16-17版：2.3.5 化学平衡图像 等效平衡(步步高)

第第 5 课时课时 化学平衡图像化学平衡图像 等效平衡等效平衡 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 一 化学平衡图像 1 在 2 L 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 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 2 min 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 2 min 时的正反应速率是 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 1 T1为一条等温线 随着压强的增大 C 化学平衡 移动 a b c 2 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 3 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 如图 1 或表示的压强较大 如图 2 以 aA g bB g cC g 为例 根据图像回答下列问题 1 图 1 中 温度 T1 T2的大小关系是 温度升高 C C 的含量 化学 平衡 移动 正反应是 反应 2 图 2 中 压强 p1 p2的大小关系是 压强增大 C C 的含量 化学 平衡 移动 a b c 归纳总结 化学平衡图像题的分析解答方法 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 下列各图中 表示 2A g B g 2C g H 或 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 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 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 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 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 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 归纳总结 等效平衡解题方法 解答等效平衡问题时 先看条件 恒温恒容或恒温恒压 再看方程式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 3 在一个固定容积的密闭容器中 加入 2 mol A 和 1 mol B 发生反应 2A g B g 3C g D g 达到平衡时 C 的浓度为 n mol L 1 1 若维持容器容积和温度不变 按下列各种配比为起始物质 达到平衡后 C 的浓度仍为 n mol L 1的是 填字母 下同 A 4 mol A 2 mol B B 2 mol A 1 mol B 3 mol C 1 mol D C 3 mol A 1 mol B D 3 mol C 1 mol D E 1 mol A 0 5 mol B 1 5 mol C 0 5 mol D 2 C 的浓度大于 n mol L 1的是 3 将可逆反应中 A g 改为 A s 则 C 的浓度仍为 n mol L 1的是 4 若将题中 维持容器容积和温度不变 改为 维持容器压强和温度不变 则 C 的浓度 仍为 n mol L 1的是 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 1 在容积可变的密闭容器中存在如下反应 CO g H2O g CO2 g H2 g H 0 下 列分析中不正确的是 A 图 研究的是 t0时升高温度对反应速率的影响 B 图 研究的是 t0时增大压强 缩小容积 或使用催化剂对反应速率的影响 C 图 研究的是催化剂对化学平衡的影响 且甲使用了催化剂 D 图 研究的是温度对化学平衡的影响 且乙的温度较高 2 已知可逆反应 4NH3 g 5O2 g 4NO g 6H2O g H 1 025 kJ mol 1 若反应 物起始物质的量相同 下列关于该反应的示意图不正确的是 3 在相同温度和压强下 对反应 CO2 g H2 g CO g H2O g 进行甲 乙 丙 丁四 组实验 实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表 物质 物质的量 实验 CO2H2COH2O g 甲a mola mol0 mol0 mol 乙2a mola mol0 mol0 mol 丙0 mol0 mola mola mol 丁a mol0 mola mola mol 上述四种情况达到平衡后 n CO 的大小顺序是 A 乙 丁 丙 甲 B 乙 丁 甲 丙 C 丁 乙 丙 甲 D 丁 丙 乙 甲 4 一定条件下存在反应 CO g H2O g CO2 g H2 g 其正反应放热 现有三个相 同的 2 L 恒容绝热 与外界没有热量交换 密闭容器 在 中充入 1 mol CO 和 1 mol H2O 在 中充入 1 mol CO2和 1 mol H2 在 中充入 2 mol CO 和 2 mol H2O 700 条 件下开始反应 达到平衡时 下列说法正确的是 A 容器 中正反应速率相同 B 容器 中反应的平衡常数相同 C 容器 中 CO 的物质的量比容器 中的少 D 容器 中 CO 的转化率与容器 中 CO2的转化率之和小于 1 5 某化学科研小组研究在其他条件不变时 改变某一条件对化学平衡的影响 得到如下变 化规律 下图中 p 表示压强 T 表示温度 n 表示物质的量 t 表示反应时间 根据以上规律判断 填 或 1 反应 p2 p1 H 0 2 反应 T1 T2 H 0 3 反应 若 T2 T1 H 0 4 反应 若 T2 T1 H 0 提醒 完成作业 第二章 训练 7 答案精析答案精析 一 化学平衡图像 1 1 时间变化 物质的物质的量的变化 2 3A g B g 2C g 3 相等 4 0 15 mol L 1 min 1 2 1 减小 逆向 T1 减小 逆向 放热 2 p1 p2 减小 逆向 活学活用 1 A 随着温度的升高 化学平衡应向吸热反应方向移动 即向逆反应方向移动 所以生成物 C 的体积分数减小 反应物的含量增大 反应物的转化率减小 增大体系的压强 由于反应的两 边都是气态物质 所以正反应和逆反应的速率都增大 而加入催化剂 只能加快反应速率 缩短 达到平衡的时间 不能使平衡移动 所以达到平衡后 各组分的浓度及体积分数不变 2 1 4 增大 0 5 a b t1 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 0 5 a b t1 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 二 等效平衡 1 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 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 3 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 活学活用 3 1 DE 2 ABC 3 CDE 4 ABDE 解析 该反应前后气体分子数不同 恒温恒容下把加入的物质转化成起始状态形式 与起始 状态时各物质的物质的量分别相同 即建立相同的平衡状态 恒温恒压下 比例相同即可建 立相同的平衡状态 当堂检测 1 C C 项 使用催化剂对平衡移动无影响 但能使化学反应速率加快 2 D 升高温度 平衡向逆反应方向移动 平衡时一氧化氮的含量小 且达到平衡时需要的 时间短 故 A 正确 D 错误 增大压强 平衡向逆反应方向移动 平衡时一氧化氮的含量小 且达到平衡时需要的时间短 故 B 正确 有无催化剂只影响到达平衡状态的时间 不影响平 衡移动 故 C 正确 3 A 根据所给数据 甲 丙为等效平衡 则其中 n CO 相等 乙相当于甲平衡后 再加入 a mol CO2 平衡右移 n CO 增大 丁把 CO H2O 折合成反应物相当于 2a mol CO2 a mol H2 和乙等效 所以乙 丁 丙 甲 4 D 因为容器绝热 所给反应的正反应为放热反应 容器 的温度升高 容器 的温度降 低 故反应速率 中比 中快 A 项错误 由于容器 中加入的反应物多 放出的热量也多 容器内温度比 高 故二者的平衡常数不同 B 项错误 因容器 的温度高 故相当于平衡逆 向移动 CO 的转化率降低 C 项错误 如果容器 和容器 在温度相同的情况下达到平衡 CO CO2转化率之和等于 1 但容器 的温度升高 平衡逆向移动 CO 的转化率降低 容器 温度降低 CO2的转化率也降低 D 项正确 5 1 2 3 或 4 或 解析 1 对反应 而言 增大压强 平衡向右移动 A 的转化率 A 增大 所以 p2 p1 图 a 表示随温度升高 A 减小 平衡向左移动 则正反应是放热反应 H 0 2 图 b 表示在两种不同温度下 C 的物质的量逐渐增大至达到平衡的过