新人教版化學(xué)選必1第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第二節(jié)

化學(xué)平衡第5課時

等效平衡1.認(rèn)識從不同起始狀態(tài)下化學(xué)平衡的建立過程2.通過等效分析掌握分析等效平衡問題的方法

2SO2+O22SO3起始C(mol/L)210平衡C(mol/L)0.80.41.22SO2+O22SO30020.80.41.2上面兩個平衡有什么關(guān)系呢？由圖中的事實(shí)可以說明化學(xué)平衡具有哪些特征？α(SO2)n(SO3)等溫時，在1L容器中投入2molSO2和1molO2達(dá)到化學(xué)平衡，生成bmolSO3，再按表格中進(jìn)行操作，則α(SO2)和n(SO3)的量如何改變？③再投入2molSO2和1molO2②再投入1molO2①再投入2molSO2一、等效平衡的概念和分析在500℃1L的某容器中，SO2、O2按不同的量投料進(jìn)行反應(yīng)，得到下表：容器n(SO2)/moln(O2)/moln(SO3)/mol①30150②0030③22118④28142⑤18912⑥6324平衡狀態(tài)8在相同條件下，同一可逆反應(yīng)在不同情況反應(yīng)，若達(dá)到平衡后，任何相同組分的含量都相等422恒溫恒容或恒溫恒壓投料一次或多次，反應(yīng)物或生成物(只與始態(tài)有關(guān)，而與途徑無關(guān))體積分?jǐn)?shù)一、等效平衡的概念和分析1.概念：同一可逆反應(yīng)在一定條件下（恒溫恒容或恒溫恒壓）以不同方式投料達(dá)到平衡時，“效果”相同，即各相同組分的百分含量均相同的化學(xué)平衡互稱等效平衡。6(3)“百分含量”①可以是體積分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；②各組分百分含量相同，但物質(zhì)的量、濃度、壓強(qiáng)、反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率可能不同。(1)“一定條件”

①恒溫恒容(同T同V)②恒溫恒壓(同T同P)(2)“不同方式投料”①反應(yīng)可以從正反應(yīng)、逆反應(yīng)或從中間狀態(tài)開始；②投料可以是一次或者分成幾次；若各物質(zhì)的量也相同,則稱為等同平衡。例1.化學(xué)平衡的建立與途徑無關(guān)起始量2mol1mol0mol平衡含量a%b%c%轉(zhuǎn)化量2mol1mol2mol情況②0mol0mol2mol起始量2mol1mol0mol平衡含量a%b%c%轉(zhuǎn)化量0.75mol0.75mol0.375mol0.75mol情況④1.25mol0.625mol起始量2mol1mol0mol平衡含量a%b%c%轉(zhuǎn)化量1mol1mol0.5mol1mol情況③1mol0.5mol例1.化學(xué)平衡的建立與途徑無關(guān)2SO2+O2

2SO3

SO2a%O2b%SO3c%平衡狀態(tài)2molSO2

1molO2

情況①2molSO3

情況②1molSO2

0.5molO2

1molSO3

情況③例2.化學(xué)平衡的建立與加入的次數(shù)無關(guān)再向平衡體系中加入1molSO2、0.5molO22molSO21molO2開始SO2a%O2b%SO3c%平衡狀態(tài)1molSO20.5molO2開始平衡狀態(tài)SO2x%O2y%SO3z%2SO2+O2

2SO3

一、等效平衡的概念和分析2.等效平衡模型

虛擬法（放縮法）畫原平衡箱可抽檔板原平衡畫新平衡箱原平衡新平衡抽掉可抽檔板將新平衡箱壓縮構(gòu)建等效平衡并入壓縮二、等效平衡的分類1.一般判斷思路由于等效平衡的投料方式不同，一般采用“一邊倒”的方法將各種投料“極限轉(zhuǎn)化”為化學(xué)方程式中等號同側(cè)的物質(zhì)，再進(jìn)行比較

2.分類（1）恒溫恒容下對于反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的反應(yīng)(即△V≠0的體系)（2）恒溫恒容下對于反應(yīng)前后氣體體積沒有變化的反應(yīng)(即△V=0的體系)（3）恒溫恒壓下，對于氣體體系(△V=0和△V≠0均可)三、等效平衡的判斷與應(yīng)用例3.在一定溫度和一個固定容積的容器中，發(fā)生反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g),下表為起始投料的情況，根據(jù)已知數(shù)據(jù)填表，使得達(dá)到平衡時反應(yīng)混合物中三種氣體的體積分?jǐn)?shù)完全相同。

