江苏省响水中学高中化学 化学反应原理《第20课时 等效平衡》学案 新人教版选修4(1).docVIP

江苏省响水中学2014高中化学 化学反应原理第20课时 等效平衡学案 新人教版选修4一、等效平衡的概念外界条件相同时，同一可逆反应只要起始浓度相当，无论经过何种途径，都可以达到相同的平衡状态。概念的理解：（1）外界条件相同：通常可以是恒温、恒容（同t同v），恒温、恒压（同t同p），读题时注意勾画出这些条件。（2）相同的平衡状态：通常是指平衡混合物各组分的百分含量相同，但各组分的物质的量、浓度可能不同。（3）平衡状态（终态）只与始态有关，而与途径无关，（如：无论反应从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始投料是一次还是分成几次反应容器经过扩大缩小或缩小扩大的过程，）只要起始浓度相当，就达到相同的平衡状态。二、等效平衡的判断及处理1、步骤（1） 进行等效转化 一边倒法，即按照反应方程式的计量数之比转化到同一边的量，与题干所给起始投料情况比较。（2） 判断起始浓度是否相当。2、三种类型：i类：恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说（即n0的体系）：等效转化后，对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同。ii类：恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应来说（即n=0的体系）：等效转化后，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。iii类：恒温恒压下对于气体体系等效转化后，要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。解题的关键，在读题时分清类别，用相应的方法求解。例题：1、在t时，向2l密闭容器中放入1mola和1molb，发生下列反应：a（g）+b（g）c（g）+2d（g），平衡时c的含量为m%，保持其他条件不变，若按下列配比将物质放入容器中达到平衡时，c的含量仍为m%的是 （ ）a、2mola和1molb b、2mold和a、b、c各1molc、1molc和2mold d、1molc和1mold2、在等温等容条件下，有下列气体反应：2a（气）+2b（气）c（气）+3d（气）。现分别从两条途径建立平衡 （ ）：a、b的起始浓度均为2mol/l。 ：c、d的起始浓度分别为2mol/l和6mol/l。下列叙述正确的是：a、和两途径最终达到平衡时，系统内混合气体的百分组成相同b、和两途径最终达到平衡时，系统内混合气体的百分组成不同c、达到平衡时途径的va等于途径的vad、达到平衡后，第途径混合气密度为第途径混合气密度的1/23、在一个1l的密闭容器中，加入2mola和1molb ，发生下述反应：2a(g)+b(g) 3c(g)+d(g)达到平衡时，c的浓度为1.2mol/l , c的体积分数为a% 。（1）维持容器的体积和温度不变，按下列配比作为起始物质，达到平衡后，c的浓度仍是1.2mol/l的 （ ）a、3mol c+1mol d b、1mol a+0.5mol b+1.5mol c+0.5mol dc、1mol a+0.5mol b+1.5mol c d、4mol a+2mol b（2）维持容器的压强和温度不变，按下列配比作为起始物质，达到平衡后，c的浓度仍是1.2mol/l（或c的体积分数仍是a%）的是 （ ）a、3mol c+1mol d b、1mol a+0.5mol b+1.5mol c+0.5mol dc、1mol a+0.5mol b+1.5mol c d、4mol a+2mol b练习：1、在1l密闭容器中通入2mol氨气，在一定温度下，发生下列反应：2nh3n2+3h2，达到平衡时，容器内n2的百分含量为a%，若维持容器的体积和温度都不变，分别通入下列几组物质，达到平衡时，容器内n2的含量仍为a%的是 （ ） a、3molh2和1moln2 b、2molnh3和1moln2c、2moln2和3molh2 d、01molnh3，095moln2和285molh22、在一定条件下，将3moln2和3molh2充入一个容积固定的密闭容器中，发生反应：n2（g）+3h2（g）2nh3（g），当反应达到平衡时nh3为n mol。