化学平衡计算专题方法 化学平衡中的“极限法”怎样用?
化学平衡中的“极限法”怎样用?
化学平衡中的“极限法”怎样用?
你看方程式,然后看平衡是在那边建立的,例如氢气氮气合成氨,3H2+N2=2NH3,在右边建立平衡,1molNH3最多生成1.5molH2,0.5mol的N2,要根据化学计量数按照比例计算。明白了么?
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化学平衡中的等效平衡问题
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化学平衡中的等效平衡讲解
一、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、恒容下
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等关系。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。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在恒温、恒压下
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;每个平衡中,正、逆反应速率彼此相等;两平衡中正与正,反与反速率各自对应成比例;而两平衡中各组分平衡时的物质的量等对应成比例。
等效平衡状态的分类和判断:
(1)恒温恒容下,改变起始加入物质的物质的量,如通过可逆反应的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等,则达平衡后与原平衡等效
(2)恒温恒容下,对于反应前后物质的量相等的可逆反应,只要反应物(或生成物)的物质的量的之比与原平衡相同,两平衡等效
(3)恒温恒压下,改变起始加入物质的物质的量,只要按化学计量数,换算成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相同,则达平衡后与原平衡等效
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,对应量与起始量比不相等(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。
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型别。有了等效平衡型别和条件的判断,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。
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。
如:按下列三条途径,在恒温、恒容下建立的平衡等效
Ⅰ 3mol 1mol 0
Ⅱ 0 0 2mol
Ⅲ a b c
Ⅲ中,应满足:b+c/2=1,a+3c/2=3。
例1.一可逆反应:2A(g)+3B(g)=x C(g)+4D(g),若按下列两种配比,在同温、同体积的密闭容器中进行反应。
有
(1)0.8mol A,1.2mol B,1.2mol C,2.4mol D
(2)1.4mol A,2.1mol B,0.6mol C,1.2mol D
达到平衡后,C的质量分数相同,则x的值为( )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
解析:因为在等温、等容下平衡时,C的质量分数相同,则属于同一平衡状态,变化的A、B、C、D的物质的量之比为:0.6∶0.9∶0.6∶1.2=2∶3∶2∶4。故选B项。
2. 在恒温、恒压下,改变起始时加入物质的物质的量,只要按化学方程式系数比换算成同一半边物质的物质的量之比与原平衡相同,两平衡等效。
如:按下列三条途径建立的平衡为等效平衡
Ⅰ 3mol 1 mol 0mol
Ⅱ 0mol 0mol 2mol
Ⅲ 3nmol nmol x(x≥0)mol
小结:若恒温、恒容,则3n+3x/2=3, n+x/2=1;若恒温、恒压,则(3n+3x/2):(n+x/2)=3:1 即可。
例2. 在恒温、恒压下,有下列气体反应分别从两条途径进行
2A(g)+2B(g)=C(g)+3D(g)
Ⅰ 2mol 2mol 0 0
Ⅱ 0 0 2mol 6mol
下列叙述正确的是( )
A. Ⅰ、Ⅱ两条途径最终达到平衡时,体系内混合气体的百分组成相同。
B. Ⅰ、Ⅱ两条途径最终达到平衡时,体系内混合气体的百分组成不同。
C. 达到平衡时,Ⅰ途径所用的时间与Ⅱ途径所用的时间相同
