2.2.5等效平衡 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第二章 第三节 化学平衡 等效平衡 起始C(mol/L) 2 1 0 平衡C(mol/L) 0.8 0.4 1.2 例： 2SO2+ O2 2SO3 2SO2+ O2 2SO3 0 0 2 0.8 0.4 1.2 以上两个平衡，有什么异同？ ★ 化学平衡的建立与途径无关 ★ 化学平衡的建立与加入的次数无关 再向平衡体系中加入 1mol SO2 0.5mol O2 2SO2 + O2 2SO3 2mol SO2 1mol O2 开始 SO2 a% O2 b% SO3 c% 平衡状态 1mol SO2 0.5mol O2 开始 平衡状态 SO2 x% O2 y% SO3 z% 等效平衡定义 在一定条件下（恒温恒容或恒温恒压），对同一可逆反应，只是起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同，这样的平衡称为等效平衡。 质量分数、物质的量分数、体积分数 如何理解“等效平衡”？ 相同效果的平衡状态。 相同效果指的是什么？ 达到平衡时，反应混合物中各组成成分的含量（体积分数、物质的量分数等）相等。 ？ ？ 等效平衡的判断方法 任何状态的体系，都用“极端状态”来比较，只要能转化为相同的“极端状态”，就一定是等效平衡。 起始C(mol/L) 2 1 0 平衡C(mol/L) 0.8 0.4 1.2 例： 2SO2+ O2 2SO3 2SO2+ O2 2SO3 0 0 2 0.8 0.4 1.2 探究一 恒温恒容条件下等效平衡的条件 1、反应前后气体分子数发生变化的可逆反应 例：2SO2 + O2 ⇌ 2SO3 起 2 mol 1 mol 0 起 0 0 2 mol 起 a mol b mol cmol 起 0.5mol 0.25mol 1.5 mol Δn(g)≠0 一边倒 完全同 起始(mol)： 2 1 0 平衡时(mol)：x y z 平衡时体积分数： a% b% c% 2SO2 + O2 2SO3 2mol SO2 1mol O2 开始 SO2 a% O2 b% SO3 c% 平衡状态 若起始(mol) ：4 2 0 2mol SO2 1mol O2 2mol SO2 1mol O2 SO2 a% O2 b% SO3 c% 2、恒温恒容下， SO2 a% O2 b% SO3 c% SO2 a% O2 b% SO3 c% 加压 Δn(g)≠0不等效加料建立不等效平衡 4mol SO2 2mol O2 开始 SO2 <a% O2 <b% SO3 >c% 平衡状态 探究二 相同物质的起始物质的量相等。 把不同的起始状态，通过化学方程式中的计量数，换算成同一边物质，如果各反应物或生成物的_______________相等，则是等效平衡。 判断方法 物质的量 恒温恒容条件下等效平衡的条件 请总结恒温恒容条件下（ Δn(g)≠0 ）等效平衡的条件。 一边倒 完全同 ① 1 mol 3 mol 0 mol ② 0 mol 0 mol 2 mol 思考：其它条件不变，第⑤组数据满足什么条件，会和第①组数据建立起等效平衡 x+z/2=1; y+3z/2=3. 例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 。 ①②③ N2(g)　 ＋　 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) 一边倒1 mol 3 mol 0 mol ③ 0.5 mol 1.5 mol 1 mol ④ 1 mol 3 mol 2 mol ⑤ x mol y mol z mol 第 页 在例1中，①④的起始量如下，它们不能建立等效平衡，那么平衡时N2的体积分数大小关系式① ④ N2(g)　＋　 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ① 1 mol 3 mol 0 mol ④ 1 mol 3 mol 2 mol 一边倒 2 mol 6 mol 0 mol 建模处理： 恒温恒容下 平衡1、2不等效 答案：① < ④ 例2.一固定体积的密闭容器中，加入2molA和1molB，发生反应2A(g)+B(g)⇌ 3C(g)+D(g)，达到平衡时，C的浓度为Wmol/L；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C的浓度仍为Wmol/L的是（ ） A．