第七章化学反应速率及化学平衡等效

1、2022-5-10第二节化学平衡和化学反应进行的方向第二节化学平衡和化学反应进行的方向 在一定条件（在一定条件（等温、等容或等温、等等温、等容或等温、等压压）下，只是）下，只是起始起始加入情况不同的同一加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后可逆反应达到平衡后 ，任何相同组分的，任何相同组分的分数（体积、物质的量）均相同，这样分数（体积、物质的量）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。的化学平衡互称等效平衡。 1、等效平衡、等效平衡:当条件相同时，化学平衡状态与反应途径无关当条件相同时，化学平衡状态与反应途径无关2mol SO2 1mol O2开始开始2mol SO3开始开始SO2 a%O2 b%S

2、O3 c%平衡状态平衡状态1mol SO2 0.5mol O2 1mol SO32SO2 + O2 2SO3 开始开始2、等效平衡的基本标志、等效平衡的基本标志 反应混合物中各组分的浓度、反应混合物中各组分的浓度、质量分数、体积分数、物质的量质量分数、体积分数、物质的量分数均相同分数均相同 等效平衡等效平衡等效平衡分为等效平衡分为量等同量等同平衡和平衡和量分数等同量分数等同平衡。平衡。（1）量等同平衡）量等同平衡定义：指相同条件下同一可逆反应从不同途径达到平衡定义：指相同条件下同一可逆反应从不同途径达到平衡时，各组分的时，各组分的物质的量物质的量(或或质量质量)分别相等。分别相等。恒温恒容时，

3、反应前后气体分子数不等的可逆反应，恒温恒容时，反应前后气体分子数不等的可逆反应，只只能能实现量等同平衡。实现量等同平衡。量等同则量分数量等同则量分数一定一定等同。等同。量等同量等同平衡为平衡为量分数量分数等同平等同平衡的衡的特例特例。（2）量分数等同平衡）量分数等同平衡定义：指相同条件下同一可逆反应从不同途径达到平衡定义：指相同条件下同一可逆反应从不同途径达到平衡时，各组分的时，各组分的质量分数、体积分数质量分数、体积分数(对气体对气体) 或或物质的量分数物质的量分数分分别相等。别相等。能实现量分数等同平衡的有：恒温能实现量分数等同平衡的有：恒温恒容恒容时，反应前后气时，反应前后气体分子数体分

4、子数相等相等的可逆反应和恒温的可逆反应和恒温恒压恒压时，反应前后气体分子数时，反应前后气体分子数相等相等或或不相等不相等的可逆反应。的可逆反应。 等效平衡等效平衡等温等压：等温等压： 倍数充料倍数充料等效平衡等效平衡（ 所有反应）所有反应）等温等容：等温等容： 倍数充料倍数充料等效平衡等效平衡（V气气=0）等温等容：等温等容： 等量充料等量充料等效平衡等效平衡（V气气0） 2.“一边推法一边推法” “一边推法一边推法” ：将从：将从中间中间状态开始的可逆状态开始的可逆反应转化为从正反应方向开始或从反应转化为从正反应方向开始或从逆逆反应方向反应方向方向开始的状态方向开始的状态(即两个极端点即两个

5、极端点) 。常分为常分为“正推正推” (即使可逆反应正向进行到底即使可逆反应正向进行到底) 和和“逆推逆推” (即使可逆反应逆向进行到底即使可逆反应逆向进行到底) 向某密闭容器中充入向某密闭容器中充入1 mol CO和和2 mol H2O(g)，发生反应：，发生反应： COH2O(g) CO2H2。当反应达到平衡时，。当反应达到平衡时，CO的体的体积分数为积分数为x。若维持容器的体积和温度不变，起始物质按下列四。若维持容器的体积和温度不变，起始物质按下列四种配比充入该容器中，达到平衡时种配比充入该容器中，达到平衡时CO的体积分数大于的体积分数大于x的是的是 A0.5 mol CO2 mol H

6、2O(g)1 mol CO21 mol H2 B1 mol CO1 mol H2O(g)1 mol CO21 mol H2 C0.5 mol CO1.5 mol H2O(g)0.4 mol CO20.4 mol H2 D0.5 mol CO1.5 mol H2O(g)0.5 mol CO20.5 mol H2思路点拨：思路点拨：在等温等体积反应前后气体体积相等的可逆反应，在等温等体积反应前后气体体积相等的可逆反应，只需投料比例相等，则两平衡等效。只需投料比例相等，则两平衡等效。A项逆推后为项逆推后为1.5 mol CO3 mol H2(g)与原平衡等效；与原平衡等效；B项逆推后，为项逆推后，为