D. 达到平衡时,Ⅰ途径混合气体密度等于Ⅱ途径混合气体的密度
解析:因反应前后气体体积不变,压强对该平衡无影响,途径Ⅰ、Ⅱ为等效平衡,故选A、D项。
3. 在恒温、恒容下,对于反应前后气体分子数不变的可逆反应,只要反应物(或生成物)的物质的量比例与原平衡的相同,两平衡就是等效平衡。(相当于恒温、恒压下的等效平衡,原因是平衡不受压强影响)。
例3. 在两个密闭容器内,保持温度为423K,同时向A、B两容器中分别加入a mol、b mol HI,待反应2HI(g)=H2(g)+I2(g)达到平衡后,下列说法正确的是( )
A. 从反应开始到达到平衡所需时间tA>tB
B. 平衡时I2浓度c(I2)A=c(I2)B
C. 平衡时I2蒸气在混合气体中体积分数A%>B%
D. HI的平衡分解率相等
解析:等温下,该反应前后系数不变,平衡不受压强影响,A、B两容器中的平衡可视为等效平衡,故应选D项。
例4. 某恒温、恒容的密闭容器充入3mol A和2mol B,反应3A(g)+2B(g)=xC(g)+yD(g)达到平衡时C的体积分数为m%。若将0.6mol A,0.4mol B,4mol C,0.8mol D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=_______。
解析:同温同容下达到平衡时C的体积分数仍为m%,则两平衡为等效平衡,因而有
3A(g)+2B(g)=x C(g)+y D(g)
Ⅰ 3mol 2mol 0 0
Ⅱ 0.6mol 0.4mol 4mol 0.8mol
所以有:0.6+(3×4)/x=3,0.6+(3×0.8)/y=3。
解得:x=5,y=1。
解析2:
恒温恒容 一边倒 完全相同
1:3 2 0 0
2:0.6 0.4 4 0.8
4/x*3+0.6=3 0.8/y*2+0.4=2 解出 X=5 Y=1
化学平衡中的化学平衡式,指的是什么,是怎
在一定条件下,当一个可逆反应的正反应速率与逆反应速率相等时,反应物的浓度与生成物的浓度不再改变,达到一种表面静止的状态,即"化学平衡状态". 其中,正反应速率与逆反应速率相等是化学平衡状态的实质,而反应物的浓度与生成物的浓度不再改变是化学平衡状态的表现。正反应速率与逆反应速率是针对同一可逆反应而言,正与反只是相对而言,不是绝对概念。
高2化学中的化学平衡中的等效平衡怎么归零法
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Qc就是浓度熵
化学平衡中的化学平衡式,指的是什么,是怎样的东西
这个很简单, 请开启高二化学课本第二章。
化学平衡中的建模思想
等式左边等于等式右边
一般来说只要熟悉了化学反应的条件和结果,让等式成立,就能解题了.
化学平衡中,怎样区别恒压和恒容化学平
除了题目中明确显示的条件之外,无盖的,有活塞而且活塞另一端是恒压环境(比如空气)的基本上都是恒压平衡,固定密闭容器的,基本是恒容平衡
判断化学平衡在平衡中怎样利用(1)混合物
根据吉布斯自由能判据,当ΔrGm=0时,反应达最大限度,处于平衡状态.化学平衡的建立是以可逆反应为前提的.可逆反应是指在同一条件下既能正向进行又能逆向进行的反应.绝大多数化学反应都具有可逆性,都可在不同程度上达到平衡. 从动力学角度看,反应开始时,反应物浓度较大,产物浓度较小,所以正反应速率大于逆反应速率.随着反应的进行,反应物浓度不断减小,产物浓度不断增大,所以正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大.当正、逆反应速率相等时,系统中各物质的浓度不再发生变化,反应达到了平衡. 化学平衡是动态平衡. 19世纪50-60年代,热力学的基本规律已明确起来,但是一些热力学概念还比较模糊,数字处理很烦琐,不能用来解决稍微复杂一点的问题,例如化学反应的方向问题.当时,大多数化学家正致力于有机化学的研究,也有一些人试图解决化学反应的方向问题.这种努力除了质量作用定律之外,还有其他一些人试图从别的角度进行反应方向的探索,其中已有人提出了一些经验性的规律. 在这一时期,丹麦人汤姆生和贝特罗试图从化学反应的热效应来解释化学反应的方向性.他们认为,反应热是反应物化学亲合力的量度,每个简单或复杂的纯化学性的作用,都伴随着热量的产生.贝特罗更为明确地阐述了与这相同的观点,并称之为“最大功原理”,他认为任何一种无外部能量影响的纯化学变化,向着产生释放出最大能量的物质的方向进行.虽然这时他发现了一些吸热反应也可以自发地进行,但他却主观地假定其中伴有放热的物理过程.这一错误的论断在30年代终于被他承认了,这时他才将“最大功原理”的应用范围限制在固体间的反应上,并提出了实际上是“自由焓”的化学热的概念. 