4mol A + 2mol B B．2mol A + 1mol B + 3mol C + 1mol D C．3mol C + 1mol D +1mol B D．3mol C + 1mol D E、1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD (2+2)molA+(1+1)molB 2molA +(1+1)molB 2molA+1molB (1+1)molA+(0.5+0.5)molB DE 延伸提问，A选项平衡时C的浓度是多少？ Wmol/L ﹤ C(C) ﹤ 2Wmol/L 3.将1 mol SO2和1 mol O2通入体积不变的密闭容器中，在一定条件下发生反应，达到平衡时SO3为0.3 mol，此时若移走0.5 molO2和0.5 molSO2，相同温度下再次达到新平衡时SO3的物质的量为(　　) A．0.3 mol B．0.15 mol C．小于0.15 mol D．大于0.15 mol，小于0.3 mol 1molSO2 1molO2 原开始 平衡SO3为0.3 mol 平衡状态 0.5molSO2 0.5mol O2 后开始 平衡SO3为？ 平衡状态 C 2 SO2(g)+ O2(g) ⇌ 2SO3(g) 探究一 恒温恒容条件下等效平衡的条件 1 、反应前后气体分子数不变的可逆反应 Δn(g)=0 恒温恒容下，H2 (g)＋I2 (g)　⇌ 2HI(g) 途径1起始 2 mol 1mol 　　 0 途径2起始 1mol 0 1mol 途径3起始 4mol 2mol 　0 途径4起始 3mol 1mol 2mol 若起始(mol) ： 2 2 0 起始(mol)： 1 1 0 平衡时(mol)： x y z 平衡时体积分数： a% b% c% H2(g) + I2(g) 2HI(g) 开始 1mol H2 1mol I2 平衡状态 H2 a% I2 b% HI c% 1mol H2 1mol I2 1mol H2 1mol I2 H2 a% I2 b% HI c% H2 a% I2 b% HI c% H2 a% I2 b% HI c% 平衡状态 H2 a% I2 b% HI c% 2、恒温恒容下， Δn(g)=0按倍数加料形成等效平衡 开始 2mol H2 2mol I2 H2(g) + I2(g) 2HI(g) 起始(mol)： 1 1 0 平衡时(mol)： x y z 平衡时体积分数 a% b% c% 若起始(mol) ： 2 2 0 若起始(mol) ： 0 0 4 催化剂 加热 相当于: 2 2 0 探究一 恒温恒容条件下等效平衡的条件 1 、反应前后气体分子数不变的可逆反应 Δn(g)=0 恒温恒容下，H2 (g)＋I2 (g)　⇌ 2HI(g) 途径1起始 2 mol 1mol 　　 0 途径2起始 1mol 0 1mol 途径3起始 4mol 2mol 　0 途径4起始 3mol 1mol 2mol 一边倒 成比例 探究一 相同物质的起始物质的量之比相等。 把不同的起始状态，通过化学方程式中的计量数，换算成同一边物质，如果各反应物或生成物的_______________相等，则是等效平衡。 判断方法 物质的量之比 恒温恒容条件下等效平衡的条件 请总结恒温恒容条件下（Δn(g)=0）等效平衡的条件。 一边倒 成比例 【例1】在一固定容积的密闭容器中，保持一定温度，在一定条件下进行以下反应：A(g)+2B(g) 3C(g)。已知加入1molA和3molB且达到平衡后，生成amolC。 (1)达到平衡时C在反应混合气中的体积分数是　________　 (用字母a表示)。 (2)在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2molA和6molB，达到平衡后，C的物质的量为______mol(用字母a表示)。此时C在反应混合气中的体积分数 (填增大，减小或不变)。 (3)在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2molA和8molB，若要求平衡后C在反应混合气中体积分数不变，则还应加入 molC。 2a 不变 6 、 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 。 　 