化學 第二章 化學反應速率和化學平衡 第三節(jié) 化學平衡 第5課時 化學平衡圖像 等效平衡 新人教版選修5

第5課時化學平衡圖像等效平衡第二章第三節(jié)化學平衡學習目標定位1.認識化學反應速率、化學平衡典型圖像，學會化學平衡圖像題的分析解答方法。2.知道等效平衡的含義，學會等效平衡的分析判斷方法。新知導學達標檢測內容索引新知導學1.物質的量物質的量 (濃度濃度)時間圖像時間圖像(c/nt圖像圖像)在2 L密閉容器中，某一反應有關物質A(g)、B(g)、C(g)的物質的量變化如圖所示。根據(jù)圖像回答下列問題：一、化學平衡圖像的基本類型(1)橫坐標表示反應過程中 ，縱坐標表示反應過程中 。(2)該反應的化學方程式是_ 。時間變化物質的物質的量的變化2C(g)(3)在反應達2 min時，正反應速率與逆反應速率之間的關系是 。(4)若用A物質的量濃度的變化表示反應達平衡(2 min)時的正反應速率是 。相等0.15 molL1min12.速率速率時間圖像時間圖像(vt圖像圖像).v正突變，v逆漸變，且v正v逆，說明是 了反應物的濃度，使v正突變，且平衡 移動。增大正向.v正、v逆都是突然減小的，且v正v逆，說明平衡 移動，該反應的正反應可能是 熱反應或氣體總體積 的反應。.v正、v逆都是突然增大的且增大程度相同，說明該化學平衡沒有發(fā)生移動，可能是使用了 ，也可能是對反應前后氣體總體積不發(fā)生變化的反應 體積(即增大壓強)所致。正向放增大催化劑壓縮3.含量含量(轉化率轉化率)時間時間溫度溫度(壓強壓強)圖像圖像(1)在化學平衡圖像中，先出現(xiàn)拐點的反應則先達到平衡，先出現(xiàn)拐點的曲線表示的溫度較高(壓強較大)。根據(jù)圖像回答下列問題：.表示T2 T1，正反應是 反應，溫度升高，平衡逆向移動。放熱.表示p2 p1，壓強增大，A的轉化率減小，平衡逆向移動。說明正反應是氣體總體積 的反應。.生成物C的百分含量不變，說明平衡不發(fā)生移動，但反應速率a b，故a可能使用了 ；也可能該反應是反應前后氣體總體積不變的可逆反應，a 了壓強(壓縮體積)。增大催化劑增大(2)在化學平衡圖像中，包括縱坐標、橫坐標和曲線所表示的意義共三個量。確定橫坐標所表示的量后，討論縱坐標與曲線的關系；或者確定縱坐標所表示的量，討論橫坐標與曲線的關系，即“定一議二”原則。解題過程中，可以作輔助線幫助分析。例如反應aA(g)bB(g)cC(g)在不同溫度下(T1T2)，壓強(p)與混合氣體中C的含量(C%)的關系圖像如圖所示。根據(jù)圖像回答下列問題：T1為一條等溫線，隨著壓強的增大，C% ，化學平衡 移動，ab c。減小逆向”或“”)進行到W點時放出的熱量。”或“增大例例2反應mX(g)nY(g)pZ(g)H，在不同溫度下的平衡體系中物質Y的體積分數(shù)隨壓強變化的曲線如圖所示。下列說法錯誤的是A.該反應的H0B.mnpC.B、C兩點化學平衡常數(shù)：KBKCD.A、C兩點的反應速率v(A)v(C)解析解析由圖可知溫度升高，Y的體積分數(shù)增大，說明平衡正向移動，則正向為吸熱反應；增大壓強，Y的體積分數(shù)減小，說明平衡逆向移動，則mnp；對吸熱反應來說，溫度升高，K增大，KBKC；A、C兩點溫度相同，C點壓強大，則C點的速率大于A點。答案解析二、等效平衡化學平衡的建立與反應途徑無關，從正反應開始或逆反應開始都可以建立平衡。在一定條件(恒溫恒容或恒溫恒壓)下，對同一可逆反應，起始時加入物質的物質的量不同，而達到化學平衡時，同種物質的百分含量(質量分數(shù)、體積分數(shù)、物質的量分數(shù)等)相同，這樣的平衡稱為等效平衡。1.在恒溫恒容條件下，按下列四種情況分別建立平衡，其中為等效平衡的是 。 N2(g)3H2(g)2NH3 1 mol 3 mol 0 mol 0 mol 0 mol 2 mol 0.5 mol 1.5 mol 1 mol 1 mol 3 mol 2 mol答案解析解析解析恒溫恒容條件下，對于反應前后氣體分子數(shù)不同的可逆反應，轉換后(按化學計量數(shù)換算成方程式同一邊的物質)，反應物或生成物的物質的量與原平衡相同，則兩平衡等效，且平衡后同種物質的量相同。因為這種情況下壓強對于反應前后氣體分子數(shù)不同的可逆反應有影響，而成比例的增加反應物，相當于加壓，所以平衡會移動，必須極值等量平衡才等效。