2.2.6 平衡转化率-课件-2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

2.2.6 平衡转化率 年 级：高二 学 科：化学（人教版） 主讲人：lrp 学 校：四川省华蓥中学 1 【学习目标】1、知道平衡转化率的含义，学会有关转化率的计算2、能分析外界条件的改变对转化率的影响 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 2 【探索新知】一、转化率的含义和计算可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在体积为V的恒容密闭容器中，反应物A、B的初始加入量分别为a mol、b mol，达到化学平衡时，设A物质转化的物质的量为mx mol mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 起始量/mol a b 0 0 转化量/mol mx nx px qx 平衡量/mol a－mx b－nx px qx 对于反应物：n(平)＝n(始)－n(转) 对于生成物：n(平)＝n(始)＋n(转) ①平衡时A的转化率： ②平衡时A的体积分数： ④生成物产率＝ ③平衡时和开始时的压强比： ⑤在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论 恒温、恒容时： 恒温、恒压时： 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 3 例题讲评：可逆反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)在密闭容器中建立了平衡。当温度为749 K时，K＝9/4，问： (1)当CO和H2O的起始浓度为2 mol·L－1时，CO的转化率为________ (2)当CO的起始浓度仍为2 mol·L－1，H2O的起始浓度为6 mol·L－1时，CO的转化率为________ 解析：(1)设CO的转化量为x， CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) 起始C 2 2 0 0 转化C x x x x 平衡C 2－x 2－x x x K＝ 解得：x＝1.2 CO的转化率： (2)设CO的转化量为y， CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) 起始 2 6 0 0 转化 y y y y 平衡 2－y 6－y y y 【小结】三段式是有关平衡计算的最基本方法。 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 4 二、改变条件对转化率的影响（一）、多种气体反应物类型一、只充一种反应物 规律：可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD（g）达平衡后，再充入A（只增大c(A)），平衡 移动，达新平衡时，B转化率增大，即：两种或两种以上的反应物达到平衡时，增加其中一种反应物浓度，其它反应物转化率 ，而自身的转化率与方程式的系数有关，如果m p+q, A转化率减小，m p+q, A转化率随着A浓度的增加先增大后减小（易错提醒：绝大多数资料都认为自身转化率降低，是错误的结论） 向右 提高 ≤ > 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 5 类型二、等比再充——虚拟状态法 【例题】在恒温、恒容密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，原有反应物SO2、O2均为1 mol，平衡后，再向容器中充入1 mol SO2和1 mol O2，则SO2的转化率变化将怎么变化？ 分析：假设反应过程： 第③步压缩时平衡正向移动，故SO2的转化率增大 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 6 【名师点拨】1、恒温、恒容时，可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD达平衡后，若按原反应物比例同倍数增大A和B的量，平衡向 移动，达新平衡时，转化率与系数的关系如下： (1)当m+n> p+q时，A、B的转化率都 ; (2)当m+n<p+q时，A、B的转化率都 ; (3)当m+n＝p+q时，A、B的转化率都 。 正反应方向 增大 减小 不变 A(g)、B(g) amol、bmol A(g)、B(g) amol、bmol 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 7 2、恒温、恒压时，可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD达平衡后，若按原反应物比例同倍数增大A和B的量，平衡向 移动，达新平衡时，A、B的转化率都 。 正反应方向 不变 【小结：】由以上分析可知：1、等比再充可以理解为 ，平衡移动方向转化为 的影响。2、从上述分析可知，平衡向正反应方向移动，物质的转化率 增大3、平衡移动方向是过程，转化率是移动产生的结果，二者没有必然联系。 相当于加压 压强 不一定 A(g)、B(g) 2amol、2bmol A(g)、B(g) amol、bmol A(g)、B(g) 3amol、3bmol 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 8 （二）、一种气体反应物1、恒温、恒容时，可逆反应mA(g) pB(g)+qC(g)达到平衡后，增加反应物A的量平衡 移动，达到新平衡时 (1)当m> p+q时，A的转化率 。 (2)当m<p+q时，A的转化率 。