423化学平衡4

1、2 0 2 2 年年 4 月月 2 5 日 星 期 一日 星 期 一化学平衡状态化学平衡状态1、概念：化学平衡状态是指在一定条件下的、概念：化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。2、特征：、特征：逆：研究对象为可逆反应逆：研究对象为可逆反应等：等：V正正=V逆逆 判断反应是否处于平衡状态的因素判断反应是否处于平衡状态的因素动：动：V正正=V逆逆0 动态平衡动态平衡定：各组分的浓度或其百分含量为定值定：各组分的浓度或其百分含量为定值变：条件变化，化学

2、平衡状态亦发生变化变：条件变化，化学平衡状态亦发生变化例：例： 2SO2+ O2 2SO3起始起始C(mol/L) 2 1 0变化变化C(mol/L) 1.2 0.6 1.2平衡平衡C(mol/L) 0.8 0.4 1.2 2SO2+ O2 2SO3 0 0 20.8 0.4 0.8 0.8 0.4 1.2以上两个平衡，有什么异同？以上两个平衡，有什么异同？等效平衡 在一定条件下（恒温恒容或恒温恒在一定条件下（恒温恒容或恒温恒压），对同一可逆反应，只是起始时加压），对同一可逆反应，只是起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，衡时，同种物质的百分含量相同

3、，同种物质的百分含量相同，这样这样的平衡称为等效平衡。的平衡称为等效平衡。等效平衡的判断方法等效平衡的判断方法 任何状态的体系，都用任何状态的体系，都用“极端极端状态状态”来比较，来比较，通过可逆反应的化通过可逆反应的化学计量数换算成同一边物质学计量数换算成同一边物质v 恒温恒容恒温恒容： 2SO2 (g) +O2(g) 2SO3 (g) v途径途径1起始起始 2mol 1mol 0v途径途径2起始起始 0 0 2molv途径途径3起始起始 1mol 0.5mol 1molv途径途径4起始起始 0.5mol ? ?v途径途径5起始起始 amol bmol cmol【问题问题】: : 途径途径2

4、、 3与与1等效吗等效吗? ? 途径途径4 4中中O2(g)和和SO3(g)的起始量为多少的起始量为多少, ,到达平衡时到达平衡时可与可与途径途径1 1等效等效? ?途径途径5 5中中a a、b b、c c符合怎样的关系达到平衡状态时与符合怎样的关系达到平衡状态时与途径途径1 1等效等效? ?等效平衡建成条件探究一等效平衡建成条件探究一(1+1)mol (0.5+0.5)mol 01.5mol0.25mola+c=22b+c=2 结论结论： 恒温恒容恒温恒容条件下条件下对于对于反应前后气体分反应前后气体分子数发生子数发生变化变化的可逆反应的可逆反应, ,若改变起始加入若改变起始加入情况，通过可

5、逆反应的化学计量数换算成同情况，通过可逆反应的化学计量数换算成同一边物质的一边物质的物质的量物质的量与原平衡与原平衡起始加入量起始加入量相相同，则二平衡等效。同，则二平衡等效。 恒温恒容：恒温恒容：等效平衡建成条件等效平衡建成条件【例例1】 将将2 mol SO2和和2 mol SO3气体混合于固气体混合于固定体积的密闭容器中，在一定条件下发生可逆反定体积的密闭容器中，在一定条件下发生可逆反应：应：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，平衡时，平衡时SO3为为 n mol。在相同温度下，分别按下列配比在相。在相同温度下，分别按下列配比在相同体积的容器中放入起始物质，平衡时同体积的容器中放

6、入起始物质，平衡时SO3的物的物质的量是质的量是n mol的是（的是（ ） A.2 mol SO2+1 mol O2 B.2 mol SO2+1 mol O2+2 mol SO3 C.4 mol SO2+1 mol O2 D.3 mol SO2+1 mol O2+1 mol SO3 C2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)2mol02mol(2+2)mol(0+1)mol02mol1mol2mol1mol2mol(2+2)mol(1+1)mol03mol1mol1mol(3+1)mol(1+0.5)mol0ABCD4mol1molN2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)10mol3

7、0mol02.5mol7.5mol5mol7.5mol22.5mol0020mol7.5mol22.5mol15mol5mol7.5mol22.5mol5mol练习1起始量变化量平衡量极限转化量平衡量变化量转化率为：15mol20mol100%75%B2mol1mol0 04mol2mol2mol1mol2+2mol 1+1mol0 002A(g) + B(g) 3C(g) + D(g)1mol3mol 1mol3mol 1mol0+2mol 1+1mol0 0应用3起始量AB极限转化量CD003mol 1mol D极限转化量2mol1mol0 0极限转化量2molH2 1molI25002m

