等效模型在化学平衡中应用

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1、等效模型在化学平衡中应用一、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

2、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

3、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例1一定温度下，将2molPC13和1molC12充入容积不变的密闭容器中，在一定条件下反应：PC13+C12PC15,各物质均为气态，达平衡后，PC15为0.4mol.若此时再移走1molPC13和0.5molC12,相同温度下达到平衡，PC15的物质的量为xmol,则x的值为()(A)0.4mol(B)0.2mol(C)0.4mo

4、lw(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1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

5、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，因此达到平衡时NH3的浓度也相等，但平衡状态II的体积为平衡状态I的体积的两倍，因此达平衡时NH3的物质的量为2amol.在化学平衡教学中应用上述等效模型后，绝大部分学生认为：思路清晰、简单易懂.练习：1•一定温度下，将amolPC15通往一容积不变的密闭容器中达到如下平衡：PC15(g)2•在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温

6、、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据见表1［已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g)AH=-92.4kJ-mol-容器甲乙丙反应物投入量1molN2、3molH22molNH34molNH3浓度(mol/L)clc2c3反应的能量变化放出akJ吸收bkJ吸收ckJ体系压强/Paplp2p3反应物转化率a1a2a3下列说法正确的是()(A)2cl>c3(B)a+b=92.4(C)2P2