2018-2019版高中化學 專題2 化學反應速率與化學平衡 第三單元 化學平衡的移動 第3課時課件 蘇教版選修4.ppt

第3課時化學平衡圖像等效平衡,專題2第三單元化學平衡的移動,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(nèi)容索引,新知導學,(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 。 (3)在反應達2 min時，正反應速率與逆反應速率之間的關(guān)系是 。 (4)若用A物質(zhì)的量濃度的變化表示反應達平衡(2 min)時的正反應速率是_。,一、化學平衡圖像的基本類型,1.物質(zhì)的量 (濃度)時間圖像(n/ct圖像) 在2 L密閉容器中，某一反應有關(guān)物質(zhì)A(g)、 B(g)、C(g)的物質(zhì)的量變化如圖所示。根據(jù)圖像回答下列問題：,時間變化,物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化,3A(g)B(g)2C(g),相等,0.15 molL1min1,.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。,2.速率時間圖像(vt圖像),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,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。 .表示p2 p1，壓強增大，A的轉(zhuǎn)化率減小，平衡逆向移動。說明正反應是氣體總體積 的反應。,3.含量(轉(zhuǎn)化率)時間溫度(壓強)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。,放熱,增大,.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)。,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(guān)系；或者確定縱坐標所表示的量，討論橫坐標與曲線的關(guān)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(T1<T2)，壓強(p)與混合氣體中C的含量(C%)的關(guān)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。 在壓強一定時(如p3)，溫度升高，C% ，化學平衡 移動，正反應是 反應。,減小,逆向,<,增大,正向,吸熱,4.平衡常數(shù)變化圖像 平衡常數(shù)只隨溫度的變化而變化。對于反應2A(g)B(g)2C(g)H0，溫度升高，正反應的平衡常數(shù)變小，逆反應的平衡常數(shù)變大。如圖所示：,5.其他類型 如圖所示是其他條件不變時，某反應物的最大(平衡)轉(zhuǎn)化率()與溫度(T)的關(guān)系曲線，圖中標出的a、b、c、d四個點中，表示v正v逆的點是c，表示v正v逆的點是a，而b、d點表示v正v逆。,化學平衡圖像題的分析方法 (1)無論是反應速率圖像還是平衡圖像，都要清楚縱、橫坐標的含義，都要與化學原理相聯(lián)系，特別是與平衡移動原理相聯(lián)系。 (2)三步分析法：一看反應速率是增大還是減??；二看v正、v逆的相對大??；三看化學平衡移動的方向。 (3)四要素分析法：看曲線的起點；看曲線的變化趨勢；看曲線的轉(zhuǎn)折點；看曲線的終點。,(4)先拐先平：可逆反應mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，在轉(zhuǎn)化率時間曲線中，先出現(xiàn)拐點的曲線先達到平衡，這表示反應的溫度高或壓強大。 (5)定一議二：圖像中有三個量時，先確定一個量不變，再討論另外兩個量的關(guān)系。,(1)該反應進行到M點時放出的熱量 (填“”或“<”)進行到W點時放出的熱量。,例1在恒容密閉容器中通入X并發(fā)生反應：2X(g)Y(g)，溫度T1、T2下X的物質(zhì)的量濃度c(X)隨時間t變化的曲線如圖所示：,答案,解析,<,解析根據(jù)圖像可知W點消耗的X的物質(zhì)的量比M點消耗的X的物質(zhì)的量大，因此反應進行到W點時放熱多些；0t1時間內(nèi)X的濃度減小了(ab) molL1，則Y濃度增加0.5(ab) molL1，因此v(Y) molL1min1；根據(jù)先拐先平知T1T2，M點的反應速率大于W點的反應速率，N點沒有達到平衡，此時反應正向進行程度大，即N點的正反應速率大于逆反應速率，因此M點的正反應速率大于N點的逆反應速率；M點時，再加入一定量的X，則相當于增大壓強，平衡正向移動，X的轉(zhuǎn)化率增大。,(2)T2下，在0t1時間內(nèi)，v(Y) molL1min1。 (3)M點的正反應速率 (填“”或“<”)N點的逆反應速率。 (4)M點時再加入一定量X，平衡后X的轉(zhuǎn)化率 (填“增大”或“減小”)。,答案,增大,例2(2017常州一中期中質(zhì)量檢測)在兩個容積均為1 L的密閉容器中以不同的氫碳比n(H2)/n(CO2)充入H2和CO2，在一定條件下發(fā)生反應：2CO2(g)6H2 (g)C2H4(g)4H2O(g)H。CO2的平衡轉(zhuǎn)化率(CO2)與溫度的關(guān)系如下圖所示。下列說法正確的是 A.該反應的H 0 B.氫碳比：x2.0 C.