等效平衡是怎么回事

Question

等效平衡

Answer 1

“等效平衡”的问题已有较多的文章见诸报刊杂志，但在教学实践中教师和学生还是感到困难重重。如何突破这一难点，让学生不仅易于掌握，而且能灵活应用，就成为教学研究的一个重要课题。本文结合我们多年的教学实践进行一些探讨，力求有所突破。　�一、难点分类　�“等效平衡”的教学难点：一是“等效平衡”概念，在相同条件下的同一可逆反应里，建立的两个或多个化学平衡中，各同种物质的含量相同，这些化学平衡均属等效平衡（包括“等同平衡”）。关键是“各同种物质的含量相同”；二是“等效平衡”在恒温恒容条件下的应用；三是在恒温恒压条件下的应用；四是在计算中的应用。　�二、难点分散渗透　�为了突破难点，我们在教学中将上述难点分散渗透在三节课中。　�1．先渗透“等效平衡”概念，并举例让学生学会判断哪些属于等效平衡，哪些不属于等效平衡。再讨论第一类：在恒温恒容条件下的应用。　�例1．恒温恒容：（1）Ａ容器中加入1ｇＳＯ２和1ｇＯ２反应达到平衡，ＳＯ２的转化率为ａ％，另一同温同容的Ｂ容器中加入2ｇＳＯ２和2ｇＯ２反应达到平衡，ＳＯ２的转化率为ｂ％，则ａ％____________ｂ％。　�（2）2ＨＩ Ｈ２＋Ｉ２（气）平衡，增大HI的物质的量，平衡____________移动，新平衡后HI的分解率____________，HI的体积分数____________。　�（3）Ｎ２Ｏ４ 2ＮＯ２平衡，减少Ｎ２Ｏ４的物质的量，平衡____________移动，Ｎ２Ｏ４的转化率____________，Ｎ２Ｏ４的体积分数____________，ＮＯ２的体积分数____________。　�分析：（1）同温：
　�①Ｂ和Ｃ是“等效的”　�②Ａ Ｃ　�Ａ变为Ｂ也相当于加压。　�Ｂ容器相当于加压，平衡正向移动，更多的ＳＯ２和Ｏ２转化为ＳＯ３，ａ％＜ｂ％。　�（2）（ａ）判断平衡移动：增大反应物HI浓度，平衡正移（或反应物HI浓度增大，ｖ正增大，ｖ正＞ｖ逆，说明平衡正向移动）。理解：加入HI原平衡被破坏，新加入的HI又分解为H２和I２，即正向移动（注意：不能得出HI分解率增大的结论）。　�（ｂ）判断含量变化和分解率变化：同温下，比如原起始时1ｍｏｌＨＩ（ＶＬ），现起始时相当于2ｍｏｌＨＩ（ＶＬ），相当于加压，分别达到平衡，两平衡中HI的分解率相同，同种物的含量相同，HI分解率不变，体积分数不变。　�（3）减小反应物Ｎ２Ｏ４浓度，平衡逆向移动（或反应物Ｎ２Ｏ４浓度减小，ｖ正减小，ｖ正＜ｖ逆，说明平衡逆向移动）。理解：原平衡破坏，小部分ＮＯ２又化合生成Ｎ２Ｏ４（注意：不能得出Ｎ２Ｏ４的转化率如何变化的结论）。　�结论：（1）判断平衡移动：应用浓度改变对平衡的影响来判断。　�（2）判断含量变化和转化率变化：恒温恒容条件下，若反应物只有一种，增大（或减小）此物的量，相当于加压（或减压）来判断；若反应物不止一种，同倍数增大（或减小）各反应物的量，相当于加压（或减压）来判断。　�2．先练习巩固上次的思路，再讨论第二类：在恒温恒压条件下的应用。　　例2．恒温恒压：　�（1）加入1ｍｏｌＮ２和3ｍｏｌＨ２达到平衡，Ｎ２体积分数为ａ％，Ｎ２转化率为ｂ％；若再加入1ｍｏｌＮ２和3ｍｏｌＨ２，平衡正向移动，新平衡后Ｎ２体积分数为ａ％，Ｎ２转化率为ｂ％；若减少0.5ｍｏｌＮ２和1.5ｍｏｌＨ２，平衡逆向移动，新平衡后Ｎ２体积分数为ａ％，Ｎ２转化率为ｂ％，平均摩尔质量不变。　