7、2 molCO2 mol H2O(g)，CO比例偏高，则平衡后比例偏高，则平衡后CO体积分数也偏高；体积分数也偏高；C项逆推项逆推后为后为0.9 molCO1.9 mol H2O(g)，CO比例偏低，则平衡后比例偏低，则平衡后CO体体积分数也偏低；积分数也偏低；D项逆推后为项逆推后为1 molCO2 mol H2O(g)与原平衡与原平衡等效。等效。催化剂催化剂高温高温解答有关解答有关“等效平衡等效平衡”的题目要注意四看的题目要注意四看(1)看可逆反应建立平衡的条件，如：看可逆反应建立平衡的条件，如：恒温恒容恒温恒容、恒温恒压恒温恒压等；等；(2)看该条件下的可逆反应特点，如：反应前后看该条件下

8、的可逆反应特点，如：反应前后气体气体分子数有无变化、正反应是吸热反应还是分子数有无变化、正反应是吸热反应还是放热反应等；放热反应等；(3)看平衡等效的要求，如：平衡看平衡等效的要求，如：平衡浓度浓度相等，还相等，还是平衡混合物中某物质的是平衡混合物中某物质的体积体积、物质的量的、物质的量的百百分含量分含量不变等；不变等；(4)看投料方式与化学计量数是否一致，是投料看投料方式与化学计量数是否一致，是投料相同相同，还是投料，还是投料比比相同。相同。特别提醒特别提醒例例.在一定温度和压强下，有如下反应在一定温度和压强下，有如下反应 2 2SO2(g)+ O2 (g) 2SO3(g)，将，将1.6mo

9、lSO2和和0.8molO2放入一体积可变的密闭容器中，测得容器的放入一体积可变的密闭容器中，测得容器的起始容积为起始容积为100L。经一段时间后反应达到平衡，测得混合。经一段时间后反应达到平衡，测得混合气体的密度为气体的密度为1.6g/L。请回答下列问题：。请回答下列问题：达平衡时混合气体的体积为达平衡时混合气体的体积为_,SO2的转化的转化率为率为_；80L60%由由m=Vm=V可以求可以求出混合气体的体出混合气体的体积积平衡计算的基本平衡计算的基本方法是方法是“始始” “变变” “平平”三三步分析法步分析法2SO2SO2 2 (g)+ O (g)+ O2 2(g) 2SO(g) 2SO3

10、 3(g)(g)起始起始 (mol) 1.6 0.8 0转化转化 (mol) 2x x 2x平衡平衡 (mol) 1.6-2x 0.8-x 2x在恒温恒压，由在恒温恒压，由n n1 1/n/n2 2=V=V1 1/V/V2 2可以求出平衡时的物质的量可以求出平衡时的物质的量（n n2 2)=1.92mol)=1.92mol由此求得由此求得x=0.48mol,x=0.48mol,从而求得从而求得a(SOa(SO2 2)=0.96/1.6=60%)=0.96/1.6=60%若起始加入若起始加入3.2molSO3.2molSO2 2和和1.6molO1.6molO2 2在这体在这体积可变的密闭容器中

11、，平衡后混合气体的体积积可变的密闭容器中，平衡后混合气体的体积为为_L L，SOSO2 2的转化率为的转化率为_； 16016060%60%若恒温恒压，起始加入若恒温恒压，起始加入x molSO2、 y molO2和和 z molSO3，反应达到平衡时，容器，反应达到平衡时，容器内各气体的体积分数与内各气体的体积分数与相同，则相同，则x x、y y应该应该满足的关系式为满足的关系式为_， z z的取值范围的取值范围_。 x : y= 2 : 1x : y= 2 : 1Z0Z0A A类：恒温、恒压，类：恒温、恒压，“一边推一边推” ，物质的，物质的量之比与原平衡相同，则两平衡等效。量之比与原平衡