n(SO2)/moln(O2)/moln(SO3)/mol①210②2③0.5④0.5⑤0.800111.50.750.41.2令a、b、c分別代表初始加入的SO2、O2和SO3的物質(zhì)的量a、b、c必須滿足的一般條件是：a+c=2b+c/2=11.恒溫恒容下對于反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的反應(yīng)(即△V≠0的體系)三、等效平衡的判斷與應(yīng)用1.恒溫恒容下對于反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的反應(yīng)(即△V≠0的體系)等效轉(zhuǎn)化（即按照反應(yīng)方程式的計量數(shù)之比轉(zhuǎn)化到同一邊的量）后，對應(yīng)各組分起始投料的物質(zhì)的量與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。物質(zhì)的濃度相同物質(zhì)的含量相同全等平衡等量等效物質(zhì)的量相同三、等效平衡的判斷與應(yīng)用1.恒溫恒容下對于反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的反應(yīng)(即△V≠0的體系)例4.對于合成氨反應(yīng)N2+3H22NH3，在相同溫度，相同容積的密閉容器中，按A——D四種情況分別加入下述物質(zhì)，哪些情況是等效平衡：N2+3H22NH3A1mol3mol0molB0mol0mol2molC0.5mol1.5mol1molD1mol3mol2molN2+3H22NH3A0mol0mol2molB0mol0mol2molC0mol0mol2molD0mol0mol4mol2mol相當(dāng)于1mol相當(dāng)于2mol相當(dāng)于ABC等效情況Ⅰ2mol1mol0mol平衡含量a%b%c%情況Ⅱ4mol2mol0mol平衡含量a%b%c%含量是否改變？恒溫恒容器反應(yīng)2molSO21molO2情況Ⅰa%SO2b%molO2c%molSO3平衡狀態(tài)4molSO22molO2情況Ⅱ拆分2molSO21molO2情況Ⅰ2molSO21molO2情況Ⅰa%SO2b%molO2c%molSO3平衡狀態(tài)a%SO2b%molO2c%molSO3平衡狀態(tài)合并a%SO2b%molO2c%molSO3壓縮c%molSO3＜＞a%SO2b%molO2＜2molSO21molO2情況Ⅰa%SO2b%molO2c%molSO3平衡狀態(tài)4molSO22molO2情況Ⅱ2molSO21molO2情況Ⅰa%SO2b%molO2c%molSO3平衡狀態(tài)2molSO21molO2情況Ⅰa%SO2b%molO2c%molSO3平衡狀態(tài)a%SO2b%molO2c%molSO3壓縮＜a%SO2＜b%molO2＞c%molSO3三、等效平衡的判斷與應(yīng)用2.恒溫恒容下對于反應(yīng)前后氣體體積沒有變化的反應(yīng)(即△V=0的體系)例5.恒溫恒容時，2molH2和1molI2氣發(fā)生如下反應(yīng)：

當(dāng)此反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時，反應(yīng)混合物就處于化學(xué)平衡狀態(tài)，此時HI的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x?，F(xiàn)在該容器中維持溫度不變，當(dāng)初始通入的H2、I2和HI的物質(zhì)的量改變時，只要滿足一定的相互關(guān)系，達(dá)到平衡后HI的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)仍為x，請完成下表：

起始通入量/mol平衡時HI的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)

H2I2HI途徑1210x途徑242____x途徑330____x途徑4____22x途徑5滿足關(guān)系式abcx__________________________

起始通入量/mol平衡時HI的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)

H2I2HI途徑1210x途徑242x途徑1210途徑242？4molH22molI22molH21molI22molH21molI24molH22molI2壓強(qiáng)增大，平衡不移動！4molH22molI20三、等效平衡的判斷與應(yīng)用2.恒溫恒容下對于反應(yīng)前后氣體體積沒有變化的反應(yīng)(即△V=0的體系)等效轉(zhuǎn)化后，只要反應(yīng)物（或生成物）物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。物質(zhì)的量不相等物質(zhì)的濃度不相等相似平衡等比等效物質(zhì)的含量相同

起始通入量/mol平衡時HI的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)

H2I2HI途徑1210x途徑2420x途徑330x30y0y/2y/23＋y/20＋y/23＋y/20＋y/2＝21y＝66

起始通入量/mol平衡時HI的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)

H2I2HI途徑1210x途徑2420x途徑3306x途徑422xy22011y＋12＋1y＋12＋1＝21y＝55

起始通入量/mol平衡時HI的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)

