1、第5課時化學平衡圖像等效平衡學習目標定位1.認識化學反應速率、化學平衡典型圖像，學會化學平衡圖像題的分析解答方法。2.知道等效平衡的含義，學會等效平衡的分析判斷方法。一化學平衡圖像1.在2 L密閉容器中，某一反應有關物質A(g)、B(g)、C(g)的物質的量變化如圖所示。根據圖像回答下列問題：(1)橫坐標表示反應過程中時間變化，縱坐標表示反應過程中物質的物質的量的變化。(2)該反應的化學方程式是3A(g)B(g)2C(g)。(3)在反應達2 min時，正反應速率與逆反應速率之間的關系是相等。(4)若用A物質的量濃度的變化，表示反應達平衡(2 min)時的正反應速率是0.15_molL1min1

2、。2.在化學平衡圖像中，包括縱坐標、橫坐標和曲線所表示的意義共三個量。確定橫坐標所表示的量后，討論縱坐標與曲線的關系；或者確定縱坐標所表示的量，討論橫坐標與曲線的關系，即“定一議二”原則。解題過程中，可以作輔助線幫助分析。例如反應aA(g)bB(g)cC(g)在不同溫度下(T1T2)，壓強(p)與混合氣體中C的含量(C%)的關系圖像如圖所示。根據圖像回答下列問題：(1)T1為一條等溫線，隨著壓強的增大，C%減小，化學平衡逆向移動，abT1，溫度升高，C%(C的含量)減小，化學平衡逆向移動，正反應是放熱反應。(2)圖2中，壓強p1、p2的大小關系是p1p2，壓強增大，C%(C的含量)減小，化學平

3、衡逆向移動，abc。歸納總結化學平衡圖像題的分析解答方法(1)無論是反應速率圖像還是平衡圖像，都要清楚縱、橫坐標的含義，都要與化學原理相聯系，特別是與平衡移動原理相聯系。(2)三步分析法：一看反應速率是增大還是減??；二看v正、v逆的相對大?。蝗椿瘜W平衡移動的方向。(3)四要素分析法：看曲線的起點；看曲線的變化趨勢；看曲線的轉折點；看曲線的終點。(4)先拐先平：可逆反應mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，在轉化率時間曲線中，先出現拐點的曲線先達到平衡，這表示反應的溫度高或壓強大。(5)定一議二：圖像中有三個量時，先確定一個量不變，再討論另外兩個量的關系。1.下列各圖中，表示2A(g)B(

4、g)2C(g)H”或“”或“”)N點的逆反應速率。(4)M點時再加入一定量X，平衡后X的轉化率_(填“增大”或“減小”)。答案(1)(4)增大解析根據圖像可知W點消耗的X的物質的量比M點消耗的X的物質的量大，因此反應進行到W點放熱多些；0t1時間內X的濃度減小了(ab) molL1，則Y濃度增加0.5(ab) molL1，因此v(Y)0.5(ab)/t1 molL1min1；根據先拐先平知T1T2，M點的反應速率大于W點的反應速率，N點沒有達到平衡，此時反應正向進行程度大，即N點的正反應速率大于逆反應速率，因此M點的正反應速率大于N點的逆反應速率；M點時，再加入一定量的X，則相當于增大壓強，平

5、衡正向移動，X的轉化率增大。二等效平衡化學平衡的建立與反應途徑無關，從正反應開始或逆反應開始都可以建立平衡。在一定條件(恒溫恒容或恒溫恒壓)下，對同一可逆反應，起始時加入物質的物質的量不同，而達到化學平衡時，同種物質的百分含量(質量分數、體積分數、物質的量分數等)相同，這樣的平衡稱為等效平衡。1.在恒溫恒容條件下，按下列四種情況分別建立平衡，其中為等效平衡的是。N2(g)3H2(g)2NH3 1 mol 3 mol 0 mol 0 mol 0 mol 2 mol 0.5 mol 1.5 mol 1 mol 1 mol 3 mol 2 mol解析恒溫恒容條件下，對于反應前后氣體分子數不同的可逆反

