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

第二章 化学反应速率与化学平衡 第二节 化学平衡 课时4 等效平衡 2025/7/7 2 一、等效平衡 在425ºC时,在1L密闭容器中进行的反应H2+I2 2HI达到平衡,分别说明下列示意图所表示的含义,由图中的事实可以说明化学平衡具有那些特征. 2025/7/7 3 一、等效平衡 同一可逆反应,当 外界条件不变 时,反应无论从正反应开始还是从逆反应开始,即反应过程无关，可以建立同一平衡状态；无论是一次投料还是多次投料，也可以建立同一平衡状态。 相同平衡状态的建立方式 2025/7/7 4 一、等效平衡 1. 定义：在相同的条件下，对同一个可逆反应，反应无论从正反应方向开始进行还是从逆方向开始进行，在达到同一化学平衡状态时，同一种组分的百分含量(体积分数，物质的量分数等)均相同，这样的平衡互称为等效平衡。 ①恒T恒V，②恒T恒P ★ 化学平衡的建立与途径无关 2025/7/7 5 一、等效平衡 2. 恒温恒容，前后气体分子数不等的等效平衡 对于任意前后气体分子数不等反应，经过极限转化后(都彻底的正向进行/逆向进行)，各反应物(或生成物)的用量与原起始用量相同，则形成的平衡状态互称等效平衡 SO2 O2 SO3 平衡时各物质百分含量 途径1 2mol 1mol 0 SO3 a%、O2 b%、SO3 c% 途径2 4mol 2mol 0 途径3 0 0 2mol 途径4 1mol 0.5mol 1mol 2025/7/7 6 一、等效平衡 2. 恒温恒容，前后气体分子数不等的等效平衡 2molSO2 1mol O2 2mol SO2 1mol O2 4mol SO2 2molO2 SO2 a% O2 b% SO3 c% SO2 a% O2 b% SO3 c% 平衡状态1 SO2 、O2 SO3 SO2 < a% O2 < b% SO3 > c% 平衡状态2 不等效 2mol SO2 1mol O2 开始 平衡状态1 SO2 a% O2 b% SO3 c% 途径1 压缩 途径2 2025/7/7 7 一、等效平衡 2. 恒温恒容，前后气体分子数不等的等效平衡 2mol SO2 1mol O2 开始 平衡状态1 SO2 a% O2 b% SO3 c% 途径1 途径3 2molSO2 1mol O2 2mol SO3 SO2 a% O2 b% SO3 c% 平衡状态 等效 一边倒 2025/7/7 8 一、等效平衡 2. 恒温恒容，前后气体分子数不等的等效平衡 2mol SO2 1mol O2 开始 平衡状态1 SO2 a% O2 b% SO3 c% 途径1 途径4 2mol SO2 1mol O2 SO2 a% O2 b% SO3 c% 平衡状态 等效 一边倒 1mol SO2 0.5molO2 1mol SO3 2025/7/7 9 一、等效平衡 2. 恒温恒容，前后气体分子数不等的等效平衡 SO2 O2 SO3 平衡时各物质百分含量 途径1 2mol 1mol 0 SO3 a%、O2 b%、SO3 c% 途径2 4mol 2mol 0 途径3 0 0 2mol 途径4 1mol 0.5mol 1mol 与1等效平衡 与1等效平衡 SO3 <a%、O2<b%、SO3>c% 2025/7/7 10 课堂练习 【例1】在1L密闭容器中加入2molA和1molB，在一定温度下发生下列反应：2A(g)＋B(g) ⇌3C(g)＋D(g)，达到平衡时容器内D的百分含量为a%。若保持容器体积和温度不变，分别通入下列几组物质达到平衡时容器内D的百分含量也为a%的是 A．3molC和1molD B．2molA、1molB和3molC C．4molC和1molD D．1.9molA、0.95molB、0.15molC和0.05molD 2025/7/7 11 课堂练习 【例2】在一定温度下，把4molA气体和5molB气体通入一定容积的密闭容器里，发生以下反应：4A(g)＋5B(g) ⇌4C(g)＋6D(g) 当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态。在该容器中，维持温度不变，令a、b、c、d分别代表初始加入A、B、C、D的物质的量(mol)，如果a、b、c、d取不同的数值，它们必须满足一定关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中几种物质的体积分数仍跟上述平衡时完全相同，请填写下列空白： (1)若a=0，b=0，则c= ，d= 。 (2)若a=1，则c= ，d= 。 (3)a、b、c、d取值必须满足的一般条件是(请用方程式表示，其中一个只含a和c，另一个只含b和c) 2025/7/7 12 课堂练习 【例3】某温度下，在1L的密闭容器中加入1molN2、3molH2，使反应N2＋3H2 ⇌2NH3达到平衡，测得平衡混合气体中N2、H2、NH3分别为0.6mol、1.8mol、0.8mol，维持温度和容器体积不变，令x、y、z代表初始加入的N2、H2、NH3的物质的量(mol)。如果x、y、z取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的物质的量仍跟上述平衡时完全相同。请填写下列空白： (1)若x=0，y=0，则z= 。 (2)若x=0.75，则y= ，z= 。 (3)x、y、z应满足的一般条件是(用含x、y、z的关系式表示) 。 2025/7/7 13 课堂练习 【例4】 在一定温度下，把2molSO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器里，发生如下反应：2SO2＋O2 2SO3，当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中，维持温度不变，令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量(mol)。如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时完全相同，请填写下列空白： (1)若a=0，b=0，则c= 。 (2)若a=0.5则b= ，c= 。 (3)a、b、c取值必须满足的一般条件是(请用两个方程式表示，其中一个只含a和c，另一个只含b和c)： 、 。 2025/7/7 14 一、等效平衡 3. 恒温恒压，前后气体分子数不等的等效平衡 与可逆反应气态物质的化学计量数无关。对于任意反应，经过极限转化后，各反应物(或生成物)的用量之比与原起始配比相同，则形成的平衡状态互为等效平衡 SO2 O2 SO3 平衡时各物质百分含量 途径1 2mol 1mol 0 SO3 a%、O2 b%、SO3 c% 途径2 4mol 2mol 0 途径3 0 0 2mol 途径4 1mol 0.5mol 1mol 2025/7/7 15 一、等效平衡 3. 恒温恒压，前后气体分子数不等的等效平衡 2mol SO2 1mol O2 开始 平衡状态1 SO2 a% O2 b% SO3 c% 途径1 2molSO2 1mol O2 2mol SO2 1mol O2 4mol SO2 2molO2 SO2 a% O2 b% SO3 c% SO2 a% O2 b% SO3 c% 平衡状态1 SO2 O2 SO3 SO2 a% O2 b% SO3 c% 平衡状态2 等效 不压缩 途径2 2025/7/7 16 一、等效平衡 3. 恒温恒压，前后气体分子数不等的等效平衡 2mol SO2 1mol O2 开始 平衡状态1 SO2 a% O2 b% SO3 c% 途径1 途径3 2molSO2 1mol O2 2mol SO3 SO2 a% O2 b% SO3 c% 平衡状态 等效 一边倒 2025/7/7 17 一、等效平衡 3. 恒温恒压，前后气体分子数不等的等效平衡 2mol SO2 1mol O2 开始 平衡状态1 SO2 a% O2 b% SO3 c% 途径1 途径4 2mol SO2 1mol O2 SO2 a% O2 b% SO3 c% 平衡状态 等效 一边倒 1mol SO2 0.5molO2 1mol SO3 2025/7/7 18 一、等效平衡 3. 恒温恒压，前后气体分子数不等的等效平衡 SO2 O2 SO3 平衡时各物质百分含量 途径1 2mol 1mol 0 SO3 a%、O2 b%、SO3 c% 途径2 4mol 2mol 0 途径3 0 0 2mol 途径4 1mol 0.5mol 1mol 与1等效平衡 与1等效平衡 与1等效平衡 2025/7/7 19 课堂练习 【例5】恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应 A(气)+B(气)⇌C(气) (1)若开始时放入1molA和1molB，到达平衡后，生成a mol C,这时A的物质的量___mol。 (2)若开始时放人3molA和3molB，到达平衡后，生成C的物质的量为________mol。 (3)若开始时放人x mol A、2molB和l mol C，到达平衡后，C的含量与上题相同，A和C的物质的量分别是y mol和3a mol,则x =___________mol, y =___________mol。平衡时，B的物质的量________(选填一个编号)。 (甲)大于2mol (乙)等于2mol (丙)小于2mol (丁)可能大于、等于或小于2mol。 