小压强对此可逆反应来说平衡向逆反应方向移动因此平衡状态Ⅲ中PCl5的物质的量小于0.2mol即选答案：（D）.（2）恒温恒容条件下反应前后气体体积不变的反应例2在一恒定容积的容器中充入4molA和2molB发生如下反应：2A（g）+B（g）3C（g）达到平衡后C的体积分数为w%若维持容积和温度不变按2molA和1molB为起始加入量达到平衡后C的体积为x%则x与w的关系是（）（A）x=w（B）x（C）x>w（D）无法确定解析：起始加入量为原加入量的一半.根据题意可以建立如图3等效模型：体积为VL恒T恒V平衡状态Ⅰ体积为VL2molA1molB体积为0.5VL恒T恒0.5V平衡状态Ⅱ体积为0.5VL增大体积平衡状态Ⅲ体积为VL由于起始浓度是相同的平衡状态Ⅰ和平衡状态Ⅱ是完全等效的因此达到平衡时C的体积分数也相等.由平衡状态Ⅱ变为平衡状态Ⅲ时体积增大一倍可转化为压强减小一半来考虑平衡移动但由于减小压强对此可逆反应来说平衡不移动因此平衡状态III中C的体积分数与平衡状态Ⅰ中C的体积分数相等即选答案：（A）.2.恒温恒压条件下的平衡问题对于恒温恒压条件下的平衡问题也可通过等效模型来解决.例3在一定条件下进行如下反应：解析：起始加入量为原加入量的两倍要维持温度和压强恒定容器体积应为原来的两倍根据题意可以建立如图4等效模型：由于起始浓度是相同的平衡状态I和平衡状态Ⅱ是完全等效的