高中化学 专题2 化学反应速率与化学平衡 第三单元 化学平衡的移动 第3课时课件 苏教版选修4.ppt

第3课时化学平衡图像等效平衡 专题2第三单元化学平衡的移动 学习目标定位 1 认识化学反应速率 化学平衡典型图像 学会化学平衡图像题的分析解答方法 2 知道等效平衡的含义 学会等效平衡的分析判断方法 新知导学 达标检测 内容索引 新知导学 1 横坐标表示反应过程中 纵坐标表示反应过程中 2 该反应的化学方程式是 3 在反应达2min时 正反应速率与逆反应速率之间的关系是 4 若用a物质的量浓度的变化表示反应达平衡 2min 时的正反应速率是 一 化学平衡图像的基本类型 1 物质的量 浓度 时间图像 n c t图像 在2l密闭容器中 某一反应有关物质a g b g c g 的物质的量变化如图所示 根据图像回答下列问题 时间变化 物质的物质的量的变化 3a g b g 2c g 相等 0 15mol l 1 min 1 v 正突变 v 逆渐变 且v 正 v 逆 说明是了反应物的浓度 使v 正突变 且平衡移动 2 速率 时间图像 v t图像 增大 正向 v 正 v 逆都是突然减小的 且v 正 v 逆 说明平衡移动 该反应的正反应可能是热反应或气体总体积的反应 v 正 v 逆都是突然增大的且增大程度相同 说明该化学平衡没有发生移动 可能是使用了 也可能是对反应前后气体总体积不发生变化的反应体积 即增大压强 所致 正向 放 增大 催化剂 压缩 根据图像回答下列问题 表示t2t1 正反应是反应 温度升高 平衡逆向移动 表示p2p1 压强增大 a的转化率减小 平衡逆向移动 说明正反应是气体总体积的反应 3 含量 转化率 时间 温度 压强 图像 1 在化学平衡图像中 先出现拐点的反应则先达到平衡 先出现拐点的曲线表示的温度较高 放热 增大 生成物c的百分含量不变 说明平衡不发生移动 但反应速率ab 故a可能使用了 也可能该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应 a了压强 压缩体积 催化剂 增大 2 在化学平衡图像中 包括纵坐标 横坐标和曲线所表示的意义共三个量 确定横坐标所表示的量后 讨论纵坐标与曲线的关系 或者确定纵坐标所表示的量 讨论横坐标与曲线的关系 即 定一议二 原则 解题过程中 可以作辅助线帮助分析 例如反应aa g bb g cc g 在不同温度下 t1 t2 压强 p 与混合气体中c的含量 c 的关系图像如图所示 根据图像回答下列问题 t1为一条等温线 随着压强的增大 c 化学平衡移动 a bc 在压强一定时 如p3 温度升高 c 化学平衡移动 正反应是反应 减小 逆向 增大 正向 吸热 4 平衡常数变化图像平衡常数只随温度的变化而变化 对于反应2a g b g 2c g h 0 温度升高 正反应的平衡常数变小 逆反应的平衡常数变大 如图所示 5 其他类型如图所示是其他条件不变时 某反应物的最大 平衡 转化率 与温度 t 的关系曲线 图中标出的a b c d四个点中 表示v正 v逆的点是c 表示v正 v逆的点是a 而b d点表示v正 v逆 化学平衡图像题的分析方法 1 无论是反应速率图像还是平衡图像 都要清楚纵 横坐标的含义 都要与化学原理相联系 特别是与平衡移动原理相联系 2 三步分析法 一看反应速率是增大还是减小 二看v正 v逆的相对大小 三看化学平衡移动的方向 3 四要素分析法 看曲线的起点 看曲线的变化趋势 看曲线的转折点 看曲线的终点 4 先拐先平 可逆反应ma g nb g pc g qd g 在转化率 时间曲线中 先出现拐点的曲线先达到平衡 这表示反应的温度高或压强大 5 定一议二 图像中有三个量时 先确定一个量不变 再讨论另外两个量的关系 1 该反应进行到m点时放出的热量 填 或 进行到w点时放出的热量 例1在恒容密闭容器中通入x并发生反应 2x g y g 温度t1 t2下x的物质的量浓度c x 随时间t变化的曲线如图所示 答案 解析 解析根据图像可知w点消耗的x的物质的量比m点消耗的x的物质的量大 因此反应进行到w点时放热多些 0 t1时间内x的浓度减小了 a b mol l 1 则y浓度增加0 5 a b mol l 1 因此v y mol l 1 min 1 根据先拐先平知t1 t2 m点的反应速率大于w点的反应速率 n点没有达到平衡 此时反应正向进行程度大 即n点的正反应速率大于逆反应速率 因此m点的正反应速率大于n点的逆反应速率 m点时 再加入一定量的x 则相当于增大压强 平衡正向移动 x的转化率增大 2 t2下 在0 t1时间内 v y mol l 1 min 1 3 m点的正反应速率 填 或 n点的逆反应速率 4 m点时再加入一定量x 平衡后x的转化率 填 增大 或 减小 答案 增大 例2 2017 常州一中期中质量检测 在两个容积均为1l的密闭容器中以不同的氢碳比 n h2 n