在与上述完全相同的容器中，保持温度不变，若平衡时nh3仍为n mol，则下列组合中不正确的是（ ）选项起始状态/moln2h2nh3a202b2.51.51c8/322/3d0023、在一个容积固定的密闭容器中充入1molhi，建立如下平衡：h2（g）+i2 （g）2hi（g），测得hi的转化率为a%。其他条件不变，在上述平衡体系中再充入1molhi，待平衡建立时hi的转化率为b%，则a、b的关系为 （ ）a.ab b.ab c.a=b d.无法确定4、一个真空密闭恒容容器中盛有1molpcl5，加热到200发生如下反应：pcl5(g) pcl3 (g)+cl2 (g)，反应达到平衡时，混合气体中pcl5，所占体积分数为m%，。若同一温度的同一容器中，最初投入2 molpcl5，反应达平衡时，混合气体中pcl5，所占体积分数为n%。则m和n的关系是 ()(a)mn (b) m=n (c) m n(d)无法确定5、在一固定容积的密闭容器中充入2mola和1molb，发生反应：2a(气)+b(气) xc(气),达到平衡后，c的体积分数为w%。若维持容器体积和温度不变，按0.6mola、0.3molb和1.4molc为起始物质，达到平衡后，c的体积分数仍为w%，则x值为（ ）a、1 b、2 c、3 d、46、在恒温、恒压的条件下，向可变容积的密闭容器中充入3la和2lb，发生如下反应：3a（气）+2b（气）xc（气）+yd(气)达到平衡时，c的体积分数为m%。若维持温度压强不变，将0.6la 、0.4lb、4lc、0.8ld作为起始物质充入密闭容器中,达到平衡时c的体积分数仍为m%,则的值分别为（ ）a x=3y=1 b x=4 y=1 c x=5y =1 d x=10y=2 7、在一定温度下，把2molso2和1molo2通入一个一定容积的密闭容器里，发生反应：2so2+o22so3，当此反应进行到一定程度时，就达到化学平衡状态。若该容器中维持温度不变，令a、b、c分别代表初始时so2、o2和so3的物质的量，如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡，反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时完全相同。填写下列空白：（1）若a = 0，b = 0，则c = 。（2）若a = 05mol，则b = ，c = 。（3）a、b、c取值必须满足的一般条件是（用两个方程式表示，其中一个只含a、c，另一个只含b、c） 8、有两个密闭容器a和b，a容器内有一个移动的活塞能使容器内保持恒压，b容器能保持恒容。起始时向这两个容器中分别充入等量的体积比为2：1的so2和o2的混合气体，并使a和b的容积相等。在保持4000c的条件下使之发生如下反应： 2 so2+o2 2so3。（1）达到平衡时所需要的时间a容器比b容器 ，a容器中so2的转化率比b容器 。（2）达到（1）所述平衡后，若向两容器中通入数量不多的等量氩气，a容器化学平衡 移动，b容器化学平衡 移动。（3）达到（1）所述平衡后，若向两容器中通入等量的原反应气体，达到平衡时，a容器so3物质的量分数 ；b容器中so3的物质的量分数 。（填增大、减小、不变）【典型例题】 例1. 在一定条件下，将2 mol so2和1 mol o2通入一个容积固定的密闭容器中，发生如下反应：2so2+o22so3，当此反应进行到一定程度时，反应混合物处于化学平衡状态。若维持容器温度不变，令a，b，c分别代表初始加入的so2、o2和so3的物质的量(mol)。如a，b，c取不同的值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时的完全相同。请填写下列空白： (1)若a=0，b=0，则c= ；(2)若a=0.5，则b= ，c= ；(3)a，b，c必须满足的一般条件是(请用两个化学方程式表示，其中一个只含a和c，另一个只含b和c)：，例2 . 在一个固定容积的密闭容器中，保持一定的温度进行以下反应：一定温度下，在容积固定的密闭容器中进行反应：h2(g)+br2(g)2hbr(g)。已知加入1molh2和2molbr2时，达到平衡后生成a mol hbr（见下表“已知”项）。在相同条件下，且保持平衡时各组分的物质的量分数不变，对下列编号（1）（3）的状态，填写表中的空白例3. 将3mola和1molb放入恒温恒压的密闭容器中，发生如下反应：3a（g）b（g） 例4. 537、1.01105pa时，往体积可变的密闭容器中充入2molso2和1molo2，此时容器的体积为200l。