6、應，轉換后(按化學計量數換算成方程式同一邊的物質)，反應物或生成物的物質的量與原平衡相同，則兩平衡等效，且平衡后同種物質的量相同。因為這種情況下壓強對于反應前后氣體分子數不同的可逆反應有影響，而成比例的增加反應物，相當于加壓，所以平衡會移動，必須極值等量平衡才等效。2.若在恒溫恒壓條件下，按題1中四種情況分別建立平衡，其中為等效平衡的是。解析恒溫恒壓條件下，若轉換后(按化學計量數換算成方程式同一邊的物質)，反應物或生成物的物質的量的比例與原平衡相同，則兩平衡等效，且平衡后兩種物質的物質的量成倍數關系。因為這種情況下壓強不變，不管反應前后氣體分子數是否改變，對可逆反應的平衡都沒有影響，而成比例的

7、增加反應物后體積膨脹，壓強不變，所以平衡不移動，只要極值等比則平衡等效。3.在恒溫恒容條件下，按下列四種情況分別建立平衡，其中為等效平衡的是。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解析恒溫恒容條件下，對于反應前后氣體分子數不變的可逆反應，轉換后(按化學計量數換算成方程式同一邊的物質)，反應物或生成物的物質的量的比例與原平衡相同，則兩平衡等效，且平衡后同種物質的物質的量成倍數關系。因為這種情況下壓強對

8、于反應前后氣體分子數不變的可逆反應沒有影響，而成比例的增加反應物，相當于加壓，所以平衡不移動，只要極值等比則平衡等效。歸納總結等效平衡解題方法解答等效平衡問題時，先看條件(恒溫恒容或恒溫恒壓)，再看方程式反應前后氣體分子數(相同或不同)，按“一邊倒”轉換比較。(1)恒溫恒容條件下，對于反應前后氣體分子數不變的可逆反應，要求極值等比。(2)恒溫恒容條件下，對于反應前后氣體分子數不同的可逆反應，要求極值等量。(3)恒溫恒壓條件下，不管反應前后氣體分子數是否改變，都只要求極值等比。3.在一個固定容積的密閉容器中，加入2 mol A和1 mol B發(fā)生反應：2A(g)B(g)3C(g)D(g)，達到平

9、衡時，C的濃度為n molL1。(1)若維持容器容積和溫度不變，按下列各種配比為起始物質，達到平衡后，C的濃度仍為n molL1的是_(填字母，下同)。A.4 mol A2 mol BB.2 mol A1 mol B3 mol C1 mol DC.3 mol A1 mol BD.3 mol C1 mol DE.1 mol A0.5 mol B1.5 mol C0.5 mol D(2)C的濃度大于n molL1的是_。(3)將可逆反應中A(g)改為A(s)，則C的濃度仍為n molL1的是_。(4)若將題中“維持容器容積和溫度不變”改為“維持容器壓強和溫度不變”，則C的濃度仍為n molL1的是

10、_。答案(1)DE(2)ABC(3)CDE(4)ABDE解析該反應前后氣體分子數不同，恒溫恒容下把加入的物質轉化成起始狀態(tài)形式，與起始狀態(tài)時各物質的物質的量分別相同，即建立相同的平衡狀態(tài)；恒溫恒壓下，比例相同即可建立相同的平衡狀態(tài)。1.化學平衡圖像題的分析思路：看圖像，想規(guī)律，作判斷。解題技巧：先拐先平，定一議二。2.恒溫恒容，反應前后氣體分子數不同，量相同，等效平衡；恒溫恒容，反應前后氣體分子數相同，成比例，等效平衡；恒溫恒壓，任何氣體的可逆反應，成比例，等效平衡。1.在容積可變的密閉容器中存在如下反應：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H0反應達平衡后，改變以下圖像中橫坐標所表示

