2.2.4 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

人教版化学选择性必修1 第二章 化学反应速率与化学平衡 第二节 化学平衡 第4课时 等效平衡 1L SO2 2mol O2 1mol A 1L C SO2 1.2mol O2 0.6mol SO3 0.8mol 2SO2(g) +O2(g) 2SO3  恒温恒容条件下 SO3 SO2 1mol 1mol 0.5mol O2 1L SO3 SO2 1mol 1mol 0.5mol O2 1L SO3 SO2 1mol 1mol 0.5mol O2 1L SO3 0mol 1L SO2 0mol O2 0mol B SO3 2mol 1.概念：对于同一可逆反应，当外界条件一定时，该反应不管从正反应开始，还是从逆反应开始，或是正逆反应同时进行，只要反应物或生成物满足一定的配比，达到平衡时， 各组分的百分含量 (体积分数、质量分数或物质的量分数) 均对应相同，这样的化学平衡互称为等效平衡。 一 等效平衡 1L SO2 2mol O2 1mol A 1L C SO2 1.2mol O2 0.6mol SO3 0.8mol 2SO2(g) +O2(g) 2SO3  恒温恒容条件下 SO3 SO2 1mol 1mol 0.5mol O2 1L SO3 SO2 1mol 1mol 0.5mol O2 1L SO3 SO2 1mol 1mol 0.5mol O2 1L SO3 0mol 1L SO2 0mol O2 0mol B SO3 2mol H2 0mol I2 2 mol HI 4mol H2 (g)+I2 (g) 2HI（g） 起始① H2 1 mol I2 2 mol HI 0 mol H2 0.5 mol I2 1.5 mol HI 1 mol 起始② H2 2mol I2 4 mol HI 0mol 恒温恒容条件下 H2 1 mol I2 3 mol HI 2 mol 起始③ H2 1 mol I2 3 mol HI 2 mol I2 (g)+H2 (g) 2HI（g） 起始① H2 1 mol I2 2 mol HI 0 mol H2 0.5mol I2 1.5 mol HI 1mol 平衡状态① 平衡状态② 起始② H2 1 mol I2 2 mol HI 0 mol H2 1 mol I2 2 mol HI 0 mol H2 0.5mol I2 1.5 mol HI 1 mol H2 0.5 mol I2 1.5 mol HI 1 mol H2 1 mol I2 3 mol HI 2 mol 加压 H2 2 mol I2 4 mol HI 0 mol 思考：若是1.5molA和1.5molB呢？ 若是3molC呢？ 若是2molA和2molB还有1molC呢？ 若是2molA和1molB呢？ 你发现了什么？ A(g)+B(g) 2C(g) H2 0mol I2 2 mol HI 4mol H2 (g)+I2 (g) 2HI（g） 起始① H2 1 mol I2 2 mol HI 0 mol H2 0.5 mol I2 1.5 mol HI 1 mol 起始② H2 2mol I2 4 mol HI 0mol 恒温恒容条件下 H2 1 mol I2 3 mol HI 2 mol 起始③ H2 1 mol I2 3 mol HI 2 mol 2mol SO2 1mol O2 开始 SO2 a% O2 b% SO3 c% 平衡状态 起始(mol) ： 4 2 0 加压 SO2 <a% O2 <b% SO3 >c% 平衡状态 2SO2 + O2 2SO3 催化剂 加热 起始(mol)： 2 1 0 2mol SO2 1mol O2 2mol SO2 1mol O2 开始 SO2 a% O2 b% SO3 c% SO2 a% O2 b% SO3 c% 恒温恒容条件下 1.概念：对于同一可逆反应，当外界条件一定时，该反应不管从正反应开始，还是从逆反应开始，或是正逆反应同时进行，只要反应物或生成物满足一定的配比，达到平衡时， 各组分的百分含量 (体积分数、质量分数或物质的量分数) 均对应相同，这样的化学平衡互称为等效平衡。 一 等效平衡 注意：达到平衡时，反应混合物中各组分的百分含量（体积分数、物质的量分数等）相等，但各组分的物质的量、浓度可能不同。 条件 等效条件 结果 恒温恒容 (△n(g)≠0) 恒温恒容 (△n(g)=0) 全等平衡 投料换算成相 同物质表示时 量相同 投料换算成相 同物质表示时 等比例 相似平衡 两次平衡时各组分百分含量、M n、c、ρ均相同 两次平衡时各组分百分量、M相同， n、c 、ρ同比例变化 2、等效平衡的构成条件 【例1】在1L的密闭容器中，加入1molN2和3molH2 ，发生反应： N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达到平衡时， NH3的体积分数为a% 。