2.2.4 化学平衡移动的图像问题、等效平衡 课件-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

化学反应原理 第二节 化学平衡 第4课时 化学平衡移动图像问题 等效平衡 第二章 化学反应速率与平衡 01 化学平衡图像 51PPT模板网，幻灯片演示模板及素材免费下载！ 51PPT模板网 唯一访问网址：www.51pptmoban.com 2 第一类图像：v-t 图 平衡移动 · 催化剂 外界条件 对速率的影响 对平衡的影响 正反应速率 逆反应速率 平衡移动方向 正、逆速率比较 加入催化剂 例：A(g) ＋ B(g) 2C(g） 不移动 V正 = V逆 增大 增大 加入催化剂 v(正) = v(逆） 平衡移动 v(正) v(逆) v t v'(正) v'(逆) Ⅰ 无断点 思考1：下列图像所表示的影响因素是什么？ V正速率瞬间增大 增大反应物浓度 平衡正向移动 平衡移动 思考2：下列图像所表示的影响因素是什么？ v(正) v(逆) v t v'(逆) v'(正)  有断点 速率均减小 平衡正移 反应：A(g) ＋ B(g) 3C(g） ΔH<0 ①、降低温度 ②、减小压强 平衡移动 思考3：下列图像所表示的影响因素是什么？ 反应：A(g) ＋ B(g) 2C(g） ΔH<0 v(正) v(逆) v t v'(正)＝ v'(逆) Ⅲ ①、加入催化剂 ②、增大压强 第二类图像：c-t 图 / n-t图 / 百分含量-t图（折线图） 平衡移动 t Ⅰ 生成物的百分含量 T1 T2 A(g) ＋ B(g) 3C(g） 思考 ①、图像的哪一特点表示该反应平衡？ ②、 在T1和T2两个温度下的反应，哪个速率更大？ ③、 T1和T2哪个温度更高？为什么? ④、 T1和T2两个温度下的反应，哪个C产率更大？ ⑤、该反应的ΔH大于0还是小于0？如何判断？ 出现拐点 T2，“先拐先平速率大” T1，纵轴大，产率大 T2，温度越高，速率越快 T2温度更高，产率更小，→ 升高温度，平衡逆移 → 逆向为吸热方向 → 该反应ΔH<0 平衡移动 思考 ①、 在P1和P2两个压强下的，哪个速率更大？ ②、 P1和P2哪个压强更高？为什么? ③、x y z有什么数学关系？ P2，“先拐先平速率大” P2，压强越高（压缩体积），速率越快 P2压强更大，转化率更小，→ 增大压强，平衡逆移 → 逆向为气体减少的方向→ x+y<z t Ⅱ 反应物的转化率 p1 p2 xA(g) ＋ yB(g) zC(g） 平衡移动 思考 t Ⅲ 生成物的百分含量 a b ①、 这个图像上可以读出哪些信息？ ②、何种因素改变，可能出现这种图像？ a速率更快，但是产率未改变， 说明平衡没有移动 加入催化剂 前后气体分子数不变的反应，增大压强 第三类图像：含量-T图 / 含量-P图（曲线图） 几种特殊的图像： 对于化学反应 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，在不同温度下反应相同时间，A、C的百分含量与温度的关系曲线如图。M点之前表示____________________________； M点为_____________________； M后之后为______________________。 该反应的△H______0。 从反应物开始建立平衡的过程 刚达到平衡点 平衡受温度的影响情况 < 平衡移动 平衡移动 读图技巧：控制变量 等温线 Ⅰ T 生成物的百分含量 107 Pa 105 Pa 等压线 ②、纵向做交点，分析交点： 相同温度时，增大压强，生成物C的百分含量增大， 说明正反应是气体总体积减小的反应 ①、认准一根曲线，分析曲线趋势： 相同压强下，随着温度的升高，生成物C的百分含量降低， 说明正反应是放热反应 “认准一根线 + 纵向做交点” 平衡移动 Ⅱ p 生成物的百分含量 400 ℃ 500 ℃ 等压线 等温线 思考 这个图像上可以读出哪些信息？ ①、认准一根线，分析曲线趋势： 温度不变时，随着压强增大，生成物百分含量降低，说明此时平衡逆向移动（消耗生成物）， 说明该反应中， 正向是气体体积变大的方向 ②、纵向做交点： 压强不变时，随着温度增大，生成物百分含量降低，说明此时平衡逆向移动（消耗生成物）， 说明该反应中， 正反应为放热反应 02 等效平衡 51PPT模板网，幻灯片演示模板及素材免费下载！ 51PPT模板网 唯一访问网址：www.51pptmoban.com 16 2SO2+ O2 2SO3 起始C(mol/L) 2 1 0 平衡C(mol/L) 0.8 0.4 1.2 2SO2+ O2 2SO3 0 0 2 0.8 0.4 1.2 上面两个平衡有什么关系呢？ 