CO(g)　＋　H2O(g)　 ⇌ CO2(g) ＋ 　H2(g) ① 2 mol 2 mol 0 mol 0 mol ② 0 mol 0 mol 4 mol 4 mol ③ 4 mol 4 mol 2 mol 2 mol ④ 1 mol 2 mol 1 mol 2 mol ①②③ 探究三 恒温恒压条件下等效平衡的条件 2SO2 + O2 2SO3 起始(mol) ： 2 1 0 平衡(mol) ： x y z 平衡时体积分数： a% b% c% 开始 SO2 a% O2 b% SO3 c% 平衡状态 2mol SO2 1mol O2 若起始(mol)： 4 2 0 2mol SO2 1mol O2 2mol SO2 1mol O2 SO2 a% O2 b% SO3 c% SO2 a% O2 b% SO3 c% 4mol SO2 2mol O2 SO2 a% O2 b% SO3 c% 3、恒温恒压下， 按倍数加料形成相似平衡 若起始(mol) ： 2 2 0 起始(mol)： 1 1 0 平衡时(mol)： x y z 平衡时体积分数： a% b% c% H2(g) + I2(g) 2HI(g) 开始 1mol H2 1mol I2 平衡状态 H2 a% I2 b% HI c% 1mol H2 1mol I2 1mol H2 1mol I2 H2 a% I2 b% HI c% H2 a% I2 b% HI c% H2 a% I2 b% HI c% 平衡状态 H2 a% I2 b% HI c% 开始 2mol H2 2mol I2 H2(g) + I2(g) 2HI(g) 起始(mol)： 1 1 0 平衡时(mol)： x y z 平衡时体积分数 a% b% c% 若起始(mol) ： 2 2 0 若起始(mol) ： 0 0 4 催化剂 加热 相当于: 2 2 0 探究三 3、恒温恒压条件下等效平衡的条件 相同物质的起始物质的量之比相等 恒温恒压条件下等效平衡的条件 把不同的起始状态，通过化学方程式中的计量数，换算成同一边物质（反应物一边或生成物一边），如果各反应物或生成物的_____________相等，则是等效平衡。 判断方法 物质的量之比 请总结恒温恒压条件下的可逆反应等效平衡的条件。 一边倒 成比例 1： 在等温、等容条件下，有下列气体反应： 2A(g)+2B(g) ⇌ C(g)+3D(g), 现分别从两条途径建立平衡： (1)A、B的起始浓度均为2 mol/L； (2)C、D的起始浓度分别为2 mol/L和6 mol/L。 (1)、(2)两途径最终达到平衡时，下列叙述正确的是（ ） A.体系内混合气体的百分组成相同 B. 体系内混合气体的百分组成不同 C.体系内混合气体的平均分子量不同 D. (1)途径混合气体密度为(2) 途径混合气体密度为1/2 A D 2.某温度下，在一容积可变的容器中，反应 2A（g）＋B（g） ⇌ 2C（g）达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4 mol、2 mol和4 mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是（ ） A ．均减半 B．均加倍 C．均增加1 mol D．均减少1 mol C 小结 等效平衡问题 总结 等效平衡的条件 对：mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) m+n≠ p+q ：相同起始物质的物质的量相等 m+n = p+q ：相同起始物质的物质的量之比相等 1、恒温恒容 2、恒温恒压 相同起始物质的物质的量之比相等 等效平衡问题 平衡转化率的分析与判断方法 1.温度、压强对平衡转化率的影响 2.浓度对平衡转化率的影响 （1）反应物只有一种时 ①恒温恒容时 ②恒温恒压时 增加A的量，得到的平衡与原平衡等效，A的平衡转化率不变。 （1）反应物只有一种时 (2)反应物不止一种，如aA(g)＋bB(g) ⇌ cC(g)＋dD(g) ②若按原比例同倍数地增加(或降低)A、B的浓度 ①若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率提高，A的转化率降低。 a.恒温恒容下，等效于压缩(或扩大)容器体积，气体反应物的转化率与化学计量数有关。 b.恒温恒压下，若按原比例同倍数地增加(或降低)A、B的浓度，得到的平衡与原平衡等效，A、B的平衡转化率不变。 aA(g)＋bB(g) ⇌ cC(g)＋dD(g) 2.