co2 充入h2和co2 在一定条件下发生反应 2co2 g 6h2 g c2h4 g 4h2o g h co2的平衡转化率 co2 与温度的关系如下图所示 下列说法正确的是a 该反应的 h 0b 氢碳比 x 2 0c 在氢碳比为2 0时 q点v逆小于p点的v逆d p点温度下 反应的平衡常数为512 答案 解析 解析随着温度的升高 co2的转化率降低 根据勒夏特列原理 正反应是放热反应 即 h2 0 b项错误 q p co2的转化率增大 说明反应向正反应方向进行 即p点的逆反应速率大于q点的逆反应速率 c项正确 设起始加入h2和co2的物质的量分别为2mol 1mol 2co2 g 6h2 g c2h4 g 4h2o g 起始 mol l 1 1200变化 mol l 1 0 51 50 251平衡 mol l 1 0 50 50 251根据平衡常数的表达式 解得k 64 d项错误 二 等效平衡 化学平衡的建立与反应途径无关 从正反应开始或逆反应开始都可以建立平衡 在一定条件 恒温恒容或恒温恒压 下 对同一可逆反应 起始时加入物质的物质的量不同 而达到化学平衡时 同种物质的百分含量 质量分数 体积分数 物质的量分数等 相同 这样的平衡称为等效平衡 1 在恒温恒容条件下 按下列四种情况分别建立平衡 其中为等效平衡的是 n2 g 3h2 g 2nh3 1mol3mol0mol 0mol0mol2mol 0 5mol1 5mol1mol 1mol3mol2mol 答案 解析 解析恒温恒容条件下 对于反应前后气体分子数不同的可逆反应 转换后 按化学计量数换算成方程式同一边的物质 反应物或生成物的物质的量与原平衡相同 则两平衡等效 且平衡后同种物质的量相同 因为这种情况下压强对于反应前后气体分子数不同的可逆反应有影响 而成比例的增加反应物 相当于加压 所以平衡会移动 必须极值等量平衡才等效 2 若在恒温恒压条件下 按题1中四种情况分别建立平衡 其中为等效平衡的是 解析恒温恒压条件下 若转换后 按化学计量数换算成方程式同一边的物质 反应物或生成物的物质的量的比例与原平衡相同 则两平衡等效 且平衡后两种物质的物质的量成倍数关系 因为这种情况下压强不变 不管反应前后气体分子数是否改变 对可逆反应的平衡都没有影响 而成比例的增加反应物后体积膨胀 压强不变 所以平衡不移动 只要极值等比则平衡等效 答案 解析 3 在恒温恒容条件下 按下列四种情况分别建立平衡 其中为等效平衡的是 co g h2o g co2 g h2 g 2mol2mol0mol0mol 0mol0mol4mol4mol 4mol4mol2mol2mol 1mol2mol1mol2mol 答案 解析 解析恒温恒容条件下 对于反应前后气体分子数不变的可逆反应 转换后 按化学计量数换算成方程式同一边的物质 反应物或生成物的物质的量的比例与原平衡相同 则两平衡等效 且平衡后同种物质的物质的量成倍数关系 因为这种情况下压强对于反应前后气体分子数不变的可逆反应没有影响 而成比例的增加反应物 相当于加压 所以平衡不移动 只要极值等比则平衡等效 解答等效平衡问题时 先看条件 恒温恒容或恒温恒压 再看反应前后气体分子数 相同或不同 按 一边倒 转换比较 1 恒温恒容条件下 对于反应前后气体分子数不变的可逆反应 要求极值等比 2 恒温恒容条件下 对于反应前后气体分子数不同的可逆反应 要求极值等量 3 恒温恒压条件下 不管反应前后气体分子数是否改变 都只要求极值等比 a 平衡时 乙中so2的转化率大于50 b 当反应平衡时 丙中c so2 是甲中的2倍c 温度升至90 上述反应平衡常数为25 16 则正反应为吸热反应d 其他条件不变 若起始时向容器乙中充入0 10mol l 1no2和0 20mol l 1so2 达到平衡时c no 与原平衡不同 例3 2017 徐州 宿迁 连云港 淮安四市11月模拟 80 时 no2 g so2 g so3 g no g 该温度下 在甲 乙 丙三个恒容密闭容器中 投入no2和so2 起始浓度如下表所示 其中甲经2min达平衡时 no2的转化率为50 下列判断不正确的是 答案 解析 no2 g so2 g so3 g no g 起始 mol l 1 0 100 1000变化 mol l 1 0 10 50 0 10 50 0 10 50 0 10 50 平衡 mol l 1 0 050 050 050 05根据化学平衡常数的定义 k 1 升高到90 化学平衡常数为25 16 1 说明升高温度 平衡向正反应方向移动 即正反应是吸热反应 c项正确 解析乙可以看作是在甲基础上再加入0 1mol l 1no2 平衡向正反应方向移动 so2的转化率增大 即大于50 a项正确 因为反应前后气体化学计量数之和相等 丙可以看作是在甲的基础上增大压强 即甲和丙为等效平衡 丙中c so2 是甲中的2倍 b项正确 容器乙中充入0 1mol l 