2.若在恒溫恒壓條件下，按題1中四種情況分別建立平衡，其中為等效平衡的是 。答案解析解析解析恒溫恒壓條件下，若轉換后(按化學計量數(shù)換算成方程式同一邊的物質)，反應物或生成物的物質的量的比例與原平衡相同，則兩平衡等效，且平衡后兩種物質的物質的量成倍數(shù)關系。因為這種情況下壓強不變，不管反應前后氣體分子數(shù)是否改變，對可逆反應的平衡都沒有影響，而成比例的增加反應物后體積膨脹，壓強不變，所以平衡不移動，只要極值等比則平衡等效。3.在恒溫恒容條件下，按下列四種情況分別建立平衡，其中為等效平衡的是 。 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g) 2 mol 2 mol 0 mol 0 mol 0 mol 0 mol 4 mol 4 mol 4 mol 4 mol 2 mol 2 mol 1 mol 2 mol 1 mol 2 mol答案解析解析解析恒溫恒容條件下，對于反應前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應，轉換后(按化學計量數(shù)換算成方程式同一邊的物質)，反應物或生成物的物質的量的比例與原平衡相同，則兩平衡等效，且平衡后同種物質的物質的量成倍數(shù)關系。因為這種情況下壓強對于反應前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應沒有影響，而成比例的增加反應物，相當于加壓，所以平衡不移動，只要極值等比則平衡等效。歸納總結歸納總結解答等效平衡問題時，先看條件(恒溫恒容或恒溫恒壓)，再看方程式反應前后氣體分子數(shù)(相同或不同)，按“一邊倒”轉換比較。(1)恒溫恒容條件下，對于反應前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應，要求極值等比。(2)恒溫恒容條件下，對于反應前后氣體分子數(shù)不同的可逆反應，要求極值等量。(3)恒溫恒壓條件下，不管反應前后氣體分子數(shù)是否改變，都只要求極值等比。例例3在一個固定容積的密閉容器中，保持一定溫度進行如下反應：H2(g)Br2(g)2HBr(g)，已知加入1 mol H2和2 mol Br2達到平衡后，生成x mol HBr，在相同條件下若起始時加入的H2、Br2、HBr分別為a、b、c(均不為0)且保持平衡時，各組分含量都不變，以下推斷正確的是a、b、c應滿足的關系是4ac2b平衡時HBr為x mola、b、c應滿足的關系是abc平衡時HBr為 x molA. B.C. D.答案解析解析解析H2(g)Br2(g)2HBr(g)是一個反應前后氣體分子數(shù)不變的反應，恒容時只要起始投入量成比例，則形成等效平衡。分析H2(g)Br2(g)2HBr(g)平衡時n(HBr) (HBr)起始 1 mol 2 mol 0 x x/3起始 a b c x/3例例4在一個固定容積的密閉容器中，加入2 mol A和1 mol B發(fā)生反應：2A(g)B(g)3C(g)D(g)，達到平衡時，C的濃度為n molL1。(1)若維持容器容積和溫度不變，按下列各種配比為起始物質，達到平衡后，C的濃度仍為n molL1的是 (填字母，下同)。A.4 mol A2 mol BB.2 mol A1 mol B3 mol C1 mol DC.3 mol A1 mol BD.3 mol C1 mol DE.1 mol A0.5 mol B1.5 mol C0.5 mol D答案解析解析解析該反應前后氣體分子數(shù)不同，恒溫恒容下把加入的物質轉化成起始狀態(tài)形式，與起始狀態(tài)時各物質的物質的量分別相同，即建立相同的平衡狀態(tài)；恒溫恒壓下，比例相同即可建立相同的平衡狀態(tài)。(2)C的濃度大于n molL1的是 。(3)將可逆反應中A(g)改為A(s)，則C的濃度仍為n molL1的是 。(4)若將題中“維持容器容積和溫度不變”改為“維持容器壓強和溫度不變”，則C的濃度仍為n molL1的是 。答案ABCCDEABDE學習小結1.化學平衡圖像題的分析思路：看圖像，想規(guī)律，作判斷。解題技巧：先拐先平，定一議二。2.