H2I2HI途徑1210x途徑5abcx滿足關(guān)系式__________________________(a＋c/2)∶(b＋c/2)＝2∶1abc0c/2c/2a＋c/2b＋c/2a＋c/2b＋c/2＝21恒溫恒壓時等效平衡情況Ⅰ2mol1mol0mol平衡含量a%b%c%情況Ⅱ4mol2mol0mol平衡含量a%b%c%兩平衡等效嗎？情況Ⅰ2mol1mol0mol情況Ⅱ4mol2mol0mol2molSO21molO22molSO21molI24molSO22molO22molSO21molO24molSO22molO2按比例增加反應(yīng)物量，平衡不移動！三、等效平衡的判斷與應(yīng)用3.恒溫恒壓下，對于氣體體系(△V=0和△V≠0均可)等效轉(zhuǎn)化后，只要反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。物質(zhì)的量不相等物質(zhì)的濃度相等相似平衡等比等效物質(zhì)的含量相同恒溫恒壓下，按倍數(shù)加料形成相似平衡情況Ⅰ恒溫恒壓下，以下兩種情況若形成相似平衡：2mol3mol0mol情況Ⅱ0mol2molxmol0molx/2molxmol0＋xmol2＋x/2mol0＋xmol2＋x/2mol＝2mol3molx＝2恒溫恒壓下，以下兩種情況若形成相似平衡：情況Ⅰ2mol1mol0mol情況Ⅱ3mol0molxmol0molx/2molx/2mol3＋x/2mol0＋x/2mol3＋x/2mol0＋x/2mol＝2mol1molx＝6三、等效平衡的判斷與應(yīng)用等效假設(shè)：就是在解題過程中假設(shè)一個等效平衡，然后再轉(zhuǎn)化為實(shí)際問題。例6.在一恒溫恒容的密閉容器中加入1molNO2發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到化學(xué)平衡后，NO2的百分含量a%,再加入1molNO2，達(dá)到新的化學(xué)平衡后，NO2的百分含量增大還是減??？1molNO2a%1molNO2a%不考慮化學(xué)平衡的移動NO2的百分含量a%化學(xué)平衡：2NO2N2O4NO2的百分含量減小分次投料和一次投料效果相同2molNO24.應(yīng)用——利用等效平衡的方法解決不等效平衡問題三、等效平衡的判斷與應(yīng)用例7.在相同的A、B密閉容器中分別充入2molSO2和1molO2，使它們在一定溫度下反應(yīng)，并達(dá)新平衡：2SO2+O22SO3（g）。若A容器保持體積不變，B容器保持壓強(qiáng)不變。當(dāng)A中SO2的轉(zhuǎn)化率為25%時，B中SO2的轉(zhuǎn)化率為：A、25%B、大于25%C、小于25%D、無法判斷B相比較恒壓相當(dāng)于加壓1.在一固定密閉容器中加入2molA和1molB，發(fā)生反應(yīng)2A(g)+B(g)3C(g)+D(g),達(dá)到平衡時[C]為wmol/L。若保持V、T不變，按下列四種配比投料，達(dá)平衡后[C]仍然為wmol/L的是：

A．4、2、0、0B．2、1、3、1C．1、0.5、3、1D．0、0、3、1

D2.在等T、V條件下有下列氣體反應(yīng)：2A+2BC+3D。現(xiàn)分別從兩個途徑建立平衡：I、A和B的起始濃度均為2mol/L；II、C和D的起始濃度分別為2mol/L和6mol/L。下列敘述正確的是：A、兩途徑最終達(dá)到平衡時，體系內(nèi)混合氣體的體積分?jǐn)?shù)相同B、兩途徑最終達(dá)到平衡時，體系內(nèi)混合氣體的體積分?jǐn)?shù)不同C、達(dá)平衡時，I途徑的反應(yīng)速率等于Ⅱ途徑D、達(dá)平衡時，I途徑混合氣體的密度是Ⅱ途徑混合氣體密度的1/2AD3.恒溫、恒容，在一密閉容器中充入1molHI，建立平衡2HI(g)H2(g)+I2(g)，測得HI的轉(zhuǎn)化率為A。在其他條件不變時，再通入1molHI，待新平衡建立時，又測得HI的轉(zhuǎn)化率為B，問A、B的大小關(guān)系？B=A1molHI1molHIPVT等效1molHIⅠPVTHI轉(zhuǎn)化率為A2molHIⅡP’VTHI轉(zhuǎn)化率為B壓縮先恒壓后恒容平衡不移動等效PVT4.在一個固定容積的密閉容器里，保持一定溫度，在一定條件下進(jìn)行如下反應(yīng)：A(g)+2B(g)3C(g)，已知起始時加入1molA和3molB，達(dá)到平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)為W%。相同實(shí)驗(yàn)條件下，若在同一容器中改為開始時加入2molA和8molB，達(dá)平衡時，要求C在混合物中體積分?jǐn)?shù)也為W%，則開始時還需加入C多少mol？A(g)+2B(g)3C(g)1328X(2+X/3):(8+2X/3)=1:3

X=65.某溫度下，向某密閉容器中加入1molN2和3molH2,使之反應(yīng)合成NH3，平衡后測得NH3的體積分?jǐn)?shù)為m。若T不變，只改變起始加入量，使之反應(yīng)平衡后NH3的體積分?jǐn)?shù)仍為m，若N2、H2、NH3的加入量用X、Y、Z表示應(yīng)滿足：(1)恒定T、V：①若X=0，Y=0，則Z=

。②若X=0.75，Y=

，Z=

。③X、Y、Z應(yīng)滿足的一般條是

。(2)恒定T、P：①若X=0、Y=0，則Z

。②若X=0.75，則Y

，Z

。③X、Y、Z應(yīng)滿足的一般條件是