8、olH2 1molI21L1L等效平衡建成条件的探究二等效平衡建成条件的探究二 恒温恒容下恒温恒容下，H2 (g)I2 (g) 2HI(g)v途径途径1起始起始 2 mol 1mol 0v途径途径2起始起始 1mol 0 1molv途径途径3起始起始 4mol 2mol 0v途径途径4起始起始 3mol 1mol 2mol2molH21molI21500 1L2molH2 1molI22molH2 1molI24molH22molI23500 1L途径途径2、3、4与与途径途径1等效吗？等效吗？ 结论结论： 恒温恒容恒温恒容条件下条件下对于对于反应前后气体分子反应前后气体分子数数不变不变的可逆

9、反应的可逆反应, ,若改变起始加入情况，若改变起始加入情况，只要通过可逆反应的化学计量数换算成同一只要通过可逆反应的化学计量数换算成同一边物质的边物质的物质的量之比物质的量之比与原平衡与原平衡起始加入量起始加入量相同，则二平衡等效。相同，则二平衡等效。恒温恒容：恒温恒容：等效平衡建成条件等效平衡建成条件H2(g) + Br2(g) 2HBr(g)1mol2mol01-a mol2-a mola molx moly mol z mol(x+z/2)mol(y+z/2) mol 0满足的关系为：(x+z/2):(y+z/2)=1:2即：4x+z=2y极值转化极值转化平衡时，平衡时，HBr的物质的量

10、：的物质的量：H2起始量为起始量为1mol时时HBr的平衡量为的平衡量为a mol，H2的起始量为的起始量为(x+z/2)mol时，时，HBr的平衡量为的平衡量为(x+z/2)a mol，即，即(y-x)a mol。A【例2】 恒温恒容恒温恒容 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)v途径途径1起始起始 2mol 1mol 0v途径途径2起始起始 4 mol 2 mol 0等效平衡建成条件的探究三等效平衡建成条件的探究三压途径途径1 1和和2 2是否为等效平衡？是否为等效平衡？2molSO21molO21450 1L2molSO21molO2450 1L2molSO21molO22450

11、1L2molSO2 1molO22molSO2 1molO24molSO22molO22450 1L恒温恒压恒温恒压 ：H2(g) I2(g) 2HI(g)途径途径1起始起始 2 mol 1mol 0途径途径2起始起始 4mol 2mol 0途径途径1 1和和2 2是否为等效平衡？是否为等效平衡？2mol H21mol I212mol H21mol I22mol H21mol I222mol H2 1mol I22mol H2 1mol I24mol H22mol I22 结论结论： 恒温恒压恒温恒压条件下条件下若改变起始加入情况，若改变起始加入情况，只要通过可逆反应的化学计量数换算成同一只要

12、通过可逆反应的化学计量数换算成同一边物质的边物质的物质的量之比物质的量之比与与起始加入量起始加入量相同，相同，则两平衡等效。则两平衡等效。N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)1mol3mol0 x moly mol z molx+z/2 mol y+3z/2 mol0即即y=3x若若x=0.75 mol，则，则y=3x=2.25 mol与与z无关，为任意值。无关，为任意值。【例3】起始量起始量1起始量起始量2极限转化量z为任意值。为任意值。恒压时：满足的关系为：(x+z/2):(y+3z/2)=1:3即即x=0，y=0，z=2；X，y，z满足的关系：满足的关系：2x+z=2，2x+3

13、z=6若若x=0.75， z= 0.5，y=2.25。恒恒容容时：满足的关系为：时：满足的关系为：(x+z/2)=1，(y+3z/2)=3应用应用4.4.在一恒容的容器中充入在一恒容的容器中充入2 mol A2 mol A和和1 mol 1 mol B B，发生反应，发生反应2 A(g) + B(g) 2 A(g) + B(g) x x C(g) C(g)，达到平衡，达到平衡后，后，C C的体积分数为的体积分数为W%W%。若维持容器中的容积和。若维持容器中的容积和温度不变，按起始物质的量：温度不变，按起始物质的量：A A为为0.6 mol0.6 mol，B B为为0.3 mol0.3 mol，

14、C C为为1.4 mol1.4 mol充入容器，达到平衡后，充入容器，达到平衡后，C C的体积分数仍为的体积分数仍为W%W%，则，则x x的值为的值为 （ ） A A只能为只能为2 B2 B只能为只能为3 3 C C可能是可能是2 2，也可能是，也可能是3 3 D D无法确定无法确定C C1mol PCl51mol PCl51L1L1molPCl51 1L1mol PCl51mol PCl52mol PCl53 1L应用应用1B应用应用7 在一定温度下把在一定温度下把2mol SO2和和1mol O2通入通入一个定容的密闭容器里发生反应一个定容的密闭容器里发生反应2SO2 + O2 2SO3，