维持容器的体积和温度不变，按下列配比作为起始物质，达到平衡后NH3的体积分数为a%是（ ） A. 2mol NH3 B. 0.5mol N2+1.5mol H2+1molNH3 C. 1molN2 +3molH2 +2mol NH3 D. 4mol N2+2mol H2 AB 例题分析 【练习1】在固定体积的密闭容器内，加入2mol A、1mol B，发生反应：A(g)+B(g) 2C(g)达 到平衡时，C的质量分数为w。在相同(T、V)条件下，按下列情况充入物质达到平衡时C的质量分数仍为w的是（ ） A. 2mol C B. 3mol C C. 4mol A和2mol B D. 1mol A和2mol C CD 提升巩固 【练习2】在一定温度下，把2 mol SO2和1 mol O2通入一个固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相互关系，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的完全相同。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（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）： ， 。 2 0.25 1.5 a+c=2 2b+c=2 提升巩固 SO2 xmol O2 ymol SO3 zmol SO2 xmol O2 ymol SO3 zmol 起始① 平衡② SO2 2 mol O2 1 mol SO3 0 mol 起始② V 2V 平衡① SO2 xmol O2 ymol SO3 zmol 2SO2 (g)+O2 (g) 2SO3（g） SO2 2 mol O2 1 mol SO3 0 mol SO2 2 mol O2 1 mol SO3 0 mol SO2 2x mol O2 2y mol SO3 2z mol 恒温恒压条件下 思考：若是8molA和4molB 呢？ 若是5molC呢？ 若是4molA和2molB还有2molC呢？ 若是4molA和4molB呢？ 你发现了什么？ 2A(g)+B(g) 2C(g) 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 全等平衡 投料换算成相 同物质表示时 量相同 投料换算成相 同物质表示时 等比例 相似平衡 两次平衡时各组分百分含量、M、 n、c、ρ均相同 两次平衡时各组分百分量相同、M， n、c 、ρ同比例变化 投料换算成相 同物质表示时 等比例 相似平衡 两次平衡时各组分百分量、M c 、 ρ相同，n同比例变化 2、等效平衡的构成条件 【练习3】在一定温度下保持压强相等的密闭容器中，充入1molA、2molB发生A(g)+B(g) 2C(g)+D(g)，达到平衡时A的百分含量为a%，下列物质组合充入该容器中，A的百分含量仍为a%的是（ ） A. 2molC+1molD B. 1molB+2molC+1molD C. 1molA+1molB D. 1molA+4molB+4molC+2molD BD 提升巩固 例1.在一恒定容器中充入2molA和1molB，发生如下反应： 2A(g)＋B(g) xC(g)，达到化学平衡以后，C的体积分数为a。若在恒温恒容下，按0.6mol的A、0.3mol的B、1.4mol的C为起始物质，达到化学平衡后，C的体积分数仍为a，则x为（ ） A. 1 B. 2 C. 3 D. 无法确定 二、等效平衡的应用 BC 例2.将amolPCl5充入一个容积恒为VL温度为t℃的密闭容器中，发生如下反应：PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) ，在下反应达到化学平衡，此时容器内气体压强为P1,保持温度不变,再向该容器中充入amolPCl5再达到化学平衡时，容器内气体压强为P2，则P1和P2的大小关系是（ ） A、2P1﹥P2 B、2P1=P2 C、2P1﹤P2 D、P1=P2 二、等效平衡的应用 A 【例3】恒温恒容容器中充入2 mol NO2(g)发生反应： 2NO2(g) N2O4 (g)，达到平衡后,若再向容器中充入2 mol NO2(g),平衡移动 方向？重新达到平衡后NO2(g)的转化率？ 