等效平衡原理

在相同條件下，同一可逆反應(yīng)體系，不管從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始都可以建立同一平衡狀態(tài)，也就是等效平衡，還可以從中間狀態(tài)(既有反應(yīng)物也有生成物)開始，平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度對應(yīng)相等。

由于化學(xué)平衡狀態(tài)與條件有關(guān)，而與建立平衡的途徑無關(guān)因而，同一可逆反應(yīng)，從不同狀態(tài)開始，只要達(dá)到平衡時(shí)，物質(zhì)的含量對應(yīng)相同，則可形成等效平衡。

等效平衡條件

建立相同平衡或相似平衡與外界條件有關(guān)，一是恒溫恒容，二是恒溫恒壓。

恒溫、恒容

(方程式前后氣體系數(shù)之和不同時(shí))只要能使各物質(zhì)的初始物質(zhì)的量分別相等，就可以建立相同平衡。即兩平衡的關(guān)系是相等關(guān)系。兩個(gè)平衡的所有對應(yīng)平衡量(包括正逆反應(yīng)速率、各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量濃度、氣體體積分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)等)完全相等。

(方程式前后氣體系數(shù)之和相同時(shí))只要能使各物質(zhì)初始物質(zhì)的量之比相等就可以建立相似平衡。即兩平衡的關(guān)系是相似關(guān)系。兩平衡中各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、氣體體積分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)百分含量相等;而兩平衡中的正逆反應(yīng)速率、各組分平衡時(shí)的物質(zhì)的量及物質(zhì)的量濃度等對應(yīng)成比例。

恒溫、恒壓

只要使各物質(zhì)初始濃度對應(yīng)成比例即可建立相似平衡。即兩平衡的關(guān)系是相似關(guān)系。兩平衡中各組分平衡時(shí)的物質(zhì)的量濃度、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、氣體體積分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、各反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等對應(yīng)相等;兩平衡中正與正，逆與逆速率各自對應(yīng)相等;而兩平衡中各物質(zhì)平衡時(shí)的物質(zhì)的量反應(yīng)容器的體積 等對應(yīng)成比例。

若實(shí)在無法理解 則可以借助理想氣體狀態(tài)方程考慮 PV=nRT P:壓強(qiáng) V:體積 n:物質(zhì)的量

R:普適常量(一般取8.314或8.31) T:熱力學(xué)溫度(K)

等效平衡用一句口訣解釋

等效平衡用一句口訣可解決:等容量相等，等壓比相等;反應(yīng)量不變，二者皆可取

(1)等溫等容下，建立等效平衡的條件是:反應(yīng)物的投料相等。例如，在恒溫恒容的兩個(gè)相同容器中，分別投入1mol N2、3mol H2 與2mol NH3，平衡時(shí)兩容器中NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(或體積分?jǐn)?shù))相等。

(2)等溫等壓下，建立等效平衡的條件是:反應(yīng)物的投料比相等。例如，在恒溫恒壓條件下的兩個(gè)容器中，分別投入2.5mol N2、5mol H2 與5mol N2、10mol H2，平衡時(shí)兩容器中NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(或體積分?jǐn)?shù))相等。

(3)對于反應(yīng)前后氣體體積數(shù)不變的可逆反應(yīng)，無論是等溫等容還是等溫等壓，只要按相同比例加入反應(yīng)物和生成物，達(dá)平衡后與原平衡等效。

另外，等效平衡的判斷可以通過一下幾點(diǎn):

(1)恒溫恒容下，改變起始加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，如通過可逆反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)換算成同一半邊的物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡相等，則達(dá)平衡后與原平衡等效

(2)恒溫恒容下，對于反應(yīng)前后都是氣體且物質(zhì)的量相等的可逆反應(yīng)，只要反應(yīng)物(或生成物)的物質(zhì)的量的之比與原平衡相同，兩平衡等效

(3)恒溫恒壓下，改變起始加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，只要按化學(xué)計(jì)量數(shù)，換算成同一半邊的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，則達(dá)平衡后與原平衡等效