15、当此反应进行到一定程度时，反应混和物就处于平衡当此反应进行到一定程度时，反应混和物就处于平衡状态。现在该容器中维持温度不变，今状态。现在该容器中维持温度不变，今a、b、c分别代分别代表初始加入的表初始加入的SO2、O2和和SO3的物质的量，如果的物质的量，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，才能保证达到平衡时反应混和物中三种气体的百分含量仍保证达到平衡时反应混和物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时的完全相同，请填写下列空白：跟上述平衡时的完全相同，请填写下列空白：(1)若若a = 0，b = 0，则，则c = 。(2)若若a =

16、 0.5 mol，则，则b = 和和c = 。(3)a、b、c取值必须满足的一般条件是取值必须满足的一般条件是 、 。（请用两个方程式表示，其中一个只含（请用两个方程式表示，其中一个只含a、c，另一个，另一个方程中含方程中含b、c。）。） 2 mol1.5 mol0.25 mol a+c=22b+c=2条件条件等效条件等效条件结果结果恒温恒容恒温恒容(n(g)0) 恒温恒容恒温恒容(n(g)=0) 恒温恒压恒温恒压 等效平衡小结等效平衡小结投料换算成相投料换算成相同物质表示时同物质表示时物质的物质的量量相同相同两平衡各组分百分含两平衡各组分百分含量均相同（量均相同（n、c相同）相同） 投料换算

17、成相同投料换算成相同物质表示时物质物质表示时物质的量的量成比例成比例两平衡各组分百分两平衡各组分百分含量相同，（含量相同，（n、c按比例变化按比例变化 ）投料换算成相同投料换算成相同物质表示时物质物质表示时物质的量的量成比例成比例两平衡各组分百分含两平衡各组分百分含量相同，（量相同，（c相同，相同，n按比例变化）按比例变化）应用2应用5 AB应用6 BA 练习练习1 有一个固定体积的密闭容器中，加入有一个固定体积的密闭容器中，加入2molA和和1molB发生反应，发生反应，2A(g) + B(g) 3C(g) + D(g)达到平衡达到平衡时，时，C的浓度为的浓度为Wmol/L，若维持容器体积和

18、温度不变，若维持容器体积和温度不变，按下列四种方法改变起始物质，达平衡时按下列四种方法改变起始物质，达平衡时C的浓度仍为的浓度仍为Wmol/L的是（的是（ ）A4mol A + 2mol B B2mol A + 1mol B + 3mol C + 1mol D C3mol C + 1mol D +1mol B D3mol C + 1mol D E、1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD (2+2)molA+(1+1)molB2molA +(1+1)molB2molA+1molB(1+1)molA+(0.5+0.5)molBDE例、在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中，保持一

19、定的温度例、在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中，保持一定的温度和压强，进行以下反应：和压强，进行以下反应：N2+3H2 2NH3。已知加入。已知加入1molN2和和4mol H2时，达到平衡后生成时，达到平衡后生成amolNH3。有恒温恒压下欲保持平有恒温恒压下欲保持平衡时各组分的体积分数不变。填写下列空白：（恒温恒压）衡时各组分的体积分数不变。填写下列空白：（恒温恒压）等效平衡问题等效平衡问题1.5a00.52g-8m(g-3m)a2 2、在固定体积的密闭容器内，加入、在固定体积的密闭容器内，加入2mol A2mol A、1mol B1mol B，发生反应：，发生反应：A(A(气气)+B(

20、)+B(气气) 2C() 2C(气气) )达达 到平衡时，到平衡时，C C的质量分数为的质量分数为WW。在相同。在相同(T(T、V)V)条件下，按下列情况充入物质达到平衡时条件下，按下列情况充入物质达到平衡时C C的质量分数仍为的质量分数仍为WW的是的是 A.2mol C A.2mol C B.3mol C B.3mol C C.4mol A C.4mol A、2mol B 2mol B D.1mol A D.1mol A、2mol C2mol CCDN2 + 3H2 2NH3mgxm+ x/2g +3x/20:m+ x/2g +3x/2= 1:4g +3x/2= 4m+ 2xg - 4m=x/2x=2g-8mm+ x/2= m+ x/2m+ (2g-8m)/2=g - 3m例题分析例题分析在一定温度下保持压强相等的密闭容器中，充入在一定温度下保持压强相等的密闭容器中，充入1molA、2molB发生发生A+B 2C+D，达到平衡时，达到平衡时A的含量为的含量为w，下列物质组合充入该容器中，下列物质组合充入该容器中，A的的含量仍为含量仍为w的是（的是（ ）A. 2molC+1molDB. 1molB+2molC+1molDC. 1molA+1m