11、的條件，其變化情況正確的是()答案A解析該反應溫度升高時，平衡向正反應方向移動，故平衡常數增大，反應物濃度降低，A項正確，B項不正確；增大壓強，平衡逆向移動，v正、v逆都增大，平均相對分子質量增大，C、D項均不正確。5.某化學科研小組研究合成氨：N2(g)3H2(g)2NH3(g)HT2)、壓強的關系答案B解析恒壓條件下充入NH3，平衡不移動，v正v逆，與題給圖像甲不符，故A項不正確；T2溫度反應先平衡，反應速率大，故T2T1，升高溫度，平衡向吸熱方向移動，即逆向移動，NH3%減小，與題給圖像乙相符，故B項正確；圖丙中v正和v逆相交表示v正v逆，此時反應達到平衡，升高溫度，平衡向吸熱方向移動，

12、v正v逆，與題給圖像不符，故C項不正確；升高溫度，平衡向吸熱方向(即逆向)移動，N2的轉化率減小，與題給圖像不符，D項不正確。6.汽車尾氣中NO產生的反應為N2(g)O2(g)=2NO(g)。一定條件下，等物質的量的N2(g)和O2(g)在恒容密閉容器中反應，下圖曲線a表示該反應在溫度T下N2的濃度隨時間的變化，曲線b表示該反應在某一起始反應條件改變時N2的濃度隨時間的變化。下列敘述正確的是()A.溫度T下，該反應的平衡常數KB.溫度T下，隨著反應的進行，混合氣體的密度減小C.曲線b對應的條件改變可能是加入了催化劑D.若曲線b對應的條件改變是溫度，可判斷該反應的H0，D錯誤。題組2等效平衡7.

13、在溫度相同、容積均為2 L的3個恒容密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫，測得反應達到平衡時的有關數據如下。下列說法正確的是()已知N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1容器甲乙丙反應物投入量1 mol N2、3 mol H22 mol N2、6 mol H22 mol NH3NH3的濃度/molL1c1c2c3反應的能量變化放出Q1 kJ放出Q2 kJ吸收Q3 kJ體系壓強/Pap1p2p3反應物轉化率123A.2p12p3p2B.達到平衡時丙容器中NH3的體積分數最大C.23p2，錯誤；C項，丙容器中加入2 mol NH3，最后達到和甲相同的平衡狀態(tài)，若平衡不移

14、動，則轉化率131；乙容器投入2 mol N2、6 mol H2，相當于增大壓強，平衡正向移動，2增大，所以轉化率231，錯誤；D項，甲投入1 mol N2、3 mol H2，丙中投入2 mol NH3，則甲與丙是完全等效的，根據蓋斯定律可知，甲與丙的反應的能量變化之和為92.4 kJ，故Q1Q392.4，正確。8.將一定體積的SO3(g)充入恒容的密閉容器中，發(fā)生反應2SO3(g)2SO2(g)O2(g)并達到平衡；保持溫度不變，再充入相同體積的SO3(g)，達到新平衡后，與原平衡相比，下列值減小的是()A.平均相對分子質量B.SO3(g)的轉化率C.c(SO3)/c(SO2)D.c2(SO

15、3)/c2(SO2)c(O2)答案B解析本題可采取等效假設法分析，假設在原容器上增加一個相同的容器(兩容器有隔板)，保持溫度不變，向增加的容器中充入相同體積的SO3(g)，則可建立與原平衡一樣的平衡，此時A、B、C、D各項的值均不變，然后抽掉隔板，將容器壓縮至原容器大小，則壓強增大，平衡逆向移動，氣體的總物質的量減小，但總質量不變，因此平均相對分子質量增大；SO3(g)的轉化率減小；c(SO2)、c(SO3)均增大，但c(SO3)增大的程度比c(SO2)增大的程度大，則c(SO3)/c(SO2)增大；c2(SO3)/c2(SO2)c(O2)可看作該反應的平衡常數的倒數，而平衡常數只與溫度有關，

