2.2.4等效平衡 课件 2024-2025学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

等效平衡 含义 原理 “等效平衡”的原理与判断方法 对同一可逆反应，在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，无论是从正反应还是逆反应或从中间状态开始，只要建立平衡后，平衡混合物中各组分浓度的比例相同，或各组分在混合物中的百分含量相等。 由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关。因而，同一可逆反应，从不同的状态（正反应、逆反应或正逆反应同时）开始，只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同，则可形成等效平衡。 恒温恒容 恒温恒压 两种条件 等效平衡的分类及判断方法 ΔV ≠ 0的反应：N2+3H2 2NH3 ΔV ＝ 0的反应：H2+I2 2HI 两类反应 1．在恒温恒容条件下，可逆反应：2A(g)＋B(g) 3C(g)＋D(g)起始物质的量如下表所示： 序号 A B C D 等效说明 ① 2 mol 1 mol 0 0 ② 4 mol 2 mol 0 0 ③ 1 mol 0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol ④ 0 1 mol 3 mol 1 mol ⑤ 0 0 3 mol 1 mol ①③⑤互为等效平衡。表现在达到平衡后各物质的物质的量、质量、物质的量浓度、各组分百分含量相同. 方法指导：恒温、恒容条件下，对于左右气相物质的系数不等的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应系数之比换算成同一边物质(一边倒)，其物质的量对应相同，则它们互为等效平衡。 (全等平衡) 2．在恒温恒容条件下，可逆反应：2A(g)＋B(g) 3C(g)＋D(s)起始物质的量如下表所示： 序号 A B C D 等效说明 ① 2 mol 1 mol 0 0 ② 4 mol 2 mol 0 0 ③ 1 mol 0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol ④ 0 1 mol 3 mol 1 mol ⑤ 0 0 3 mol 1 mol ①②③⑤ 互为等效平衡。 表现在达到平衡后各组分百分含量相同, n、c成倍数关系 。 方法指导：恒温恒容条件下，对于左右气相物质的系数相等的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应系数之比换算成同一边物质(一边倒)，其物质的量对应成比例，则它们互为等效平衡 (相似平衡) 3．在等温等压条件下，可逆反应：2A(g)＋B(g) 3C(g)＋D(g)起始物质的量如下表所示： 序号 A B C D 等效说明 ① 2 mol 1 mol 0 0 ② 4 mol 2 mol 0 0 ③ 1 mol 0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol ④ 0 1 mol 3 mol 1 mol ⑤ 0 0 3 mol 1 mol 方法指导：等温、等压条件下，对于任何有气相物质参加的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应系数之比换算成同一边物质(一边倒)，其物质的量对应成比例，则它们互为等效平衡 。 ①②③⑤ 互为等效平衡。 表现在达到平衡后各组分百分含量相同, n、c成倍数关系 。 (相似平衡) 等效平衡分类及规律 等效类型 ① ② ③ 条件 恒温、恒容 恒温、恒容 恒温、恒压 反应的特点 任何可逆反应 反应前后气体分子数相等 任何可逆反应 起始投料 换算为化学方程式同一边物质，其“量”相同 换算为化学方程式一边物质，其“量”符合同一比例 换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例 平衡 特点 质量分数(w%) 相同 相同 相同 浓度(c) 相同 成比例 相同(气体) 物质的量(n) 相同 成比例 成比例 【 例1 】可逆反应：2SO2(g)+O2 (g) 2SO3(g)，在相同温度、固定容积的相同密闭容器中，分别按下列配比放入起始物质，恒温、恒容条件下，能达到等效平衡的是（ ） A、2.0mol SO3 B、2.0mol SO2+1.0mol O2 C、1.0mol SO2+0.5mol O2+1.0mol SO3 D、3.0mol SO2+1.0mol O2+1.0mol SO3 ABC 【典例2】 在一固定容积的密闭容器中，保持一定温度，在一定条件下进行反应A(g)＋2B(g) 3C(g)，已知加入1 mol A和3 mol B，且达到平衡后，生成a mol C。 (1)达到平衡时，C在混合气体中的体积分数是________(用字母a表示)。 (2)在相同的实验条件下，若加入2 mol A和6 mol B，达到平衡后，C的物质的量为________mol(用字母a表示)，此时C在反应混合气体中的质量分数________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)在相同实验条件下，若改为加入2 mol A和8 mol B，若要求平衡后C在反应混合气体中质量分数不变，则还应加入C________mol。 转 解析 2a 不变 6 　等效平衡判断“四步曲” 第一步，看：观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应是反应前后气体体积不变的可逆反应还是反应前后气体体积改变的可逆反应； 第二步，挖：挖掘反应条件，是恒温恒容还是恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器； 第三步，倒：采用一边倒法，将起始物质按可逆反应化学计量系数之比转化成同一边的物质； 第四步，联：联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否达到等效平衡。 C 针对性练习： 4.在一固定容积的密闭容器中充入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 针对性练习： 容器 甲 乙 反应物投入量 1molCO2、3molH2 amolCO2、bmolH2 cmolCH3OH cmolH2O ①该反应在此温度下的平衡常数为 。 ②要使平衡后乙与甲中相同组分的物质的量相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则c的取值范围 。 4／27 0.4 ＜ c ≤1 针对性练习： 5.一定温度下，在容积均为1.8L的甲、乙两个密闭容后器中，按如下方式加入反应物，发生反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O，一段时间后达到平衡，甲中平衡气体的压强为开始的0.8倍。 6.(江苏高考题改编)在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下[已知N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1]，下列说法正确的是(　　) A．2c1＞c3 B．a＋b＝92.4 C．2p2＜p3 D．α1＋α3＝1 B 构建“过渡态”判断两个平衡状态的联系 (1)构建等温等容平衡思维模式:新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成,相当于增大压强。 (2)构建等温等压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例,见图示):新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加,压强不变,平衡不移动。 7.(天津)某温度下,在2 L的密闭容器中,加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应: X(g)＋mY(g) 3Z(g)　平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1 mol Z(g),再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是 ( ) A．m=2 B．两次平衡的平衡常数相同 C．X与Y的平衡转化率之比为1∶1 D．第二次平衡时,Z的浓度为0.4 mol·L－1 D 针对性练习： A.首先明确该反应是恒温恒容条件，在恒温恒容条件下等效平衡有两种。根据题意，加入了1molZ，而X、Y、Z的体积分数不变，由于加入了物质Z，肯定不符合一边倒后对应物质的物质的量相同，则只能满足一边倒后对应物质物质的量成比例，即满足前后气体分子数不变，所以1+m=3，是个傻子都知道m=2。 B.根据前面的学习，我们知道平衡常数只和温度有关，前后并没有改变体系的温度，所以平衡常数不变。 C.理论支撑：若按照化学方程式的系数之比投料（反应物），则反应物的转化率是相等的；若等物质的量投料（反应物），则反应物的转化率之比等于化学方程式的系数之比。 D.向体系中加入1molZ，则体系中气体的物质的量总共就4mol，由于前后气体分子数不变，所以恒为4mol，又判断出前后反应为等效平衡，则Z的体积分数不变为10%，所以Z的物质的量为0.4mol，容器体积为2L，综上，可以不费吹灰之力的算出D是错误的。 8.已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H＝－197kJ·mol－1.向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：（甲）2molSO2和1molO2；（乙）1 molSO2和0.5molO2 ;(丙）2molSO3。恒温恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是（ ） A、容器内压强p:P甲＝P丙＞2P乙 B、SO3的质量：m甲＝m丙＞2m乙 C、c(SO2)与c(O2)之比k: k甲＝k丙＞k乙 D、反应放出或吸收的热量数值：Q甲＝Q丙＞2Q乙 B 针对性练习： Q甲+Q丙=197，Q甲>2Q乙，Q丙与Q乙无法比较。 9．[双选]一定温度下，在3个体积均为1.0 L 的恒容密闭容器中反应2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g)达到平衡，下列说法正确的是 A．该反应的正反应放热 B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大 C．达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍 D．达到平衡时，容器Ⅲ中的反应速率比容器Ⅰ中的大 AD 10.(双选)一定条件下存在反应：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，其正反应放热。现有三个相同的2L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器I、II、III，在I中充入1molCO和1molH2O，在II中充入1molCO2和1mol H2，在III中充入2molCO和2molH2O，700℃条件下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是 A.容器I、II中正反应速率相同 B.容器I、III中反应的平衡常数相同 C.容器I中CO的物质的量比容器II中的多 D.容器I中CO的转化率与容器II中CO2的转化率之和小于1 CD 针对性练习： 采用虚拟模型法解答此问题，先假设一个虚拟的状态作为中间态，然后根据平衡移动的结果来判断平衡移动的方向。 eq \f(a,4) 3．已知：H2(g)＋I2(g) ≒ 2HI(g)　ΔH < 0.有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，相同温度下分别达到平衡．欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，应采取的措施是 (　　) A．甲、乙提高相同温度 B．甲中加入0.1 mol He，乙不变 C．甲降低温度，乙不变 D．甲增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2 容器 甲 乙 丙 反应物投入量 1 mol N2、3 mol H2 2 mol NH3 4 mol NH3 eq \f(NH3的浓度,mol·L－1) c1 c2 c3 反应的能量变化 放出a kJ 吸收b kJ 吸收c kJ 体系压强(Pa) p1 p2 p3 反应物转化率 α1 α2 α3 $$