19世纪60-80年代,霍斯特曼、勒夏特列和范霍夫在这一方面也做了一定的贡献.首先,霍斯特曼在研究氯化铵的升华过程中发现,在热分解反应中,其分解压力和温度有一定的关系,符合克劳胥斯一克拉佩隆方程:dp/dt=Q/T(V'-V) 其中Q代表分解热,V、V'代表分解前后的总体积.范霍夫依据一述方程式汇出的下式:lnK=-(Q/RT)+c 此式可应用于任何反应过程,其中Q代表体系的吸收的热(即升华热).范霍夫称上式为动态平衡原理,并对它加以解释,他说,在物质的两种不同状态之间的任何平衡,因温度下降,向着产生热量的两个体系的平衡方向移动.1874年和1879年,穆迪埃和罗宾也分别提出了这样的原理.穆迪埃提出,压力的增加,有利于体积相应减少的反应发生.在这之后,勒夏特列又进一步普遍地阐释了这一原理.他说,处于化学平衡中的任何体系,由于平衡中的多个因素中的一个因素的变动,在一个方向上会导致一种转化,如果这种转化是惟一的,那么将会引起一种和该因素变动符号相反的变化. 然而,在这一方面做出突出贡献的是吉布斯,他在热力化学发展史上的地位极其重要.吉布斯在势力化学上的贡献可以归纳4个方面.第一,在克劳胥斯等人建立的第二定律的基础上,吉布斯引出了平衡的判断依据,并将熵的判断依据正确地限制在孤立体系的范围内.使一般实际问题有了进行普遍处理的可能.第二,用内有、熵、体积代替温度、压力、体积作为变数对体系状态进行描述.并指出汤姆生用温度、压力和体积对体系体状态进行描述是不完全的.他倡导了当时的科学家们不熟悉的状态方程,并且在内能、熵和体积的三维座标图中,给出了完全描述体系全部热力学性质的曲面.第三,吉布斯在热力学中引入了“浓度”这一变数,并将明确了成分的浓度对内能的导数定义为“热力学势”.这样,就使热力学可用于处理多组分的多相体系,化学平衡的问题也就有了处理的条件.第四,他进一步讨论了体系在电、磁和表面的影响下的平衡问题.并且,他汇出了被认是热力学中最简单、最本质也是最抽象的热力学关系,即相律,在,而平衡状态就是相律所表明的自由度为零的那种状态. 吉布斯对平衡的研究成果主要发表在他的三篇文章之中.1873年,他先后将前两篇发表在康涅狄格州学院的学报上,立即引起了麦克斯韦的注意.吉布斯前两篇文可以说只是一个准备,1876年和1878年分两部分发表了第三篇文章-《关于复相物质的平衡》,文章长达300多页,包括700多个公式.前两篇文章是讨论单一的化学物质体系,这篇文章则对多组分复相体系进行了讨论.由于热力学势的引入,只要将单组分体系状态方程稍加变化,便可以对多组分体系的问题进行处理了. 对于吉布斯的工作,勒夏特列认为这是一个新领域的开辟,其重要性可以与质量不灭定律相提并论.然而,吉布斯的三篇文章发表之后,其重大意义并未被多数科学家们所认识到,直到1891年才被奥斯特瓦德译成德文,1899年勒夏特列译成法文出版之后,情况顿然改变.在吉布斯之后,热力学仍然只能处理理想状态的体系.这时,美国人洛易斯分别于1901年和1907年发表文章,提出了“逸度”与“活度”的概念.路易斯谈到“逃逸趋势”这一概念,指出一些热力学量,如温度、压力、浓度、热力学势等都是逃逸趋势量度的标度. 路易斯所提出的逸度与活度的概念,使吉布斯的理论得到了有益的补充和发展,从而使人们有可能将理想体系的偏差进行统一,使实际体系在形式上具有了与理想体系完全相同的热力学关系式. 综上所述,化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应,正反应和逆反应的速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态. 化学平衡状态具有逆,等,动,定,变等特征. 逆:化学平衡研究的物件是可逆反应. 等:平衡时,正逆反应速率相等,即v正=v逆. 动:平衡时,反应仍在进行,是动态平衡,反应进行到了最大程度. 定:达平衡状态时,反应混合物中各组分的浓度保持不变,反应速率保持不变,反应物的转化率保持不变,各组分的含量保持不变. 变:化学平衡跟所有的动态平衡一样,是有条件的,暂时的,相对的,当条件发生变化时,平衡状态就会被破坏,由平衡变为不平衡,再在新的条件下建立新平衡. 影响化学平衡的因素有很多. 如压强温度浓度等.(注意:催化剂不影响化学平衡,仅影响反应速率)在其他条件不变的情况下,增大反应物浓度或减小生成物浓度,可使平衡向正反应方向移动勒夏特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(浓度压强或温度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动