恒溫恒容，反應前后氣體分子數(shù)不同，量相同，等效平衡；恒溫恒容，反應前后氣體分子數(shù)相同，成比例，等效平衡；恒溫恒壓，任何氣體的可逆反應，成比例，等效平衡。達標檢測1.如圖所示是可逆反應A(g)2B(g)2C(g)3D(g)H0的化學反應速率與化學平衡隨外界條件改變而變化的關系圖，下列條件的改變與圖中的變化情況相符的是A.t1時，減小了A或B的物質的量濃度B.t2時，升高了溫度C.t2時，增大了壓強D.t1時，加入了催化劑答案12345解析解析解析由圖像可知，t1時刻，正反應速率不變，逆反應速率減小，只能是減小生成物的濃度；t2時刻，正、逆反應速率都增大，且平衡右移，結合反應的特征，只能是升高了溫度。123452.已知可逆反應：4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H1 025 kJmol1。若反應物起始物質的量相同，下列關于該反應的示意圖不正確的是答案解析12345解析解析升高溫度，平衡向逆反應方向移動，平衡時一氧化氮的含量小，且達到平衡時需要的時間短，故A正確，D錯誤；增大壓強，平衡向逆反應方向移動，平衡時一氧化氮的含量小，且達到平衡時需要的時間短，故B正確；有無催化劑只影響到達平衡狀態(tài)的時間，不影響平衡移動，故C正確。123453.由某可逆反應繪出圖像如圖所示，縱坐標為生成物在平衡混合物中的百分含量，下列對該反應的判斷不正確的是A.反應物中可能含有氣體B.生成物中一定有氣體C.正反應一定是放熱反應D.正反應一定是吸熱反應答案12345解析解析由圖示可知，隨著溫度的升高，生成物的含量增加，即升高溫度，平衡右移，所以該反應一定為吸熱反應；壓強增大，生成物的含量減小，說明化學方程式中氣體生成物的計量數(shù)之和大于氣體反應物的計量數(shù)之和。解析4.(2017辛集市校級期中)有一可逆反應：2A(g)3B(g)xC(g)4D(g)，若按下列兩種配比在同溫同體積的密閉容器中進行反應：0.8 mol A1.2 mol B1.2 mol C2.4 mol D1.4 mol A2.1 mol B0.6 mol C1.2 mol D達平衡后，C的質量分數(shù)相等，則方程式中x的值為A.1 B.2 C.3 D.4答案解析12345解析解析根據(jù)題意，和為等效平衡，按照化學計量數(shù)將各物質轉化成反應物或生成物，各物質的物質的量一定相等；和相當于是同一反應處于不同的階段，一定滿足：化學反應中物質的量變化n之比就等于化學計量數(shù)之比，之間各物質的物質的量變化為n(A)(1.40.8)mol0.6 mol、n(B)(2.11.2)mol0.9 mol、n(C)(1.20.6)mol0.6 mol、n(D)(2.41.2)mol1.2 mol，n(A)n(B)n(C)n(D)0.6 mol0.9 mol0.6 mol1.2 mol2324，所以x2。123455.某化學科研小組研究在其他條件不變時，改變某一條件對化學平衡的影響，得到如下變化規(guī)律(下圖中，p表示壓強，T表示溫度，n表示物質的量，t表示反應時間)：12345根據(jù)以上規(guī)律判斷(填“”“”或“”)：(1)反應：p2 p1，H 0。答案12345解析解析解析對反應而言，增大壓強，平衡向右移動，A的轉化率(A)增大，所以p2p1；圖(a)表示隨溫度升高，(A)減小，平衡向左移動，則正反應是放熱反應，H0。(2)反應：T1 T2，H 0。答案12345解析解析解析圖(b)表示在兩種不同溫度下，C的物質的量逐漸增大至達到平衡的過程。T1溫度下n(C)增加得快，且先達到平衡，說明T1T2，由T1T2，降低溫度，n(C)增大，說明平衡向右移動，H0。(3)反應：若T2 T1，H 0。12345答案解析(或)解析解析圖(c)表示隨起始時n(B)的增大，在兩種不同溫度下C的體積分數(shù)(C)先增大后減小的變化曲線。T2時(C)高于T1時(C)，可能有兩種情況：若T2T1，即升溫平衡右移，H0；若T2T1，即降溫平衡右移，H0。(4)反應：若T2 T1，H 0。答案12345解析(或)解析解析圖(d)所呈現(xiàn)的信息是隨壓強的增大，A的平衡轉化率不變，但T2時(A)比T1時(A)大。若T2T1，則升溫平衡右移，H0；若T1T2，則升溫平衡左移，H0。