1no2 0 2mol l 1so2 与乙相当 即c no 与原平衡相同 d项错误 b 第一次达平衡时 h2的体积分数小于20 c 温度为t时 起始向原容器中充入0 1mol铁粉 0 04molh2o g 0 1molfe3o4 s 0 005molh2 g 反应向正反应方向进行d 温度为t时 向恒压容器中加入足量fe3o4 s 和0 08molh2 g 达平衡时h2 g 转化率为20 例4 双选 2017 泰州南通高三期末 温度为t时 向体积为2l的恒容密闭容器中加入足量铁粉和0 08molh2o g 发生反应3fe s 4h2o g fe3o4 s 4h2 g 一段时间后达平衡 t1时刻向容器中再充入一定量的h2 再次达平衡时 h2的体积分数为20 下列说法正确的是a t1时刻充入h2 v 正 v 逆变化如图 答案 解析 解析t1时刻充入h2 生成物浓度迅速增大 反应物浓度不变 则逆反应速率迅速增大 正反应速率不变 图像符合题意 a正确 t1时刻充入h2后达到的平衡与原平衡等效 所以原平衡h2的体积分数等于20 b错误 根据三段式计算 3fe s 4h2o g fe3o4 s 4h2 g 起始浓度 0 04mol l 10转化浓度 xx平衡浓度 0 04mol l 1 xx 学习小结 1 化学平衡图像题的分析思路 看图像 想规律 作判断 解题技巧 先拐先平 定一议二 2 恒温恒容 反应前后气体分子数不同 量相同 等效平衡 恒温恒容 反应前后气体分子数相同 成比例 等效平衡 恒温恒压 任何气体的可逆反应 成比例 等效平衡 达标检测 解析由图像可知 t1时刻 正反应速率不变 逆反应速率减小 只能是减小生成物的浓度 t2时刻 正 逆反应速率都增大 且平衡右移 结合反应的特征 只能是升高了温度 1 2 3 4 5 1 如图所示是可逆反应a g 2b g 2c g 3d g h 0的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变而变化的关系图 下列条件的改变与图中的变化情况相符的是a t1时 减小了a或b的物质的量浓度b t2时 升高了温度c t2时 增大了压强d t1时 加入了催化剂 答案 解析 1 2 3 4 5 2 2018 海安高级中学1月月考 对于可逆反应a s 3b g 2c g h 0 下列图像中符合真实变化的是 答案 解析 1 2 3 4 5 解析该反应为吸热反应 升高温度平衡正向移动 正反应速率大于逆反应速率 图中的正 逆反应速率交叉点为平衡状态 据图可知 反应达到平衡后 升高温度 逆反应速率大于正反应速率 与实际情况不符 a项错误 加入催化剂能同等程度的增大正 逆反应速率 正 逆反应速率相等 平衡不移动 b项错误 增大压强 平衡向正反应方向移动 则c的体积分数增大 c项正确 升高温度 平衡向正反应方向移动 a的转化率增大 即温度越高 a的转化率越大 d项错误 1 2 3 4 5 3 2018 盐城中学高二月考 在密闭容器中 对于可逆反应m 3n 2q g 平衡时q的体积分数与温度和压强的关系如图所示 下列判断正确的是a m和n不能都为气体b 由右图可知 n一定为气体c 若正反应方向 h 0 则t1 t2d 其他条件不变 压强增大 混合气体的平均相对分子质量减小 答案 解析 1 2 3 4 5 解析保持温度不变 增大压强 q的体积分数增大 说明平衡正向移动 根据规律 增大压强平衡向气体体积缩小的方向进行 可知正反应方向为气体体积缩小的方向 则n一定为气体 m可为气体也可为非气体 所以a项错误 b项正确 保持压强不变 若正反应方向 h 0 从t1到t2 q的体积分数减小 说明平衡逆向移动 即向放热反应方向移动 所以改变的条件是降低温度 则有t1 t2 c项错误 由上分析已知 n一定为气体 m可为气体也可为非气体 若m是气体 平衡正向移动时 混合气体的总质量不变 气体的物质的量减小 根据m m n可知混合气体的平均相对分子质量增大 若m为非气体 混合气体的总质量也增大 物质的量减小 所以混合气体的平均相对分子质量也是增大 d项错误 1 2 3 4 5 4 有一可逆反应 2a g 3b g xc g 4d g 若按下列两种配比在同温同体积的密闭容器中进行反应 0 8mola 1 2molb 1 2molc 2 4mold 1 4mola 2 1molb 0 6molc 1 2mold达平衡后 c的质量分数相等 则方程式中x的值为a 1b 2c 3d 4 答案 解析 1 2 3 4 5 解析根据题意 和 为等效平衡 按照化学计量数将各物质转化成反应物或生成物 各物质的物质的量一定相等 和 相当于是同一反应处于不同的阶段 一定满足 化学反应中物质的量变化 n之比就等于化学计量数之比 之间各物质的物质的量变化为 n a 1 4 0 8 mol 0 6mol n b 2 1 1 2 mol 0 9mol n c 1 2 0 6 m