16、則不發(fā)生變化。9.已知2SO2 (g)O2 (g)2SO3 (g)H197 kJmol1。向同溫、同體積的三個密閉容器中分別充入氣體：(甲) 2 mol SO2和1 mol O2；(乙) 1 mol SO2和0.5 mol O2 ；(丙) 2 mol SO3 。恒溫、恒容下反應達平衡時，下列關系一定正確的是()A.容器內壓強p：p甲p丙2p乙B.SO3的質量m：m甲m丙2m乙C.c(SO2)與c(O2)之比為k：k甲k丙k乙D.反應放出或吸收熱量的數值Q：Q甲Q丙2Q乙答案B解析因為反應2SO2(g)O2(g)2SO3(g)在恒溫、恒容的條件下進行。根據等效平衡的原理可知，甲與丙最后達到平衡時

17、SO2、O2、SO3的物質的量、容器內的壓強、SO2與O2的比值都相同；乙相當于在甲容器達到平衡后，將容器的體積瞬間擴大為原來的2倍。設甲達到平衡時容器內的壓強為p甲，此時容器內瞬間壓強減小為p甲/2，此時平衡向逆反應方向移動，氣體的物質的量增加，SO3的質量減小，所以容器內氣體的壓強增大，則p乙p甲/2，則2p乙p甲p丙，SO3的質量，m甲m丙2m乙，A錯、B對；當甲容器達到平衡后瞬間將容器體積擴大2倍，平衡向逆反應方向移動，但是生成的SO2與O2的物質的量之比為21，這與開始兩者加入的物質的量之比相同，所以在此過程中SO2與O2的物質的量之比一直是21不變，C錯；甲與丙為等效平衡，但達到平

18、衡時，甲容器中SO2的轉化率與丙容器中SO3的轉化率不一定相等，即Q甲不一定等于Q丙，D錯。能力提升題10.有甲、乙兩容器，甲容器容積固定，乙容器容積可變。一定溫度下，在甲中加入2 mol N2、3 mol H2，反應N2(g)3H2(g)2NH3(g)達到平衡時生成NH3的物質的量為m mol。(1)相同溫度下，在乙中加入4 mol N2、6 mol H2，若乙的壓強始終與甲的壓強相等，乙中反應達到平衡時，生成NH3的物質的量為_mol(從下列各項中選擇，只填字母，下同)；若乙的容積與甲的容積始終相等，乙中反應達到平衡時，生成NH3的物質的量為_mol。A.小于mB.等于mC.在m2m之間D

19、.等于2mE.大于2m(2)相同溫度下，保持乙的容積為甲的一半，并加入1 mol NH3，要使乙中反應達到平衡時，各物質的體積分數與上述甲容器中達到平衡時相同，則起始時應加入_mol N2和_mol H2。答案(1)DE(2)0.50解析(1)由于甲容器定容，達到平衡時，甲、乙兩容器壓強相等，乙的容積應該為甲的兩倍，生成的NH3的物質的量應該等于2m mol。當甲、乙兩容器的體積相等時，相當于將建立等效平衡后的乙容器壓縮，故乙中NH3的物質的量大于2m mol。(2)當乙的容積為甲的一半時，要建立與甲一樣的平衡，只有乙中的投入量是甲的一半才行，故乙中應該投入N2為(10.5) mol0.5 m

20、ol，H2為(1.51.5) mol0 mol。11.(1)對于反應：2NO(g)O2(g)2NO2(g)，在其他條件相同時，分別測得NO的平衡轉化率在不同壓強(p1、p2)下溫度變化的曲線(如圖)。比較p1、p2的大小關系：_。隨溫度升高，該反應平衡常數變化的趨勢是_(填“增大”或“減小”)。(2)在容積為1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，發(fā)生反應N2O4(g)2NO2(g)，隨溫度升高，混合氣體的顏色變深。回答下列問題：反應的H_0(填“大于”或“小于”)；100 時，體系中各物質濃度隨時間變化如上圖所示。在060 s時段，反應速率v(N2O4)為_ molL1s1；反應的平衡常