由图中的事实可以说明化学平衡具有哪些特征？ 等效平衡 一、等效平衡的概念和分析 概念：在一定条件下，只是起始情况不同的同一可逆反应达到平衡后，各对应组分的百分含量均相同的化学平衡互称等效平衡。 18 (3)“百分含量” ①可以是体积分数、质量分数或物质的量分数； ②各组分百分含量相同，但物质的量、浓度、压强、反应速率、转化率可能不同。 (1)“一定条件” ①恒温、恒容(同T同V) ②恒温、恒压(同T同P) (2)“起始情况” ①反应可以从正反应、逆反应或从中间状态开始； ②投料可以是一次或者分成几次； 若各物质的量也相同,则称为等同平衡。 等效平衡 一、等效平衡的概念和分析 19 2SO2 + O2 2SO3 ★ 化学平衡的建立与途径无关 SO2 a% O2 b% SO3 c% 平衡状态 2mol SO2 1mol O2 2mol SO3 开始 等效平衡 开始 1mol SO2 0.5mol O2 1mol SO3 开始 一、等效平衡的概念和分析 20 ★ 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 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% 2SO2 + O2 2SO3 等效平衡 二、等效平衡的分类 21 I类：恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应(即△V≠0的体系)，等效转化后（即按照反应方程式的计量数之比转化到同一边的量），对应各组分起始投料的物质的量与原平衡起始态相同，两平衡等效。 II类：恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应(即△V=0的体系)，等效转化后，只要反应物（或生成物）物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。 III类：恒温恒压下，对于气体体系(△V=0和△V≠0均可)，等效转化后，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。 解题方法：利用极限原理进行“等效转化”——“一边倒” 等效平衡 二、等效平衡的分类 22 22 “等效转换”法的应用举例 例：对于合成氨反应N2 +3H2 2NH3，在相同温度，相同容积的密闭容器中，按A——D四种情况分别加入下述物质： N2 + 3H2 2NH3 A 1mol 3mol 0mol B 0mol 0mol 2mol C 0.5mol 1.5mol 1mol D 1mol 3mol 2mol 恒温恒容下,一定时间后分别达到化学平衡状态,则A-D四种情况的平衡混合气中NH3的体积分数相等的是 。 N2 + 3H2 2NH3 A 0mol 0mol 2mol B 0mol 0mol 2mol C 0mol 0mol 2mol D 0mol 0mol 4mol 2mol 相当于 1mol 相当于 2mol 相当于 A B C 等效转化：即按照反应方程式的计量数之比转化到同一边的量。 等效平衡 等效平衡类型： 在等温等容的条件下，对于同一可逆反应，将起始时的加入量换算到方程式某一边后各物质的物质的量相同，则所达到的平衡状态等效。（完全等效） 例如： 2SO2 + O2 2SO3 ① 3mol 1 mol 0 ② 1mol 0 2mol ③ 2mol ___mol ____mol ④ x mol y mol z mol x、y、z应满足的关系： x+z=3 y+z/2=1 0.5 1 等温等容，极值等量。 等效平衡 ——全等平衡 等效平衡 I类：恒温恒容 △V≠0 恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应(即△V=0的体系)，等效转化后，只要反应物（或生成物）物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。 例如：恒温、恒容，在一密闭容器中充入1molHI，建立平衡2HI(g) H2(g)+I2(g)，测得HI的转化率为A。在其他条件不变时，再通入1molHI，待新平衡建立时，又测得HI的转化率为B，问A、B的大小关系？ B=A 1molHI 1molHI P V T 等效 1molHI Ⅰ P V T HI转化率为A 2molHI Ⅱ P’ V T HI转化率为B 压缩 平衡不移动 等效 P V T 等效平衡类型： II类：恒温恒容△V=0 等效平衡 恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应(即△V=0的体系)，等效转化后，只要反应物（或生成物）物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。 