12、相同，则两平衡等效。例例.在一定温度和压强下，有如下反应在一定温度和压强下，有如下反应 2 2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g)，将，将1.6molSO2 和和0.8molO2放入一体积可变的密闭容器放入一体积可变的密闭容器中，测得容器的起始容积为中，测得容器的起始容积为100L。经一段时间后反应。经一段时间后反应达到平衡，测得混合气体的密度为达到平衡，测得混合气体的密度为1.6g/L。请回答下。请回答下列问题：列问题：若条件为恒温恒容（若条件为恒温恒容（100L100L），在此容器中），在此容器中加入加入1.6molSO1.6molSO2 2和和0.8molO0.8molO2 2到达

13、平衡时，到达平衡时，SOSO2 2的转化率的转化率_60%(_60%(填填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”) ) 小于小于在此恒温恒容的容器中再通入在此恒温恒容的容器中再通入1.6molSO1.6molSO2 2和和0.8molO0.8molO2 2此时此时SOSO2 2转化率与转化率与比较谁大谁小？比较谁大谁小？中中SOSO2 2的转化率大的转化率大若条件为恒温恒容（若条件为恒温恒容（100L100L），在此容器中），在此容器中加入加入1.6molSO1.6molSO2 2和和0.8molO0.8molO2 2到达平衡时，到达平衡时，SOSO2 2的转化率的转化率_60%(_60%

14、(填填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”) ) 小于小于在此恒温恒容的容器中再通入在此恒温恒容的容器中再通入1.6molSO1.6molSO2 2和和0.8molO0.8molO2 2此时此时SOSO2 2转化率与转化率与比较谁大谁小？比较谁大谁小？中中SOSO2 2的转化率大的转化率大步骤步骤 的的恒温恒容容器中再通入恒温恒容容器中再通入_molSO_molSO3 3才能与才能与等效等效B类：恒温、恒容，前后不等体积可逆类：恒温、恒容，前后不等体积可逆反应，反应， “一边推一边推”，物质的量与原平衡，物质的量与原平衡相同，则二平衡等效。相同，则二平衡等效。1.61.6若反应该为若反应

15、该为HH2 2(g)(g)I I2 2(g) (g) 2 2 HIHI(g)(g)，进行上述进行上述处理的过程（即由处理的过程（即由1.6mol1.6molHH2 2和和0.8mol 0.8mol I I2 2到到3.2mol 3.2mol HH2 2和和1.6mol 1.6mol I I2 2），请），请回答平衡是否移动？请简述理由回答平衡是否移动？请简述理由 C类：恒温、恒容，前后等体积可逆反应类：恒温、恒容，前后等体积可逆反应（m+n=p+q）“一边推一边推”，物质的量之比与原平，物质的量之比与原平衡相同，则两平衡等效。衡相同，则两平衡等效。在此恒温恒容的容器中再通入在此恒温恒容的容器中

16、再通入1.6molSO1.6molSO2 2和和0.8molO0.8molO2 2此时此时SOSO2 2转化率与转化率与比较谁大谁小？比较谁大谁小？中中SOSO2 2的转化率大的转化率大步骤步骤 的的恒温恒容容器中再通入恒温恒容容器中再通入_molSO_molSO3 3才能才能与与等效等效1.61.6平衡不移动平衡不移动 例例 体积相同的甲、乙两个容器中，分别都充体积相同的甲、乙两个容器中，分别都充有等物质的量的有等物质的量的SO2和和O2，在相同温度下发生，在相同温度下发生反应：反应：2SO2(g)+ O2(g) SO(g)并达到平并达到平衡，反应过程中，甲容器保持体积不变，乙容衡，反应过程

17、中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中器保持压强不变，若甲容器中SO2的转化率为的转化率为，则乙容器中，则乙容器中SO2的转化率为（的转化率为（ ）。）。 .等于等于 .大于大于 .小于小于 .无法判断无法判断催化剂催化剂拓展拓展 对于对于aA(g)+bB(g) dD(g)，分别，分别 取等物质的量的取等物质的量的A和和B，充入体积相同的，充入体积相同的甲、乙两个容器中，甲容器保持体积不甲、乙两个容器中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变。试分别讨论：变，乙容器保持压强不变。试分别讨论：在相同温度下，当在相同温度下，当 n前前n后后， n前前=n后后, n前前d a+b=d a+bd 反应物的转化率反应物的转化率 反应物质量分数反应物质量分数 产物的质量分数产物的质量分数 平衡混合气体的平衡混合气体的 总物质的量总物质的量 容器内气体压强容器内气体压强 平衡混合气体的平衡混合气体的 平均摩尔质量平均摩尔质量 甲甲 乙乙甲甲 = = 乙乙甲甲