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

第5課時(shí)化學(xué)平衡圖像等效平衡第二章第三節(jié)化學(xué)平衡學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡典型圖像，學(xué)會(huì)化學(xué)平衡圖像題的分析解答方法。2.知道等效平衡的含義，學(xué)會(huì)等效平衡的分析判斷方法。新知導(dǎo)學(xué)達(dá)標(biāo)檢測內(nèi)容索引新知導(dǎo)學(xué)1.物質(zhì)的量物質(zhì)的量 (濃度濃度)時(shí)間圖像時(shí)間圖像(c/nt圖像圖像)在2 L密閉容器中，某一反應(yīng)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：一、化學(xué)平衡圖像的基本類型(1)橫坐標(biāo)表示反應(yīng)過程中 ，縱坐標(biāo)表示反應(yīng)過程中 。(2)該反應(yīng)的化學(xué)方程式是_ 。時(shí)間變化物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化2C(g)(3)在反應(yīng)達(dá)2 min時(shí)，正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)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(yīng)達(dá)平衡(2 min)時(shí)的正反應(yīng)速率是 。相等0.15 molL1min12.速率速率時(shí)間圖像時(shí)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(yīng)物的濃度，使v正突變，且平衡 移動(dòng)。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(dòng)，該反應(yīng)的正反應(yīng)可能是 熱反應(yīng)或氣體總體積 的反應(yīng)。.v正、v逆都是突然增大的且增大程度相同，說明該化學(xué)平衡沒有發(fā)生移動(dòng)，可能是使用了 ，也可能是對反應(yīng)前后氣體總體積不發(fā)生變化的反應(yīng) 體積(即增大壓強(qiáng))所致。正向放增大催化劑壓縮3.含量含量(轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率)時(shí)間時(shí)間溫度溫度(壓強(qiáng)壓強(qiáng))圖像圖像(1)在化學(xué)平衡圖像中，先出現(xiàn)拐點(diǎn)的反應(yīng)則先達(dá)到平衡，先出現(xiàn)拐點(diǎn)的曲線表示的溫度較高(壓強(qiáng)較大)。根據(jù)圖像回答下列問題：.表示T2 T1，正反應(yīng)是 反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)。放熱.表示p2 p1，壓強(qiáng)增大，A的轉(zhuǎn)化率減小，平衡逆向移動(dòng)。說明正反應(yīng)是氣體總體積 的反應(yīng)。.生成物C的百分含量不變，說明平衡不發(fā)生移動(dòng)，但反應(yīng)速率a b，故a可能使用了 ；也可能該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體總體積不變的可逆反應(yīng)，a 了壓強(qiáng)(壓縮體積)。增大催化劑增大(2)在化學(xué)平衡圖像中，包括縱坐標(biāo)、橫坐標(biāo)和曲線所表示的意義共三個(gè)量。確定橫坐標(biāo)所表示的量后，討論縱坐標(biāo)與曲線的關(guān)系；或者確定縱坐標(biāo)所表示的量，討論橫坐標(biāo)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(yīng)aA(g)bB(g)cC(g)在不同溫度下(T1T2)，壓強(qiáng)(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(qiáng)的增大，C% ，化學(xué)平衡 移動(dòng)，ab c。減小逆向”或“”)進(jìn)行到W點(diǎn)時(shí)放出的熱量?！被颉霸龃罄?反應(yīng)mX(g)nY(g)pZ(g)H，在不同溫度下的平衡體系中物質(zhì)Y的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化的曲線如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是A.該反應(yīng)的H0B.mnpC.B、C兩點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)：KBKCD.A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率v(A)v(C)解析解析由圖可知溫度升高，Y的體積分?jǐn)?shù)增大，說明平衡正向移動(dòng)，則正向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)；增大壓強(qiáng)，Y的體積分?jǐn)?shù)減小，說明平衡逆向移動(dòng)，則mnp；對吸熱反應(yīng)來說，溫度升高，K增大，KBKC；A、C兩點(diǎn)溫度相同，C點(diǎn)壓強(qiáng)大，則C點(diǎn)的速率大于A點(diǎn)。答案解析二、等效平衡化學(xué)平衡的建立與反應(yīng)途徑無關(guān)，從正反應(yīng)開始或逆反應(yīng)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(yīng)，起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量不同，而達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的百分含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?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(yīng)前后氣體分子數(shù)不同的可逆反應(yīng)，轉(zhuǎn)換后(按化學(xué)計(jì)量數(shù)換算成方程式同一邊的物質(zhì))，反應(yīng)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?yàn)檫@種情況下壓強(qiáng)對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不同的可逆反應(yīng)有影響，而成比例的增加反應(yīng)物，相當(dāng)于加壓，所以平衡會(huì)移動(dòng)，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(zhuǎn)換后(按化學(xué)計(jì)量數(shù)換算成方程式同一邊的物質(zhì))，反應(yīng)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?yàn)檫@種情況下壓強(qiáng)不變，不管反應(yīng)前后氣體分子數(shù)是否改變，對可逆反應(yīng)的平衡都沒有影響，而成比例的增加反應(yīng)物后體積膨脹，壓強(qiáng)不變，所以平衡不移動(dòng)，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(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng)，轉(zhuǎn)換后(按化學(xué)計(jì)量數(shù)換算成方程式同一邊的物質(zhì))，反應(yīng)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?yàn)檫@種情況下壓強(qiáng)對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng)沒有影響，而成比例的增加反應(yīng)物，相當(dāng)于加壓，所以平衡不移動(dòng)，只要極值等比則平衡等效。