向容器中加入催化剂（固体）并保持恒温、恒压，发生反应：2so2（g）o2（g） 2so3（g）是一个反应前后气体体积减少的放热反应，增大压强，平衡正向移动，降低温度，平衡逆向移动。但工业生产中常采用常压而不是高压，主要是由于压强对平衡的转化影响不大，同时，增大压强对设备和动力的要求都很高，因此一般不采用高压，而是常压；同时升高温度平衡逆向移动，不利于so2的转化，但催化剂在537左右时活性最大，反应速率快，因此，一般工业生产中采用高温条件。（2）温度一定，体积可以改变，说明反应过程中压强保持不变，则本题是等温等压条件下的等效平衡问题，因此，只充入2molso3时，换算成方程式左边与原平衡起始一致，说明是等效平衡，so2的体积分数仍为0.91。此时：2so2（g）o2（g） 2so3（g）反应起始物质的物质的量（mol）ab0反应过程中转化的物质的量（mol）2y y 2y平衡时各物质的物质的量（mol）a2y by 2y则有：ab21；2y/（aby）0.91；（v前/v后n前/n后）aby3；解上述三个方程组，可得：y1.365mol，a2.91mol；b1.455mol。答案：（1）由于压强对平衡的转化影响不大，同时，增大压强对设备和动力的要求都很高，因此一般不采用高压，而是常压。（2）so2的体积分数为0.91，达平衡时的体积为137.3l。（3）a2.91mol【模拟试题1. 在一固定体积的密闭容器中加入2 mol a和1 mol b发生反应2a（g）b（g） n2o4，此时平衡混合气中no2的体积分数为x%，若再充入1mol n2o4，在温度不变的情况下，达到新的平衡时，测得no2的体积分数为y%，则x和y的大小关系正确的是（）a. xy b. xb；5. 某温度下，反应：h2（g）i2（g） x c（g），达到平衡后，c的体积分数为w%。若维持容器中的容积和温度不变，按起始物质的量：a为0.6 mol，b为0.3 mol，c为1.4 mol充入容器，达到平衡后，c的体积分数仍为w%，则x的值为（）a. 只能为2 b. 只能为3c. 可能是2，也可能是3 d. 无法确定7. 将1molco和1molh2o（g）充入某固定容积的反应器中，在某条件下达到平衡：coh2o（g） co2h2，此时有2/3的co转化为co2。该平衡混合物中co2的体积分数为 若在相同条件下，向容器中充入1molco2、1molh2和1molh2o，则反应向 （填“正反应方向”、“逆反应方向”或“不”）进行。达到平衡时，混合物中co2的体积分数可能是下列各值中的 （填编号）a. 22.2% b. 27.55% c. 33.3% d. 36.8%结合中的计算结果分析，若平衡向正方向移动时，则下列说法中正确的是（ ）生成物的产量一定增加；生成物的体积分数一定增加；反应物的转化率一定增大；反应物的浓度一定降低；正反应速率一定大于逆反应速率；一定使用了催化剂8. 某温度下，向某密闭容器中加入1 mol n2和3 mol h2，使之反应合成nh3，平衡后测得nh3的体积分数为m。若温度不变，只改变起始加入量，使之反应平衡后nh3的体积分数仍为m。假设n2、h2、 nh3的加入量（单位：mol）用x、y、z表示，应满足：（1）恒定温度、体积：若x0，y0，则z _；若x0.75，y_，则z _；x、y、z应满足的一般条件是_。（2）恒定温度、压强：若x0，y0，则z_；若x0.75，y_，则z _；x、y、z应满足的一般条件是_。9. 有两只密闭容器a和b，a容器有一个移动的活塞，能使容器内保持恒压，b容器保持恒容，起始时向这两只容器中分别充入等量的体积比为1：2的so2和o2的混合气体，并使a和b的容积相等。在保持400的条件下，使之发生反应：2so2（g）o2（g） 2so3（g），填写下列空格：达到平衡时所需的时间a比b ，a中so2的转化率比b 。达到（1）所述的平衡后，若向两容器中通入数量不多的等量氩气，则a容器中化学平衡 移动，b容器中化学平衡 移动。达到（1）所述的平衡后，若向两容器中通入等量的原反应气体，再达到平衡时，a容器中so3的体积分数 （填增大、减小或不变），b容器中so3的体积分数 。【试题答案】1. d2. a3. d4. ac5. bc6. c7. 33.3%；逆反应方向，d；8. ：z2；y2.25，z0.5；xz/21；y3z/23；：z0的任意值；y2.25，z0；x/y1/3，z0。9. 少 大逆向 不不变 增大i类：恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说（即n0的体系）：等效转化后，对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同。