等效原理在化学教学中的应用

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  一、可逆反应中的等效性
  在同一条件下的同一可逆反应,由于起始加入量的不同可形成多个不同的平衡体系.若平衡混合物中的组成相同,各物质的浓度也分别相同的两个或若干个平衡体系称为等效平衡.等效平衡中反应进行的程度是一样的,运用等效平衡解决有关可逆反应中的平衡问题,可以使的思路更清晰和简捷.
  例1在相同温度和压强下,对反应CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验,实验起始时放入容器内各组分的物质的量见表1.
  表1物质的量 物质
  实验 CO2H2COH2O甲a mola mol0 mol0 mol乙2a mola mol0 mol0 mol丙0 mol0 mola mola mol丁a mol0 mola mola mol上述四种情况达到平衡后,n(CO)的大小顺序是( )
  (A) 乙=丁>丙=甲 (B) 乙>丁>甲>丙
  (C) 丁>乙>丙=甲 (D) 丁>丙>乙>甲
  解析:此题利用平衡建立的等效性解题较简单,甲和丙建立的平衡为等效平衡状态,因此达平衡时,n(CO)相等.乙和丁建立的平衡也为等效平衡状态,因此达平衡时,n(CO)也相等.但乙中反应物CO2加入的起始量比甲中多,根据平衡移动原理,达到平衡时,生成n(CO)甲  二、循环反应中的等效性
  循环反应是指一个反应的某生成物在另一反应中又可生成该反应的某一反应物的两个反应,且具有互为连续和循环的特点.形式为A+B→C+D,C+X→A+Y.其中A、C两种物质是构成循环反应的两个重要“环节”,在分析解决循环反应的问题时,常将两个反应的化学方程式相加,根据题消去A或C某一中间“环节”,即可得一个等效的化学方程式,这类等效化学方程式虽然不能表明反应的机理,但在量的关系上却十分简明.
  例2将盛有50 mL NO2和NO混合气体的大试管倒置水中,然后慢慢通入O2,当通入17.5 mL O2时,水全部充满试管,则原混合气体中NO2和NO的体积比是( )
  例3在密闭容器中充入体积比为1∶3的CO2和CO的混合气体,容器内的压强为p,然后投入足量的Na2O2(体积不计),不断用电火花引燃到反应停止,恢复到原来温度,容器内压强变为( )
  则整个反应过程等效于1/4体积的CO2只发生反应①, 产生1/8体积的O2,而3/4体积的CO只发生反应③,反应后无气体产生,因此反应后容器内压强仅由反应①生成的O2产生,正确答案为(B).
  三、热化学方程式中的等效性
  在热化学中,某些热力学数据很难用实验测得,但可以设计一个可行的与其等效的热化学反应,从等效的反应中计算出某些物质的热焓或熵等.
  例3已知:
  [甘肃省山丹县第一中学 (734100)]
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