高中化学 第2章 化学反应的方向、限度与速率 第3节 化学反应的速率（第3课时）课件 鲁科版选修4.ppt

第3课时化学平衡图像 等效平衡 第2章第3节 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 达标检测提升技能 二等效平衡 内容索引 一化学平衡图像 2 该反应的化学方程式是 3 在反应进行到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 则v a 3a g b g 2c g 1 横坐标表示 纵坐标表示 新知导学 1 在2l刚性密闭容器中 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 反应过程中时间变化 反应过程中各物质的物质的量 的变化 相等 0 15mol l 1 min 1 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 的变化是 化学平衡 移动 正反应是 反应 正向 吸热 增大 逆向 减小 1 图1中 温度t1 t2的大小关系是 温度升高 c c的含量 的变化是 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 的变化是 化学平衡 移动 a b c 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 仍以aa g bb g cc g 为例 t2 t1 减小 根据图像回答下列问题 逆向 放热 p1 p2 减小 逆向 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 正反应放热 这个可逆反应的正确图像为 活学活用 答案 解析 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 缩短反应达到平衡的时间 但不能使平衡移动 所以达到平衡后 各组分的浓度及体积分数不变 2 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 1 该反应进行到m点放出的热量 填 或 进行到w点放出的热量 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 2 t2下 在0 t1时间内 v y mol l 1 min 1 答案 解析 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 3 m点的正反应速率 填 或 n点的逆反应速率 答案 解析 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 w点的正反应速率大于n点的逆反应速率 因此m点的正反应速率大于n点的逆反应速率 4 m点时再加入一定量x 平衡后x的转化率 填 增大 减小 或 不变 答案 解析 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 增大 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 只有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 新知导学 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 co g h2o g co2 g h2 g 2mol2mol0mol0mol 0mol0mol4mol4mol 4mol4mol2mol2mol 1mol2mol1mol2mol 答案 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 按计量系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 而成比例地增加反应物 相当于加压 所以平衡不移动 只要极值等比则平衡等效 2 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 g 1mol3mol0mol 0mol0mol2mol 0 5mol1 5mol1mol 1mol3mol2mol 答案 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 按计量系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 而成比例地增加反应物 相当于加压 所以平衡会移动 必须极值等量平衡才等效 3 若在恒温恒压条件下 按题2中四种情况分别建立平衡 其中为等效平衡的是 答案 解析 恒温恒压条件下 若转换后 按计量系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 而成比例地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 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 在一个固定体积的密闭容器中 加入2mola和1molb发生反应 2a g b g 3c g d g 达到平衡时 c的浓度为nmol l 1 1 若维持容器体积和温度不变 下列各种配比为起始物质 达到平衡后 c的浓度仍为nmol l 1的是 a 4mola 2molbb 2mola 1molb 3molc 1moldc 3mola 1molbd 3molc 1molde 1mola 0 5molb 1 5molc 0 5mold 活学活用 de 答案 解析 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 则为比例相同即可建立相同的平衡状态 2 c的浓度大于nmol l 1的是 3 将可逆反应中a g 改为a s 则c的浓度仍为nmol l 1的是 4 若将题中 维持容器体积和温度不变 改为 维持容器压强和温度不变 则c的浓度仍为nmol l 1的是 abc 答案 cde abde 答案 答案 4 t 时 将3mola和1molb气体通入体积为2l的密闭容器中 容积不变 发生如下反应 3a g b g xc g 2min时反应达到平衡状态 温度不变 剩余0 8molb 并测得c的浓度为0 4mol l 1 请回答下列问题 1 从开始反应至达到平衡状态 生成c的平均反应速率为 0 2mol l 1 min 1 答案 解析 2 x 4 答案 解析 n c n b 0 4mol l 1 2l 1 0 8 mol 4 1 x 1 x 4 3 若继续向原平衡混合物的容器中通入少量氦气 假设氦气和a b c都不反应 后 化学平衡 填字母 a 向正反应方向移动b 向逆反应方向移动c 不移动 答案 解析 体积不变 各成分的浓度不变 平衡不移动 c 4 若向原平衡混合物的容器中再充入amolc 在t 时达到新的平衡 此时b的物质的量为n b mol 0 8 0 2a 答案 解析 压强对此平衡移动不影响 3mola和1molb等效于4molc n b 0 8mol 0 8 0 2a mol 5 如果上述反应在相同温度和容器中进行 欲使反应达到平衡时c的物质的量分数与原平衡相等 起始加入的三种物质的物质的量n a n b n c 之间应该满足的关系式为 n a 3n b n c 0 或n a n b 0 答案 解析 n c 0 此反应为等体积反应 所以压强对平衡移动不影响 等效平衡的条件 把起始加入物质的物质的量按化学计量数换算成方程式同一边的物质 只要反应物或生成物的物质的量比例相同即可 原平衡的起始配比恰好符合a b的化学计量数关系 其等效配比有 n a n b 3 1 n c 0 n a n b 3 1 n c 0 n a n b 0 n c 0 达标检测提升技能 1 已知可逆反应 4nh3 g 5o2 g 4no g 6h2o g h 1025kj 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 答案 解析 1 2 3 4 5 升高温度 平衡向逆反应方向移动 平衡时no的含量小 且达到平衡时需要的时间短 故a正确 d错误 b项增大压强 平衡向逆反应方向移动 平衡时no的含量小 且达到平衡时需要的时间短 故正确 c项有无催化剂只影响到达平衡状态的时间 不影响平衡移动 故正确 1 2 3 4 5 2 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 1 2 3 4 5 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 1 2 3 4 5 答案 解析 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amolco2 平衡右移 n co 增大 丁把co h2o折合成反应物相当于2amolco2 amolh2 和乙等效 所以乙 丁 丙 甲 3 将1molso2和1molo2通入体积不变的密闭容器中 在一定条件下发生反应2so2 g o2 g 2so3 g 达到平衡时so3为0 3mol 此时若移走0 5molo2和0 5molso2 相同温度下再次达到新平衡时so3的物质的量为a 0 3molb 0 15molc 小于0 15mold 大于0 15mol 小于0 3mol 答案 解析 移走0 5molo2和0 5molso2 相当于扩大容积 减小压强 若平衡不移动 so3的物质的量为0 15mol 而事实上平衡左移 所以n so3 0 15mol 1 2 3 4 5 则下列关系中正确的是a w1 w2 q 23 15b w1 w2 q 23 15c w1 w2 q 23 15d w1 w2 q 23 15 4 已知 n2 g 3h2 g 2nh3 g h 92 4kj mol 1 在相同温度 相同容积的恒容容器中 实验测得起始 平衡时的有关数据如下表 答案 解析 1 2 3 4 5 经计算可知容器 和 中的平衡为等效平衡 则w1 w2 但放出的热量决定于n2和h2实际消耗量 故q 23 15 1 2 3 4 5 根据以上规律判断 填 或 1 反应 p2p1 h0 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 右图中 p表示压强 t表示温度 n表示物质的量 t表示反应时间 答案 解析 1 2 3 4 5 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 1 2 3 4 5 2 反应 t1t2 h0 答案 解析 1 2 3 4 5 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程 t1温度下n c 增加得快 且先达到平衡 说明t1 t2 由t1 t2