21、數K1為_。100 時達平衡后，改變反應溫度為T，c(N2O4)以0.002 0 molL1s1的平均速率降低，經10 s又達到平衡。a.T_100 (填“大于”或“小于”)，判斷理由是_。b.列式計算溫度T時反應的平衡常數K2：_。溫度T時反應達平衡后，將反應容器的容積減少一半，平衡向_(填“正反應”或“逆反應”)方向移動，判斷理由是_。答案(1)p2p1減小(2)大于0.001 00.36a.大于反應正方向吸熱，反應向吸熱方向進行，故溫度升高b.平衡時，c(NO2)0.120 molL10.002 0 molL1s110 s20.160 molL1，c(N2O4)0.040 molL10.

22、002 0 molL1s110 s0.020 molL1，K21.28逆反應將反應容器的體積減小一半，即增大壓強，當其他條件不變時，增大壓強，平衡向氣體物質化學計量數減小的方向移動，即向逆反應方向移動解析(1)該反應正反應方向是氣體物質的量減小的反應，增大壓強，平衡正向移動，即壓強越大，NO的轉化率越大，根據題圖可知，相同的溫度下，壓強為p1時的NO轉化率小于壓強為p2時的轉化率，故p10；由圖示知60 s時該反應達到平衡，消耗N2O4為0.100 molL10.040 molL10.060 molL1，根據v可知：v(N2O4)0.001 0 molL1s1；求平衡常數可利用三段式：N2O4

23、(g)2NO2(g)起始量/molL1 0.100 0轉化量/molL1 0.060 0.120平衡量/molL1 0.040 0.120K10.36。100 時達平衡后，改變反應溫度為T，c(N2O4)降低，說明平衡N2O4(g)2NO2(g)向正反應方向移動，根據勒夏特列原理，溫度升高，向吸熱的方向移動，即向正反應方向移動，故T100 ；由c(N2O4)以0.002 0 molL1s1的平均速率降低，經10 s又達到平衡，可知此時消耗N2O4為0.002 0 molL1s110 s0.020 molL1，由三段式：N2O4(g)2NO2(g)起始量/molL1 0.040 0.120轉化量

24、/molL1 0.020 0.040平衡量/molL1 0.020 0.160K21.28。溫度T時反應達到平衡后，將反應容器的容積減小一半，壓強增大，平衡會向氣體體積減小的方向移動，該反應逆反應為氣體體積減小的反應，故平衡向逆反應方向移動。12.高爐煉鐵產生的廢氣中的CO可進行回收，使其在一定條件下與H2反應制備甲醇：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)。請根據圖示回答下列問題：(1)從反應開始到平衡，用H2濃度變化表示平均反應速率v(H2)_。(2)若在溫度和容器相同的三個密閉容器中，按不同方式投入反應物，測得反應達到平衡時的有關數據如下表：容器反應物投入的量反應物的轉化率CH3OH的濃

25、度能量變化(Q1、Q2、Q3均大于0)甲1 mol CO和2 mol H21c1放出Q1 kJ熱量乙1 mol CH3OH2c2吸收Q2 kJ熱量丙2 mol CO和4 mol H23c3放出Q3 kJ熱量則下列關系正確的是_(填字母)。A.c1c2B.2Q1Q3C.213D.121E.該反應若生成1 mol CH3OH，則放出(Q1Q2) kJ熱量(3)若在一體積可變的密閉容器中充入1 mol CO、2 mol H2和1 mol CH3OH，達到平衡時測得混合氣體的密度是同溫同壓下起始的1.6倍，則該反應向_(填“正”或“逆”)反應方向移動。答案(1)0.15 molL1min1(2)ADE(3)正解析(1)從反應開始到平衡的10 min內，CO的濃度減小0.75 molL1，故用H2濃度變化表示平均反應速率v(H2)20.15 molL1min1。(2)甲和乙屬于等效平衡，只是起始反應方向不同，所以有c1c2和121，該反應若生成1 mol CH3OH，則放出(Q1Q2) kJ熱量；丙相當于將甲的壓強增大一倍