在氫碳比為2.0時，Q點v逆小于P點 的v逆 D.P點溫度下，反應的平衡常數(shù)為512,答案,解析,解析隨著溫度的升高，CO2的轉(zhuǎn)化率降低，根據(jù)勒夏特列原理，正反應是放熱反應，即H2.0，B項錯誤； QP，CO2的轉(zhuǎn)化率增大，說明反應向正反應方向進行，即P點的逆反應速率大于Q點的逆反應速率，C項正確； 設(shè)起始加入H2和CO2的物質(zhì)的量分別為2 mol、1 mol， 2CO2(g)6H2 (g)C2H4(g)4H2O(g) 起始/molL1： 1 2 0 0 變化/molL1： 0.5 1.5 0.25 1 平衡/molL1： 0.5 0.5 0.25 1 根據(jù)平衡常數(shù)的表達式，解得K64，D項錯誤。,二、等效平衡,化學平衡的建立與反應途徑無關(guān)，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(zhì)的物質(zhì)的量不同，而達到化學平衡時，同種物質(zhì)的百分含量(質(zhì)量分數(shù)、體積分數(shù)、物質(zhì)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(zhuǎn)換后(按化學計量數(shù)換算成方程式同一邊的物質(zhì))，反應物或生成物的物質(zhì)的量與原平衡相同，則兩平衡等效，且平衡后同種物質(zhì)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 。,解析恒溫恒壓條件下，若轉(zhuǎn)換后(按化學計量數(shù)換算成方程式同一邊的物質(zhì))，反應物或生成物的物質(zhì)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(zhì)的物質(zhì)的量成倍數(shù)關(guān)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。,答案,解析,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(zhuǎn)換后(按化學計量數(shù)換算成方程式同一邊的物質(zhì))，反應物或生成物的物質(zhì)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(zhì)的物質(zhì)的量成倍數(shù)關(guān)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。,解答等效平衡問題時，先看條件(恒溫恒容或恒溫恒壓)，再看反應前后氣體分子數(shù)(相同或不同)，按“一邊倒”轉(zhuǎn)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。,A.平衡時，乙中SO2的轉(zhuǎn)化率大于50% B.當反應平衡時，丙中c(SO2)是甲中的 2倍 C.溫度升至90 ，上述反應平衡常數(shù)為25/16，則正反應為吸熱反應 D.其他條件不變，若起始時向容器乙中充入0.10 mol L1 NO2和 0.20 mol L1 SO2，達到平衡時c(NO)與原平衡不同,例3(2017徐州、宿遷、連云港、淮安四市11月模擬)80 時，NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)。該溫度下，在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中，投入NO2和SO2，起始濃度如下表所示，其中甲經(jīng)2 min達平衡時，NO2的轉(zhuǎn)化率為50%，下列判斷不正確的是,答案,解析,NO2(g) SO2(g)SO3(g) NO(g) 起始/molL1: 0.10 0.10 0 0 變化/molL1: 0.1050% 0.1050% 0.1050% 0.1050% 平衡/molL1: 0.05 0.05 0.05 0.05 根據(jù)化學平衡常數(shù)的定義，K 1，升高到90 ，化學平衡常數(shù)為25/16 1，說明升高溫度，平衡向正反應方向移動，即正反應是吸熱反應，C項正確；,解析乙可以看作是在甲基礎(chǔ)上再加入0.1 molL1 NO2，平衡向正反應方向移動，SO2的轉(zhuǎn)化率增大，即大于50%，A項正確； 因為反應前后氣體化學計量數(shù)之和相等，丙可以看作是在甲的基礎(chǔ)上增大壓強，即甲和丙為等效平衡，丙中c(SO2)是甲中的2倍，B項正確；,容器乙中充入0.1 molL1 NO2、0.2 molL1 SO2，與乙相當，即c(NO)與原平衡相同，D項錯誤。,B.第一次達平衡時，H2的體積分數(shù)小于20% C.溫度為T時，起始向原容器中充入0.1 mol鐵粉、 0.04 mol H2O(g)、0.1 mol Fe3O4(s)、0.005 mol H2(g)，反應向正反應方向進行 D.溫度為T時，向恒壓容器中加入足量 Fe3O4(s)和0.08 mol H2(g)，達平衡時H2(g) 轉(zhuǎn)化率為20%,例4(雙選)(2017泰州南通高三期末)溫度為T時，向體積為2 L的恒容密閉容器中加入足量鐵粉和0.08 mol H2O(g)，發(fā)生反應3Fe(s)4H2O(g) Fe3O4(s)4H2(g)，一段時間后達平衡，t1時刻向容器中再充入一定量的H2，再次達平衡時，H2的體積分數(shù)為20%。