高中化学平衡
在相同的条件下,同一个可逆反应体系,无论是从正反应开始还是从逆反应开始,如果按照化学方程式中的化学计量比放入反应物或产物,都可以称为等效平衡。
如果改变平衡系统的一个条件后,平衡不动,两个平衡状态下各物质的量分数相同(物质的量不一定相同),那么这两个平衡状态也可以称为主动平衡。
示例1。在一定温度下,在一定体积的容器中,加入2 mol A和1 mol B,发生如下反应:2A(g)+B(g) xC(g)。达到平衡后,C物质的量是W摩尔。如果保持容器的体积和温度不变,将0.6 mol A,0.3 mol B,1.4 mol C的初始物质充入容器达到平衡,C的物质仍然是W mol,那么X()
A.只能是2 b .只能是3 c .可能是2d也可能是3 d .我不能确定
(变形1)例1中“C物质的量为W mol”改为“C的体积分数为W%”。
解析:两个平衡中C物质的量是相等的,也就是说两个平衡是完全相同的,也就是说如果第二次填充的物质完全转化为填充A和B的形式,那么物质的量应该和第一次填充的一样。因此,例如1的正确选项应该是a。
在两个平衡中,C的体积分数相等,这是主动平衡。除了例1中提到的情况,当x=3时,反应前后气体量相等,压强变化时平衡不动,也符合题意。因此,变形1的正确选项应该是c。
二、定容容器和恒压容器中压力变化对平衡的影响
在恒温恒容(定容)的密闭容器中,改变压力,如果反应前后气体量相等,则为主动平衡;如果反应前后的气体量不相等,平衡会向能减弱压力变化的方向移动。
在恒温恒压(可变容积)的密闭容器中,平衡运动一般只考虑浓度的变化。如果每种物质填充两次的量之比相等,则每种物质填充两次的浓度相等(因为体积是可变的),所以这两个平衡是主动平衡;如果两种物质的比例不相等,就要考虑浓度变化对天平的影响。
例2。在一定温度下,固定容积的密封容器内充入3L A气体和22B气体,发生如下反应:3a (g)+2b (g),2c (g)+2d (g)。当达到平衡时,c的体积分数是p%。如果温度保持不变,容器内充入3L A气体和2L B气体,再次达到平衡时,C的体积分数为()。
A.& gtp% B。P % C. P % D无法判断
(修改1)将实施例2中的反应改为“3A(g)+2B(g)C(g)+4D(g)”
(变型2)将例2中的“固定体积”改为“可变体积”。
(变型3)将变型1中的“固定体积”改为“可变体积”。
解析:容器的体积是固定的,第二次灌装后压力增大,天平向气体物质减少的方向移动,所以例1正确选项是a .在变形1中,压力增大,天平不动。所以变形1的正确选项是c。
容器的容积是可变的,两次装的每种物质的浓度是一样的,这就是主动平衡。因此,变式2和变式3的正确选项是c。
三、高考平衡试题解题举例
例3。(2004年天津综管13题)在一定条件下,将2 mol SO2和1 mol O2充入带活塞的密闭容器中,发生如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。达到平衡后,下列条件改变,SO3气体的平衡浓度不变()。
A.保持温度和容器容积不变,充入1摩尔SO3(g)。
b .保持容器内的温度和压力恒定,充入65438±0摩尔SO3(g)。
c .保持容器内的温度和压力恒定,充入1 mol O2(g)。
d .保持容器内的温度和压力恒定,充入65438±0摩尔氩气(g)。
解析:A是定容容器,装满SO3,压力增大,平衡前移,SO3平衡浓度增大;b是恒压容器,SO3装满后,两个天平是主动平衡;当O2充入C时,平衡向前移动,SO3的平衡浓度增加。d是恒压容器。充入氩气后,容器的容积增加,压力降低,平衡向相反方向移动,SO3的平衡浓度降低。所以这个问题的正确选择应该是b。
例4。(2003年全国综合考察第12题)在一定温度下,反应2A (G)+B (G) 2C (G)在容积可变的容器中达到平衡时,物质A、B、C的量分别为4 mol、2 mol、4 mol。保持温度和压力不变,对平衡混合物中的物质的量作如下调整,可使平衡向右移动()。
A.全部减半b .全部翻倍c .全部增加1 mol D .全部减少1 mol。
解析:容器为恒压容器,A、B调整后各物质浓度没有变化,为主动平衡;C中物质A、B、C的量分别调整为5 mol、3 mol、5 mol,而相当于原余额的填充应为5 mol、2.5 mol、5 mol,意味着增加了0.5 molB,余额要右移;选项D中,A、B、C物质的量分别调整为3 mol、1 mol、3 mol,而相当于原余额的填充应为3 mol、1.5 molB、3 mol,即余额要左移。所以这个问题的正确选择应该是b。