例如：H2 + Br2 （g） 2HBr 2mol 1mol 0 4mol 2mol 0 6mol 3mol 0 xmol ymol zmol x、y、z应满足的关系： （x+z/2）/（y+z/2）=2/1 等温等容，极值等比。 等效平衡 ——等比平衡 等效平衡 等效平衡类型： II类：恒温恒容△V=0 恒温恒压下，对于气体体系(△V=0和△V≠0均可)，等效转化后，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。 如：N2+3H2 2NH3 1 3 0 ——从正反应开始 2 6 0 ——从正反应开始 m 3m 0 ——从正反应开始 0 0 2 ——从逆反应开始 0 0 4 ——从逆反应开始 0.5 1.5 1 ——从中间态开始 0.3 0.9 3 ——从中间态开始 等效 I P V T 1molN2 3molH2 P V T II 1molN2 3molH2 P V T 1molN2 3molH2 等效平衡类型： 等效平衡 III类：恒温恒压 恒温恒压下，对于气体体系(△V=0和△V≠0均可)，等效转化后，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。 例如：N2+ 3H2 2NH3 1mol 4mol 0 2mol 8mol 0 等温等压，极值等比。 ——等比平衡 xmol ymol zmol x、y、z应满足的关系： （x+ ） （y+ ） z 2 3z 2 = 1 4 等效平衡 等效平衡 等效平衡类型： III类：恒温恒压 条件 等效条件 结果 恒温恒容 (△n(g)≠0) 恒温恒容 (△n(g)=0) 恒温恒压 等效平衡小结 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量、n、c均相同 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量相同，n、c同比例变化 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量、c相同，n同比例变化 等效平衡 三、等效平衡的应用 ——利用等效平衡的方法解决不等效平衡问题 等效假设(等效平衡的应用)：就是在解题过程中假设一个等效平衡，然后再转化为实际问题。 例1、在一恒温恒容的密闭容器中加入1molNO2发生反应，达到化学平衡后，NO2的百分含量a%,再加入1molNO2，达到新的化学平衡后，NO2的百分含量增大还是减小？ 1molNO2 a% 1molNO2 a% 不考虑化学平衡的移动 NO2的百分含量a% 化学平衡：2NO2 N2O4 NO2的百分含量减小 分次投料和 一次投料效果相同 2molNO2 等效平衡 三、等效平衡的应用 ——利用等效平衡的方法解决不等效平衡问题 等效假设(等效平衡的应用)：就是在解题过程中假设一个等效平衡，然后再转化为实际问题。 例2、在相同的A、B密闭容器中分别充入2molSO2和1molO2，使它们在一定温度下反应，并达新平衡：2SO2+O2 2SO3（g）。若A容器保持体积不变，B容器保持压强不变。当A中SO2的转化率为25%时，B中SO2的转化率为： A、25% B、大于25% C、小于25% D、无法判断 B 相比较恒压相当于加压 等效平衡 03 转化率问题 51PPT模板网，幻灯片演示模板及素材免费下载！ 51PPT模板网 唯一访问网址：www.51pptmoban.com 31 一、助人为乐型 1、增大其中一种反应物浓度 如：2SO2（g）＋O2（g） 2SO3（g）△H＜0 增大SO2的浓度，平衡_____移动；SO2的转化率______，O2的转化率______。 减小 增大 2、减少其中一种反应物浓度 如：2SO2（g）＋O2（g） 2SO3（g）△H＜0 减小 O2 的浓度，平衡_____移动；SO2的转化率______，O2的转化率______。 减小 增大 正向 逆向 ① 其它条件不变，增大某一反应物浓度可使其它反应物转化率增大，自身转化率下降； ② 其它条件不变，减小某一反应物浓度可使其它反应物转化率减小，自身转化率增大； 转化率问题 二、按原比例投料型 恒温、恒容下，对于反应aA（g）＋bB（g） cC（g）＋dD（g），达到平衡后，按原比例增加反应物A和B的量。 ① “a＋b＞c＋d”型 如：恒温、恒容下，2NO（g）＋2CO（g） N2（g）＋2CO2（g），按原比例增大NO、CO的浓度，平衡_______移动，NO、CO的转化率均_______。 正向 增大 ② “a＋b＝c＋d”型 如：恒温、恒容下，CO（g）＋H2O（g） H2（g）＋CO2（g），按原比例增大CO和H2O（g）的浓度，平衡_______移动，CO、H2O（g）的转化率均______。 正向 不变 如：恒温、恒容下，N2（g）＋2CO2（g） 2NO（g）＋2CO（g），按原比例增大N2、CO2的浓度，平衡______移动，N2、CO2的转化率均______。 ③ “a＋b＜c＋d”型 正向 减小 转化率问题 平衡时 α（NO）=a% 2mol NO 2mol CO 100℃、1L 等效 二、按原比例投料型 2NO（g）＋2CO（g） N2（g）＋2CO2（g） 100℃、1L a% 2mol NO 2mol CO 2mol NO 2mol CO 100℃、1L a% V ↘ P ↗ 4mol NO 4mol CO 100℃、1L ＞ a% 方向看浓度，转化率看压强 转化率问题 平衡时 α（CO）=a% 2mol CO 2mol H2O 100℃、1L 等效 二、按原比例投料型 CO（g）＋H2O（g） H2（g）＋CO2（g） V ↘ P ↗ ＝ a% 方向看浓度，转化率看压强 100℃、1L a% 100℃、1L a% 2mol CO 2mol H2O 2mol CO 2mol H2O 100℃、1L 4mol CO 4mol H2O 转化率问题 平衡时 α（N2）=a% 2mol N2 2mol CO2 100℃、1L 等效 二、按原比例投料型 N2（g）＋2CO2（g） 2NO（g）＋2CO（g） 100℃、1L a% 2mol N2 2mol CO2 2mol N2 2mol CO2 100℃、1L a% V ↘ P ↗ 4mol N2 4mol CO2 100℃、1L ＜ a% 方向看浓度，转化率看压强 转化率问题 二、按原比例投料型  若反应物只有一种：aA（g） bB（g）＋ cC（g），在不改变其他条件时，增加A的量平衡向正反应方向移动，但是A的转化率与气体物质的计量数有关： ① 若a＞b＋c：A的转化率_______； ② 若a＝b＋c：A的转化率_______； ③ 若a＜b＋c：A的转化率_______。 增大 不变 减小 方向看浓度，转化率看压强 转化率问题 N2O4(g) 2NO2(g) 平衡时α（N2O4）=a% 恒温恒容 0.1mol N2O4 100℃、1L n（气体）增大，则压强增大 恒温恒压 0.1mol N2O4 100℃、＞1L 减小压强 平衡正向移动 新平衡时α（N2O4）＞a% 三、投料不变，改变条件型 1、恒容变恒压 转化率问题 2NO2(g) N2O4(g) 平衡时α（NO2）=a% 恒温恒容 0.1mol NO2 100℃、1L n（气体）减少，则压强减小 恒温恒压 0.1mol NO2 100℃、＜1L 增大压强 平衡正向移动 新平衡时α（NO2）＞a% △n(气体)≠0，恒压永远大于恒容 1、恒容变恒压 三、投料不变，改变条件型 转化率问题 2HI(g) H2(g) + I2(g) 平衡时α（HI）=a% 恒温恒容 0.1mol HI 100℃、1L n（气体）不变，则压强不变 恒温恒压 100℃、1L 压强不变 平衡不移动 新平衡时α（HI）=a% 0.1mol HI △n(气体)=0，恒压永远等于恒容 恒压永远≥恒容 1、恒容变恒压 三、投料不变，改变条件型 转化率问题 2、恒温变绝热 三、投料不变，改变条件型 2HI(g) H2(g) + I2(g) △H＞0 平衡时α（HI）=a% 恒温恒容 0.1mol HI 100℃、1L 吸收热量，T降低，向逆向进行 新平衡时α（HI）＜a% 绝热永远＜恒温 绝热恒容 ＜100℃、1L 0.1mol HI 转化率问题 2、恒温变绝热 三、投料不变，改变条件型 2SO2+O2(g) 2SO3(g) △H＜0 平衡时α（SO2）=a% 恒温恒容 0.2mol SO2 0.1 mol O2 100℃、1L 放出热量，T升高，向逆向进行 新平衡时α（SO2）＜a% 绝热永远＜恒温 绝热恒容 ＞100℃、1L 0.2mol SO2 0.1 mol O2 转化率问题 例1、反应①PCl5（g） PCl3（g）＋Cl2（g） ②2HI（g） H2（g）＋I2（g） ③2NO2（g） N2O4（g）在一定条件下，达到化学平衡时，反应物的转化率均是a％。若保持各自的温度不变、体积不变，分别再加入一定量的各自的反应物，则转化率（ ） A、均不变 B、均增大 C、①增大，②不变，③减小 D、①减小，②不变，③增大 D 转化率问题 $$