下列說法正確的是 A.t1時刻充入H2，v正、v逆變化如圖,答案,解析,解析t1時刻充入H2，生成物濃度迅速增大，反應物濃度不變，則逆反應速率迅速增大，正反應速率不變，圖像符合題意，A正確； t1時刻充入H2后達到的平衡與原平衡等效，所以原平衡H2的體積分數(shù)等于20%，B錯誤； 根據(jù)三段式計算： 3Fe(s)4H2O(g) Fe3O4(s)4H2(g) 起始濃度： 0.04 molL1 0 轉(zhuǎn)化濃度： x x 平衡濃度： 0.04 molL1x x,學習小結(jié),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,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(jié)合反應的特征，只能是升高了溫度。,1,2,3,4,5,1.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(guān)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(zhì)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,解析,1,2,3,4,5,2.(2018海安高級中學1月月考)對于可逆反應A(s)3B(g)2C(g)H0，下列圖像中符合真實變化的是,答案,解析,1,2,3,4,5,解析該反應為吸熱反應，升高溫度平衡正向移動，正反應速率大于逆反應速率，圖中的正、逆反應速率交叉點為平衡狀態(tài)，據(jù)圖可知，反應達到平衡后，升高溫度，逆反應速率大于正反應速率，與實際情況不符，A項錯誤； 加入催化劑能同等程度的增大正、逆反應速率，正、逆反應速率相等，平衡不移動，B項錯誤； 增大壓強，平衡向正反應方向移動，則C的體積分數(shù)增大，C項正確； 升高溫度，平衡向正反應方向移動，A的轉(zhuǎn)化率增大，即溫度越高，A的轉(zhuǎn)化率越大，D項錯誤。,1,2,3,4,5,3.(2018鹽城中學高二月考)在密閉容器中，對于可逆反應M3N2Q(g)，平衡時Q的體積分數(shù)與溫度和壓強的關(guān)系如圖所示，下列判斷正確的是 A.M和N不能都為氣體 B.由右圖可知，N一定為氣體 C.若正反應方向H0，則T1T2 D.其他條件不變，壓強增大，混合氣體的 平均相對分子質(zhì)量減小,答案,解析,1,2,3,4,5,解析保持溫度不變，增大壓強，Q的體積分數(shù)增大，說明平衡正向移動，根據(jù)規(guī)律：增大壓強平衡向氣體體積縮小的方向進行，可知正反應方向為氣體體積縮小的方向，則N一定為氣體，M可為氣體也可為非氣體，所以A項錯誤，B項正確； 保持壓強不變，若正反應方向H0，從T1到T2，Q的體積分數(shù)減小，說明平衡逆向移動，即向放熱反應方向移動，所以改變的條件是降低溫度，則有T1T2，C項錯誤； 由上分析已知：N一定為氣體，M可為氣體也可為非氣體。若M是氣體，平衡正向移動時，混合氣體的總質(zhì)量不變，氣體的物質(zhì)的量減小，根據(jù)Mm/n可知混合氣體的平均相對分子質(zhì)量增大；若M為非氣體，混合氣體的總質(zhì)量也增大，物質(zhì)的量減小，所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量也是增大，D項錯誤。,1,2,3,4,5,4.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 D 1.4 mol A2.1 mol B0.6 mol C1.2 mol D 達平衡后，C的質(zhì)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,1,2,3,4,5,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(zhì)轉(zhuǎn)化成反應物或生成物，各物質(zhì)的物質(zhì)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(zhì)的量變化n之比就等于化學計量數(shù)之比，之間各物質(zhì)的物質(zhì)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。,根據(jù)以上規(guī)律判斷(填“”“”或“”)： (1)反應：p2 p1，H 0。,1,2,3,4,5,5.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(zhì)的量，t表示反應時間)：,答案,解析,1,2,3,4,5,解析對反應而言，增大壓強，平衡向右移動，A的轉(zhuǎn)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。,1,2,3,4,5,解析圖(b)表示在兩種不同溫度下，C的物質(zhì)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。,答案,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。,(3)反應：若T2 T1，H 0。,1,2,3,4,5,答案,解析,(或),解析圖(d)所呈現(xiàn)的信息是隨壓強的增大，A的平衡轉(zhuǎn)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。,1,2,3,4,5,(4)反應：若T2 T1，H 0。,答案,解析,(或),