ii类：恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应来说（即n=0的体系）：等效转化后，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。iii类：恒温恒压下对于气体体系等效转化后，要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。解题的关键，在读题时分清类别，用相应的方法求解。例题：1、在t时，向2l密闭容器中放入1mola和1molb，发生下列反应：a（g）+b（g）c（g）+2d（g），平衡时c的含量为m%，保持其他条件不变，若按下列配比将物质放入容器中达到平衡时，c的含量仍为m%的是 （ ）a、2mola和1molb b、2mold和a、b、c各1molc、1molc和2mold d、1molc和1mold2、在等温等容条件下，有下列气体反应：2a（气）+2b（气）c（气）+3d（气）。现分别从两条途径建立平衡 （ ）：a、b的起始浓度均为2mol/l。 ：c、d的起始浓度分别为2mol/l和6mol/l。下列叙述正确的是：a、和两途径最终达到平衡时，系统内混合气体的百分组成相同b、和两途径最终达到平衡时，系统内混合气体的百分组成不同c、达到平衡时途径的va等于途径的vad、达到平衡后，第途径混合气密度为第途径混合气密度的1/23、在一个1l的密闭容器中，加入2mola和1molb ，发生下述反应：2a(g)+b(g) 3c(g)+d(g)达到平衡时，c的浓度为1.2mol/l , c的体积分数为a% 。（1）维持容器的体积和温度不变，按下列配比作为起始物质，达到平衡后，c的浓度仍是1.2mol/l的 （ ）a、3mol c+1mol d b、1mol a+0.5mol b+1.5mol c+0.5mol dc、1mol a+0.5mol b+1.5mol c d、4mol a+2mol b（2）维持容器的压强和温度不变，按下列配比作为起始物质，达到平衡后，c的浓度仍是1.2mol/l（或c的体积分数仍是a%）的是 （ ）a、3mol c+1mol d b、1mol a+0.5mol b+1.5mol c+0.5mol dc、1mol a+0.5mol b+1.5mol c d、4mol a+2mol b练习：1、在1l密闭容器中通入2mol氨气，在一定温度下，发生下列反应：2nh3n2+3h2，达到平衡时，容器内n2的百分含量为a%，若维持容器的体积和温度都不变，分别通入下列几组物质，达到平衡时，容器内n2的含量仍为a%的是 （ ） a、3molh2和1moln2 b、2molnh3和1moln2c、2moln2和3molh2 d、01molnh3，095moln2和285molh22、在一定条件下，将3moln2和3molh2充入一个容积固定的密闭容器中，发生反应：n2（g）+3h2（g）2nh3（g），当反应达到平衡时nh3为n mol。在与上述完全相同的容器中，保持温度不变，若平衡时nh3仍为n mol，则下列组合中不正确的是（ ）选项起始状态/moln2h2nh3a202b2.51.51c8/322/3d0023、在一个容积固定的密闭容器中充入1molhi，建立如下平衡：h2（g）+i2 （g）2hi（g），测得hi的转化率为a%。其他条件不变，在上述平衡体系中再充入1molhi，待平衡建立时hi的转化率为b%，则a、b的关系为 （ ）a.ab b.ab c.a=b d.无法确定4、一个真空密闭恒容容器中盛有1molpcl5，加热到200发生如下反应：pcl5(g) pcl3 (g)+cl2 (g)，反应达到平衡时，混合气体中pcl5，所占体积分数为m%，。若同一温度的同一容器中，最初投入2 molpcl5，反应达平衡时，混合气体中pcl5，所占体积分数为n%。则m和n的关系是 ()(a)mn (b) m=n (c) m n(d)无法确定5、在一固定容积的密闭容器中充入2mola和1molb，发生反应：2a(气)+b(气) xc(气),达到平衡后，c的体积分数为w%。若维持容器体积和温度不变，按0.6mola、0.3molb和1.4molc为起始物质，达到平衡后，c的体积分数仍为w%，则x值为（ ）a、1 b、2 c、3 d、46、在恒温、恒压的条件下，向可变容积的密闭容器中充入3la和2lb，发生如下反应：3a（气）+2b（气）xc（气）+yd(气)达到平衡时，c的体积分数为m%。若维持温度压强不变，将0.6la