固定容积密闭容器一定温度下发生： H2(g)＋Br2(g) ⇌ 2HBr(g) 已知加1molH2和2molBr2时，达到平衡生成amolHBr，在相同条件下，且保持平衡时各组分的体积分数不变，对下列编号(1)、(2)、(3)的状态，填写表中的空白。 2a 0 0.5 2(n-2m) (n-m)a H2（g） ＋ Br2（g） ⇌ 2HBr （3） m n x 一边倒 (m+ )    (n+ )    0 (m+ ) :(n+ )=1:2, 解得x= 2(n-2m) 则m+ = n-m 所以平衡时的量为(n-m)a mol 4.在一固定容积密闭容器中充入2molA和1molB，发生反应： 2A(g)+B(g) ⇌ xC(g),达到平衡后，C的体积分数为W%。若维持容器体积和温度不变，按0.6molA、0.3molB和1.4molC为起始物质，达到平衡后，C的体积分数仍为W%，则x值为（ ） A、1 B、2 C、3 D、4 BC 2A(g) + B(g) ⇌ xC(g) 原起始 2mol 1mol 0mol 后起始 0.6mol 0.3mol 1.4mol 一边倒 (0.6+ )mol    (0.3+ ) mol   0 mol 恒温恒容下有两种等效： 1.全等效，即： 0.6+2.8/x=2 0.3+1.4/x=1， 解得x=2 2.等体积反应成比例等效，即：若该反应是等体积反应,即x=3，若满足(0.6+2.8/x):( 0.3+1.4/x)=2:1，也可以等效。解得x=3,假设成立。 3.将1 mol SO2和1 mol O2通入体积不变的密闭容器中，在一定条件下发生反应，达到平衡时SO3为0.3 mol，此时若移走0.5 molO2和0.5 molSO2，相同温度下再次达到新平衡时SO3的物质的量为(　　) A．0.3 mol B．0.15 mol C．小于0.15 mol D．大于0.15 mol，小于0.3 mol 1molSO2 1molO2 原开始 平衡SO3为0.3 mol 平衡状态 0.5molSO2 0.5mol O2 后开始 平衡SO3为？ 平衡状态 C 2 SO2(g)+ O2(g) ⇌ 2SO3(g) 例：恒温恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应： A(g) + B(g) C(g) （1）若开始时放入1molA和1molB，达到平衡后，生成amolC，这时A的物质的量为 mol。 （2）若开始时放入3molA和3molB，到达平衡后，生成C的物质的量为 mol （3）若开始时放入xmolA、2molB和1molC，到达平衡后，C的物质的量是3amol，x= mol。 （4）若在(3)的平衡混合物中再加入3molC，待再次到达平衡后，C的物质的量是 mol. 1-a 3a 2 6a 3.在恒温、恒压的条件下，向可变容积的密闭容器中充入3L A和2L B，发生如下反应： 3A（g）+2B（g） ⇌ xC（g）+yD(g） 达到平衡时，C的体积分数为m%。若维持温度压强不变，以0.6LA , 0.4LB , 4LC , 0.8LD作为起始物质充入密闭容器中,达到平衡时C的体积分数仍为m%,则x、y的值分别为 A x=3 y=1 B x=4 y=1 C x=5 y =1 D x=10 y=2 C D 2.一定温度下，将a mol PCl5通入一个容积固定不变的密闭容器中，发生反应：PCl5(g) ⇌ PCl3(g)+Cl2(g)，反应达到平衡时，测得混合气体的压强为p1，此时再向容器中通入a mol PCl5，同样温度下再达到平衡时，测得压强为p2，下列判断正确的是（ ） A．2p1＞p2 B．PCl5的分解率增大 C．p1＞p2 D．Cl2的体积分数增大 a mol PCl5 原开始 平衡压强为p1 平衡状态 2a mol PCl5 后开始 平衡压强为p2 平衡状态 A 1．将3 mol A和1 mol B放入恒温恒容的密闭容器中,发生如下 3A(g)+B(g) 2C(g)+D(g)，达到平衡后C的含量为 w %， 若维持温度和体积不变，按下列4种配比投料，平衡后C的含量 仍为 w %的是 （ ） A. 6 mol A + 2 mol B B. 3 mol A + 1 mol B + 2 mol C C. 1 mol B + 2 mol C + 1 mol D D. 2 mol C + 1 mol D D （6 2 0 0） （3 1 2 0） （3 2 0 0） （3 1 0 0） $$