正向 增大 【变式】 恒温恒容容器中充入2 mol SO3(g)发生反应： 2SO3 (g) 2SO2(g)+O2(g) ，达到平衡后，若再向容器中充入2 molSO3(g)，平衡移动方向？重新达到平衡后，SO3(g)的转化率？ 减小 正向 【变式】恒温恒容容器中充入2 mol HI发生反应: 2HI(g) I2(g)+H2(g) ，达到平衡后若再向容器中充入2 mol的HI(g)，平衡移动的方向？平衡后的HI转化率？ 正向 不变 21 【例3】恒温恒容容器中充入2 mol NO2(g)发生反应： 2NO2(g) N2O4 (g)，达到平衡后,若再向容器中充入2 mol NO2(g), 重新达到平衡后NO2(g)的质量分数？颜色如何变化？ 【变式】恒温恒容容器中充入1 mol N2O4(g)发生反应: N2O4(g) 2NO2(g)，达到平衡后，若再向容器中充入1 mol N2O4(g)，重新达到平衡后NO2(g)的质量分数，颜色？ 减小 减小 加深 加深 22 【经典例题】在温度和容积相同的三个密闭容器中，发生反应： 2 SO2(g)＋O2(g) 2 SO3(g) △H＝－196 kJ/mol。起始投入反应物和平衡时测得 的有关数据如下表： 容器 投料量 转化率 c(SO3) 能量变化 O2体积分数 压强 甲 2 mol SO2和1 mol O2 α1 c1 放出Q1kJ V1% P1 乙 4 mol SO3 α2 c2 吸收Q2kJ V2% P2 丙 4 mol SO2和2 mol O2 α3 c3 放出Q3kJ V3% P3 (2) c2 c3 (3) 2c1 c3 (4) 2c1 c2 (5) V2% V3% (6) V1% V3% (7)V1% V2% (8)P2 P3 (9)2P1 P3 (10)Q2+Q3 392 (11)2Q1 Q3 (12) Q1+Q2 196 (13)α1 α3 (14) α2+α3 1 (15) α1+α2 1 < = < < < = < = > > > = K1=K2=K3 > (1)甲、乙、丙三个容器中，平衡常数的关系为 请判断（用“＞”、“＜”或“＝”填空） = 【经典例题】在温度和容积相同的三个密闭容器中，发生反应2 SO2(g)＋O2(g) 2 SO3(g) △H＝－196 kJ/mol。起始投入反应物和平衡时测得的有关数据如下表： 容器 投料量 转化率 c(SO3) 能量变化 O2体积分数 压强 甲 2 mol SO2和1 mol O2 α1 c1 放出Q1kJ V1% P1 乙 4 mol SO3 α2 c2 吸收Q2kJ V2% P2 丙 4 mol SO2和2 mol O2 α3 c3 放出Q3kJ V3% P3 请判断（用“＞”、“＜”或“＝”填空） Q2+Q3 392 (2) 2Q1 Q3 (3) Q1+Q2 196 (4)c2 c3 (5) 2c1 c3 (6) 2c1 c2 (7)α1 α3 (8) α2+α3 1 ； (9) α1+α2 1 (10)P2 P3 (11)2P1 P3 (12) V1% V2% (13) V1% V3% (14) V2% V3% (15)甲、乙、丙三个容器中，平衡常数的关系为 ； = < = < < < = < = > > > = K1=K2=K3 > 2a 6 1.9 1.2 提升巩固 【练习3】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（g）＋2Y（g） 3Z（g），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。 【练习4】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，到达平衡后，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，到达相同的平衡后，A和C的物质的量分别是ymol和3amol，则x＝__mol，y＝_____ 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的物质的量分数是__________。 1-a 3a 2 3(1-a) a/(2-a) 提升巩固 amolA bmolB cmolC 恒T、恒P 平衡后 平衡后 【例3】在恒温恒压的容器中，反应2A(g)+B(g) 2C(g) 分装 但是浓度也一样哦！！！ 2molA 1molB 6molA 3molB 2molA 1molB 2molA 1molB 2molA 1molB amolA bmolB cmolC amolA bmolB cmolC amolA bmolB cmolC 各组分百分含量不变，平衡等效！ 例题分析 仨盒子都跟原来一模一样哦！！ $