�（2）Ｈ２＋Ｉ２（气） 2ＨＩ，加入1ｍｏｌＨ２和2ｍｏｌＩ２（气）达到平衡，若H２减少0.5 ｍｏｌ，Ｉ２减少1ｍｏｌ，平衡逆向移动，各物质含量不变。　�分析：（ａ）判断平衡移动（略）。　�（ｂ）恒温恒压，若1ｍｏｌＮ２和3ｍｏｌＨ２达到平衡时为ＶＬ，则又加1ｍｏｌＮ２和3ｍｏｌＨ２达到平衡时为2ＶＬ，各同种物的浓度相同，是等效的，转化率相同，各同种物的含量相同，平均摩尔质量相同。　�结论：恒温恒压条件下，只要保持相当于两反应物的物质的量之比为定值（可以任意扩大或缩小），即各同种物的物质的量浓度相同，均是等效关系。　�3．第三次渗透是在可逆反应计算学习以后，学生已学会应用极限法和三步计算模式，再讨论第三类：“等效平衡”在计算中的应用。　�三、探求简便方法　�如果求得简便易懂的方法，难点不攻自破。我们将三步计算模式（始、变、平）改变为“变形三步”模式（始、变、始′），用于“等效平衡”的计算非常简单易学。关键是理解其中“平”变为“始′”，所以“变形三步”中的“始”与“始′”是等效关系。��例3．在一定温度下，把2ｍｏｌＳＯ２和1 ｍｏｌＯ２通过一个一定容积的密闭容器里，发生如下反应：2ＳＯ２＋Ｏ２ 2ＳＯ３。当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中，维持温度不变，令ａ，ｂ，ｃ分别代表初始加入ＳＯ２，Ｏ２，ＳＯ３的物质的量。如果�ａ，ｂ，ｃ取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时的完全相同，请填写下列空白：　�（1）若ａ＝0，ｂ＝0，则ｃ＝_____________；　�（2）若ａ＝0．5，则ｂ＝_____________和ｃ＝_____________；　�（3）若ａ，ｂ，ｃ取值必须满足的一般条件是（请用两方程式表示，其中一个只含ａ和ｃ，另一个只含ｂ和ｃ）_____________。　�分析：均是等效平衡关系。　�解：（1）ｃ＝2　�（2）2ＳＯ２＋Ｏ２ 2ＳＯ３　始�　�2��　�1� �　�0　变�　1．5�� �0．75�　1．5� �　 ��ｂ＝0．25　始′　0．5�　 �0．25�　1．5�　 ���ｃ＝1．5　�（3）2ＳＯ２　＋　Ｏ２ 2ＳＯ３　始　�　2　�　�　1　�　�0　变　�　2－ａ��1－ｂ�　�ｃ　始′　 �ａ　��　ｂ　　��ｃ�　�（2－ａ）／ｃ＝2／2　　���ａ＋ｃ＝2　�（1－ｂ）／ｃ＝1／2　　�� �2ｂ＋ｃ＝2　�恒温恒压时，必须用物质的量浓度的值代入计算。　�例4．某恒温恒容的密闭容器充入3ｍｏｌＡ和2ｍｏｌＢ，反应：��3Ａ（气）＋２Ｂ（气） ｘＣ（气）＋ｙＤ（气）��达到平衡时Ｃ的体积分数为ｍ％。若将0.6ｍｏｌＡ，0.4ｍｏｌＢ，4ｍｏｌＣ，0.8ｍｏｌＤ作为起始物充入，同温同容下达到平衡时Ｃ的体积分数仍为ｍ％，则ｘ＝_____________，�ｙ＝_____________。　�解：3Ａ�＋　2Ｂ ｘＣ＋ｙＤ　�始　3　�　　�2　�　�0　�0　 　�变3－0．6　　2－0．4　4　�0.8　�始′0．6　　0．4　　�4��0.8　�　�（3－0.6）／4＝（3／ｘ）　�　�ｘ＝5　�　�（4／0.8）＝（ｘ／ｙ）　�　��ｙ＝1　 　�应用上述方法教学后，绝大部分学生认为：思路清晰、方法易学、有钻研兴趣。学生作业和测试结果均是做题快，准确度高。