歸納總結(jié)歸納總結(jié)解答等效平衡問題時(shí)，先看條件(恒溫恒容或恒溫恒壓)，再看方程式反應(yīng)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(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng)，要求極值等比。(2)恒溫恒容條件下，對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不同的可逆反應(yīng)，要求極值等量。(3)恒溫恒壓條件下，不管反應(yīng)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(gè)固定容積的密閉容器中，保持一定溫度進(jìn)行如下反應(yīng)：H2(g)Br2(g)2HBr(g)，已知加入1 mol H2和2 mol Br2達(dá)到平衡后，生成x mol HBr，在相同條件下若起始時(shí)加入的H2、Br2、HBr分別為a、b、c(均不為0)且保持平衡時(shí)，各組分含量都不變，以下推斷正確的是a、b、c應(yīng)滿足的關(guān)系是4ac2b平衡時(shí)HBr為x mola、b、c應(yīng)滿足的關(guān)系是abc平衡時(shí)HBr為 x molA. B.C. D.答案解析解析解析H2(g)Br2(g)2HBr(g)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，恒容時(shí)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(shí)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(gè)固定容積的密閉容器中，加入2 mol A和1 mol B發(fā)生反應(yīng)：2A(g)B(g)3C(g)D(g)，達(dá)到平衡時(shí)，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(zhì)，達(dá)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(yīng)前后氣體分子數(shù)不同，恒溫恒容下把加入的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成起始狀態(tài)形式，與起始狀態(tài)時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)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(yīng)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(qiáng)和溫度不變”，則C的濃度仍為n molL1的是 。答案ABCCDEABDE學(xué)習(xí)小結(jié)1.化學(xué)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(yīng)前后氣體分子數(shù)不同，量相同，等效平衡；恒溫恒容，反應(yīng)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(yīng)，成比例，等效平衡。達(dá)標(biāo)檢測1.如圖所示是可逆反應(yīng)A(g)2B(g)2C(g)3D(g)H0的化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)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(shí)，減小了A或B的物質(zhì)的量濃度B.t2時(shí)，升高了溫度C.t2時(shí)，增大了壓強(qiáng)D.t1時(shí)，加入了催化劑答案12345解析解析解析由圖像可知，t1時(shí)刻，正反應(yīng)速率不變，逆反應(yīng)速率減小，只能是減小生成物的濃度；t2時(shí)刻，正、逆反應(yīng)速率都增大，且平衡右移，結(jié)合反應(yīng)的特征，只能是升高了溫度。123452.已知可逆反應(yīng)：4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H1 025 kJmol1。若反應(yīng)物起始物質(zhì)的量相同，下列關(guān)于該反應(yīng)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(yīng)方向移動(dòng)，平衡時(shí)一氧化氮的含量小，且達(dá)到平衡時(shí)需要的時(shí)間短，故A正確，D錯(cuò)誤；增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡時(shí)一氧化氮的含量小，且達(dá)到平衡時(shí)需要的時(shí)間短，故B正確；有無催化劑只影響到達(dá)平衡狀態(tài)的時(shí)間，不影響平衡移動(dòng)，故C正確。123453.由某可逆反應(yīng)繪出圖像如圖所示，縱坐標(biāo)為生成物在平衡混合物中的百分含量，下列對該反應(yīng)的判斷不正確的是A.反應(yīng)物中可能含有氣體B.生成物中一定有氣體C.正反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)D.正反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)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(yīng)一定為吸熱反應(yīng)；壓強(qiáng)增大，生成物的含量減小，說明化學(xué)方程式中氣體生成物的計(jì)量數(shù)之和大于氣體反應(yīng)物的計(jì)量數(shù)之和。解析4.(2017辛集市校級(jí)期中)有一可逆反應(yīng)：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(jìn)行反應(yīng)：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(dá)平衡后，C的質(zhì)量分?jǐn)?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(xué)計(jì)量數(shù)將各物質(zhì)轉(zhuǎn)化成反應(yīng)物或生成物，各物質(zhì)的物質(zhì)的量一定相等；和相當(dāng)于是同一反應(yīng)處于不同的階段，一定滿足：化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的量變化n之比就等于化學(xué)計(jì)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。123455.某化學(xué)科研小組研究在其他條件不變時(shí)，改變某一條件對化學(xué)平衡的影響，得到如下變化規(guī)律(下圖中，p表示壓強(qiáng)，T表示溫度，n表示物質(zhì)的量，t表示反應(yīng)時(shí)間)：12345根據(jù)以上規(guī)律判斷(填“”“”或“”)：(1)反應(yīng)：p2 p1，H 0。答案12345解析解析解析對反應(yīng)而言，增大壓強(qiáng)，平衡向右移動(dòng)，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(dòng)，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，H0。(2)反應(yīng)：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(zhì)的量逐漸增大至達(dá)到平衡的過程。T1溫度下n(C)增加得快，且先達(dá)到平衡，說明T1T2，由T1T2，降低溫度，n(C)增大，說明平衡向右移動(dòng)，H0。(3)反應(yīng)：若T2 T1，H 0。12345答案解析(或)解析解析圖(c)表示隨起始時(shí)n(B)的增大，在兩種不同溫度下C的體積分?jǐn)?shù)(C)先增大后減小的變化曲線。T2時(shí)(C)高于T1時(shí)(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(yīng)：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(qiáng)的增大，A的平衡轉(zhuǎn)化率不變，但T2時(shí)(A)比T1時(shí)(A)大。若T2T1，則升溫平衡右移，H0；若T1T2，則升溫平衡左移，H0。