作出此判断的理由是___________________________ 。 (4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC，待再次到达平衡后，c的物质的量分数是____。 2025/7/7 20 课堂练习 【例6】某温度下，向某密闭容器中加入1molN2和3molH2，使之反应合成NH3，反应达到平衡后，测得平衡气中NH3的体积分数为m。若温度不变只改变起始加入量，使之反应重新达到平衡，此时平衡气中NH3的体积分数仍然为m。若加入N2、H2、NH3的物质的量用x、y、z表示，则： (1)温度、体积恒定时，若x=0，y=0，则z= ； (2)温度、体积恒定时，若x=0.75mol，则y= ，z= ； 温度、压强恒定时，若x=0.75mol，则y= ，z= 。 (3)温度、压强恒定时，x、y、z应满足的关系式为 。 2025/7/7 21 一、等效平衡 4. 前后气体分子数相等的等效平衡 对于反应前后气体的物质的量不变的反应(即Δn(g)=0)，经过极限转化后，各反应物(或生成物)的用量之比与原配比相同时，形成的平衡状态互为等效平衡 H2 I2 HI 平衡时各物质百分含量 途径1 1mol 1mol 0 H2 a%、I2 b%、HI c% 途径2 2mol 2mol 0 途径3 0 0 2mol (1) 恒温恒容 2025/7/7 22 一、等效平衡 4. 前后气体分子数相等的等效平衡 1mol H2 1mol I2 1mol H2 1mol I2 H2 a% I2 b% HI c% H2 a% I2 b% HI c% 平衡状态 H2 a% I2 b% HI c% 2mol H2 2mol I2 开始 1mol H2 1mol I2 开始 H2 a% I2 b% HI c% 平衡状态 加压 途径1 途径2 H2 a% I2 b% HI c% 等效 2025/7/7 23 一、等效平衡 4. 前后气体分子数相等的等效平衡 1mol H2 1mol I2 开始 H2 a% I2 b% HI c% 平衡状态 途径1 途径3 1mol H2 1mol I2 2mol HI H2 a% I2 b% HI c% 平衡状态 等效 一边倒 2025/7/7 24 一、等效平衡 4. 前后气体分子数相等的等效平衡 H2 I2 HI 平衡时各物质百分含量 途径1 1mol 1mol 0 H2 a%、I2 b%、HI c% 途径2 2mol 2mol 0 途径3 0 0 2mol (1) 恒温恒容 与1等效平衡 与1等效平衡 2025/7/7 25 一、等效平衡 4. 前后气体分子数相等的等效平衡 H2 I2 HI 平衡时各物质百分含量 途径1 1mol 1mol 0 H2 a%、I2 b%、HI c% 途径2 2mol 2mol 0 途径3 0 0 2mol (2) 恒温恒压 与1等效平衡 与1等效平衡 2025/7/7 26 课堂练习 【例7】在一固定体积的密闭容器中，保持一定条件下发生如下反应 X（气）＋2Y（气）⇌3Z（气），已知加入1molX和3molY，达到平衡时生成amolZ。 （1）、在相同实验条件下，若加入2molX和6molY，达到平衡时，生成的Z的物质的量为 mol 。 （2）、在相同实验条件下，若在同一个容器中改为加入2molX和8molY，若要求在达到平衡时混合气体中Z的体积分数不变，则还需加入Z mol。 （3）、在相同实验条件下，若在同一个容器中改为加入0.5molX，则还需加入 molY和 molZ，才能使达到平衡时混合气体中Z为0.9amol。 2025/7/7 27 课堂练习 【例8】 t ℃时，将3molA和1molB气体通入体积为2L的密闭容器中（容积不变），发生如下反应：3A(g)＋B(g) xC(g)，2min时反应达到平衡状态（温度不变），剩余了0.8molB，并测得C的浓度为0.4mol·L－1，请填写下列空白： （1）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）若向平衡混合物的容器中再充入amolC，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 。 2025/7/7 28 课堂小结 类型 等效条件 结果 恒温恒容 (△n(g)≠0) 投料换算成相同物质表示时量相同 两次平衡时各组分百分含量、n、c均相同 (全等效平衡) 恒温恒容 (△n(g)=0) 投料换算成相同物质表示时等比例 两平衡时各组分百分含量相同，n、c同比例变化 (相似等效平衡) 恒温恒压 投料换算成相同物质表示时等比例 两次平衡时各组分百分含量、c相同，n同比例变化( 相似等效平衡) 等效平衡规律 $$