Answer 2

等效平衡问题是指利用等效平衡(相同平衡或相似平衡)来进行的有关判断和计算问题，即利用与某一平衡状态等效的过渡平衡状态(相同平衡)进行有关问题的分析、判断，或利用相似平衡的相似原理进行有关量的计算。 就是不同的情况达到相同的平衡本回答被网友采纳

Answer 3

等效平衡 等效平衡
等效平衡问题是指利用等效平衡(相同平衡或相似平衡)来进行的有关判断和计算问题，即利用与某一平衡状态等效的过渡平衡状态(相同平衡)进行有关问题的分析、判断，或利用相似平衡的相似原理进行有关量的计算。所以等效平衡也是一种思维分析方式和解题方法。这种方法往往用在相似平衡的计算中。
由上叙述可知，相同平衡、相似平衡和等效平衡是不同的，相同平衡是指有关同一平衡状态的一类计算，相似平衡是指几个不同但有着比值关系的平衡的一类计算，而等效平衡则是利用平衡等效来解题的一种思维方式和解题方法。
建立相同平衡或相似平衡与外界条件有关，一是恒温恒容，一是恒温恒压。
①在恒温、恒压下，只要能使各物质的初始物质的量分别相等，就可以建立相同平衡。两个平衡的所有对应平衡量(包括正逆反应速率、各组分的物质的量分数、物质的量浓度、气体体积分数、质量分数等)完全相等。只要能使各物质初始物质的量之比相等就可以建立相似平衡。即两平衡的关系是相似关系。两平衡中各组分的物质的量分数、气体体积分数、质量分数、各反应物的转化率等对应相等；而两平衡中的正逆反应速率、各组分平衡时的物质的量及物质的量浓度等对应成比例。
②在恒温、恒容下，只要使各物质初始浓度相等即可建立相似平衡。即两平衡的关系是相似关系。两平衡中的正、逆反应速率、各组分平衡时的物质的量浓度、物质的量分数、气体体积分数、质量分数、各反应物的转化率等对应相等；而两平衡中各组分平衡时的物质的量等对应成比例。
注意事项:
1、平衡等效，转化率不一定相同
①若是从不同方向建立的等效平衡，物质的转化率一定不同。如在某温度下的密闭定容容器中发生反应2M(g)+ N(g)=2E(g)，若起始时充入2molE，达到平衡时气体的压强比起始时增大了20%，则E的转化率是40%；若开始时充入2molM和1molN，达到平衡后，M的转化率是60%。
②若是从一个方向建立的等效平衡，物质的转化率相同。如恒温恒压容器中发生反应2E(g) =2M(g)+ N(g)，若起始时充入2molE，达到平衡时M的物质的量为0.8mol，则E的转化率是40%；若开始时充入4molE，达到平衡后M的物质的量为1.6mol，则E的转化率仍为40%。
2、平衡等效，各组分的物质的量不一定相同
①原料一边倒后，对应量与起始量相等的等效平衡，平衡时各组分的物质的量相等。
②原料一边倒后，对应量与起始量比相等(不等于1)的等效平衡，平衡时各组分的物质的量不相等，但各组分的物质的量分数相等。
等效平衡问题由于其涵盖的知识丰富，考察方式灵活，对思维能力的要求高，一直是同学们在学习和复习“化学平衡”这一部分内容时最大的难点。近年来，沉寂了多年的等效平衡问题在高考中再度升温，成为考察学生综合思维能力的重点内容，这一特点在2003年和2005年各地的高考题中体现得尤为明显。很多同学们在接触到这一问题时，往往有一种恐惧感，信心不足，未战先退。实际上，只要将等效平衡概念理解清楚，加以深入的研究，完全可以找到屡试不爽的解题方法。
等效平衡问题的解答，关键在于判断题设条件是否是等效平衡状态，以及是哪种等效平衡状态。要对以上问题进行准确的判断，就需要牢牢把握概念的实质，认真辨析。明确了各种条件下达到等效平衡的条件，利用极限法进行转换，等效平衡问题就能迎刃而解了。
一． 概念辨析
概念是解题的基石。只有深入理解概念的内涵和外延，才能在解题中触类旁通，游刃有余。人教版教材对等效平衡概念是这样表述的：“实验证明,如果不是从CO和H2O(g)开始反应,而是各取0.01molCO2和0.01molH2,以相同的条件进行反应,生成CO和H2O(g),当达到化学平衡状态时，反应混合物里CO、H2O(g)、CO2、H2各为0.005mol,其组成与前者完全相同（人教版教材第二册(必修加选修)第38页第四段）。”这段文字说明了，化学平衡状态的达到与化学反应途径无关。即在相同的条件下,可逆反应无论从正反应开始还是从逆反应开始，还是从既有反应物又有生成物开始，达到的化学平衡状态是相同的，平衡混合物中各组成物质的百分含量保持不变，也就是等效平衡。
等效平衡的内涵是，在一定条件下（等温等容或等温等压），只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后，任何相同组分的质量分数（或体积分数）都相同，这样的平衡互为等效平衡。
等效平衡的外延是它的分类，即不同类型的等效平衡以及其前提条件，这在具体的解题过程中有更广泛的应用。等效平衡可分为三种类型：
（1）等温等容下，建立等效平衡的条件是：反应物的投料相当。例如，在恒温恒容的两个相同容器中，分别投入1mol N2、3mol H2 与2mol NH3，平衡时两容器中NH3的质量分数相等。
（2）等温等压下，建立等效平衡的条件是：反应物的投料比相等。例如，在恒温恒压条件下的两个容器中，分别投入2.5mol N2、5mol H2 与5mol N2、10mol H2，平衡时两容器中NH3的质量分数相等。
（3）对于反应前后气体体积数不变的可逆反应，无论是等温等容还是等温等压，只要按相同比例加入反应物和生成物，达平衡后与原平衡等效。
二． 方法指导
解等效平衡的题，有一种基本的解题方法——极限转换法。由于等效平衡的建立与途径无关，不论反应时如何投料，都可以考虑成只加入反应物的“等效”情况。所以在解题时，可以将所加的物质“一边倒”为起始物质时，只要满足其浓度与开始时起始物质时的浓度相同或成比例，即为等效平衡。但是，要区分“浓度相同”或“浓度成比例”的情况，必须事先判断等效平衡的类型。有了等效平衡类型和条件的判断，就可以采用这种“一边倒”的极限转换法列关系式了。下面我们看一看这种极限转换法在解题中的运用。
是指在一定条件下的可逆反应里,起始量不同,但达到平衡时任一相同组分的质量分数(或体积分数)均相等,这样分别建立起来的平衡互称为等效平衡.
不同条件下的等效平衡
1. 对于一般可逆反应，在恒温、恒容条件下建立平衡，改变起始时加入物质的物质的量，如果能够按化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。