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1、第二章 第三节 化学平衡第5课时化学平衡图像等效平衡【学习目标】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。【课前学习】一、化学平衡图像的基本类型1速率时间图(vt图像)如图所示，此类图像定性地揭示了v(正)、v(逆)随时间而变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变”等基本特征以及平衡移动(“变”)方向等。对于反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0的速率变化如图所示：2浓度时间图(ct图像)此类图像能说明各平衡体系组分(或某一成分)的物质的量浓度在反应过程中的变化情况。此类图像中各物质曲线的折点(达平衡)时
2、刻相同，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。如图所示：3速率温度(压强)图(vT或vp图像)反映正、逆反应速率(或放热、吸热反应的速率)随温度或压强的变化曲线，用于判断反应的H或气体体积关系。如图所示：4恒压(温)线该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率()，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型有如下图所示两种情况：5含量时间温度(压强)图此类图像表示的是不同温度或压强下反应物或生成物的物质的量(体积)分数或转化率的变化过程，包含达到平衡所需的时间和不同温度(压强)下平衡状态的物质的量分数比较等信息，由图像可以判断T1、T2或p1、p2的大小，再
3、判断反应的H或气体物质的化学计量数关系(是吸热反应还是放热反应，是气体体积增大的反应还是缩小的反应)。6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)H0，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。7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。二、等效平衡1等效平衡的概念在一定条件(定温、定容或定温、定压)下，对同一可逆反应，只有起始时加入的物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，任何相同组分
4、的质量分数或体积分数或物质的量分数均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。如常温常压下的可逆反应：2SO2O22SO3 2 mol 1 mol 0 mol 0 mol 0 mol 2 mol 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol从正反应开始，从逆反应开始，正、逆反应同时开始。由于、三种情况如果按化学方程式中的计量数关系折算成同一方向的反应物，对应各组分的物质的量均相等(如将、折算为)，因此三者可建立等效平衡。2等效平衡规律(1)在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体分子数改变的可逆反应，当改变起始时加入物质的物质的量时，如果通过可逆反应中的化学计量数之比换算成化学方程式同一侧的物质后，各
5、物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。(2)在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要反应物(或生成物)的物质的量的比值与原平衡相同，则两平衡等效。(3)在恒温、恒压条件下，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数换算成化学方程式同一侧的物质后各物质的量之比与原平衡相同，则达到的平衡与原平衡等效。【例题与变式】一、化学平衡图像题的解题方法【例题1】对于可逆反应mA(g)nB(g)qC(g)HQ kJmol1(1)若增大压强或升高温度，v正、v逆的变化过程如图所示：则Q_0，mn_q(填“”、“”或“”)。(2)若mnq312，向固定体积的密闭容器中充入3 mol
6、A和1 mol B，一定条件下发生反应，则下列对v正、v逆随时间的变化描述正确的是()【例2】对于可逆反应mA(g)nB(g)qC(g) HQ kJmol1(1)由可知T1_T2，Q_0(填“”、“”或“”，下同)。(2)由可知p1_p2，mm_q。【归纳总结】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)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
7、达到平衡，这表示反应的温度高或压强大。(4)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。变式训练1在密闭容器中进行下列反应：M(g)N(g)R(g)2L，此反应符合下图。下列叙述正确的是()A正反应吸热，L是气体 B正反应吸热，L是固体C正反应放热，L是气体 D正反应放热，L是液体【例3】对于可逆反应mA(g)nB(g)qC(g) HQ kJmol1(1)根据图回答问题：mn_q(填“”、“”或“”，下同)；若Q0，则T1_T2；若T1T2，则Q_0。(2)根据图回答问题：Q_0；若p1p2，则mn_q；若mnq，则p1_p2。【解题模型】变式训练2已知反应N2O4(
8、g)2NO2(g)H57 kJmol1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法正确的是()AA、C两点的反应速率：ACBA、C两点气体的颜色：A深，C浅C由状态B到状态A，可以用加热的方法DA、C两点气体的平均相对分子质量：AC二、等效平衡的解题方法【例4】将3 mol A和1 mol B混合于一体积可变的密闭容器P中，以此时的温度、压强和体积作为起始条件，发生如下反应：3A(g)B(g)2C(g)D(g)，达到平衡时C的浓度为w molL1。(1)保持温度和压强不变，按下列四种配比充入容器P中有关物质，平衡后C的浓度仍为w molL1的是()A6
9、mol A2 mol B B3 mol A1 mol B2 mol CC2 mol C1 mol B1 mol D D1 mol C2 mol D(2)保持原起始温度和体积不变，要使平衡后C的浓度仍为w molL1，应按下列哪种配比向容器Q中充入有关物质()A3 mol A1 mol B B4 mol C2 mol DC1.5 mol A0.5 mol B1 mol C0.5 mol D D无法判断(3)保持原起始温度和体积不变，若仍按3 mol A和1 mol B的配比在容器Q中发生反应，则平衡时C的浓度和w molL1的关系是()A大于w molL1 B小于w molL1 C等于w mol
10、L1 D无法比较(4)将2 mol C和2 mol D按起始温度和压强充入容器Q中，保持温度和体积不变，平衡时C的浓度为v molL1，则v和w的关系是()Avw Bvw Cvw D无法比较(5)维持原起始温度和体积不变，按下列哪种配比充入容器Q可使平衡时C的浓度为v molL1()A1 mol C0.5 mol D B3 mol A2 mol BC3 mol A1 mol B1 mol D D以上均不能满足条件【例5】(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 mo
11、l 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)
12、，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。变式训练3T 时，将3 mol A和1 mol B气体通入体积为2 L的密闭容器中(容积不变)，发生如下反应：3A(g)B(g)xC(g)，2 min时反应达到平衡状态(温度不变)，剩余0.8 mol B，并测得C的浓度为0.4 molL1，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_。(2)x_。(3)若继续向原平衡混合物的
13、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(4)若向原平衡混合物的容器中再充入a mol C，在T 时达到新的平衡，此时B的物质的量为n(B)_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_。变式训练4一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应：2A(g)B(g)3C(g)，若反应开始时充入2 mol A和1 mol B，达平衡后A的体积分数为a%。其他条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，则平衡后A的体积分数大于a%的是()A2 mol C B3 mol A、1 mol B和1 mol He(不参加反应)C1 mol B和1 mol C D2 mol A、1 mol B和3 mol C【课堂小结】