(3)当m＝p+q时，A的转化率 。 2、恒温、恒压时，可逆反应mA(g) pB(g)+qC(g)达到平衡后，增加反应物A的量衡向右移动，达新平衡时，A的转化率都 。 增大 减小 不变 不变 向右 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 9 达到平衡后，保持恒温恒容，K为定值，又充入A，平衡正向移动，c(B)增大。 (1)若a<b，则cb-a(B)增大， 减小，A的百分含量ψ(A)增大、A的转化率а(A)减小。 (2)若a>b，则cb-a(B)减小， 增大，A的百分含量ψ(A)减小、A的转化率а(A)增大。 (3)若a=b，则K不变， 不变，A的百分含量ψ(A)不变、A的转化率а(A)不变。 【名师点拨】 1、只有一种反应物A，再充入A等价于充入所有反应物2、用平衡常数分析转化率用平衡常数分析转化率的变化，以aA(g) bB(g)为例： 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 10 【归纳总结】化学平衡中T、V一定，“等比再充”常考题型 例1、两个体积相同的密闭容器A、B，在A中充入2mol SO2和3molO2，在B中充入4molSO2和6molO2，加热到相同温度，有如下反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，反应平衡时，设容器A达到平衡时SO2的转化率为α，容器B平衡时SO2的转化率为β 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) 化学计量系数 2 1 2 起始量(mol)   2 3 0 转化量(mol)  2a a 2a 平衡(mol)   2-2a 3-a 2a 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) 化学计量系数 2 1 2 起始量(mol)   4 6 0 转化量(mol)   4β 2β 2β 平衡(mol) 4-4β 6-2β 2β 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 11 常见的比较类型 (1)反应物的转化率： α β (2)反应物 SO2的浓度：cA(SO2) cB(SO2)；2cA(SO2) cB(SO2) (3)生成物SO3的浓度：cA(SO3) cB(SO3)；2cA(SO3) cB(SO3) (4)体系压强：P(A) P(B)；2P(A) P(B) (5)反应物SO2（或O2）体积分数：w(A) w(B) (6)生成物SO3体积分数：wA(SO3) wB(SO3) (7)平均相对分子质量：M(A) M(B) (8)能量的变化：Q(A) Q(B)；2Q(A) Q(B) 例1、两个体积相同的密闭容器A、B，在A中充入2mol SO2和3molO2，在B中充入4molSO2和6molO2，加热到相同温度，有如下反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，反应平衡时，设容器A达到平衡时SO2的转化率为α，容器B平衡时SO2的转化率为β < < > < < < > > < < < < 2mol SO2和3molO2 4molSO2和6molO2 SO2的转化率为α SO2的转化率为β A B 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 12 【归纳总结】 达到平衡后又充入反应物，平衡一定向正反应方向移动，但反应物的转化率可能增大、减小或不变。恒温恒容时，若是气体体积缩小、增大、不变的反应，则反应物的转化率增大、减小、不变；恒温恒压时，反应物的转化率不变。分析转化率的变化应以增大压强平衡如何移动为依据。 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 13 【课堂练习1】 1、在一定条件下，向两个容积固定且相同的密闭容器中分别充入一定量的PCl5(g) 和NO2(g)，分别达到平衡(PCl5 PCl3+Cl2， 2NO2 N2O4，均为气态)后，PCl5和NO2的转化率均为a%。保持温度、容积不变，向两个容器中分别再充入 1 mol PCl5和1 moLNO2，又达到平衡时PCl5和NO2的转化率分别为b%和 c%，则下列关系中正确的是( )A．b>a>c B．c>a>b C．a>b>c D．a=b=c B 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 14 2、(多选)在一定温度下，向容积固定不变的密闭容器中充入a mol NO2，发生如下反应：2NO2(g) N2O4(g)；△H<0。达平衡后再向容器中充入amol NO2，再次达到平衡后，与原平衡比较，下列叙述不正确的是( ) A．平均相对分子质量增大 B．NO2的转化率提高 C．NO2的质量分数增大 D．反应放出的总热量大于原来的2倍 E．压强为原来的2倍 F．颜色变浅 CEF 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 15 （三）、两类容器的比较1、恒温恒容与恒温恒压容器的比较【例题1】在温度不变下，在恒压容器A与恒容容器B中，分别充入体积比为1∶3的N2和H2。若开始时两容器的体积相等，且在相同条件下达到平衡时，两容器中N2的转化率αA αB > 分析：在反应前，两容器充入的N2和H2的物质的量相等，因此两容器的T、V、P、n全部相等，由于该反应是一个物质的量减小的反应，随着反应的进行，总物质的量在减小，由于反应过程中A容器保持压强不变，则A容器的体积会减小，而B容器保持体积不变，则B容器的压强会减小，可以认为在反应过程中，A容器始终在B容器的基础上保持较大的压强(相当于加压)，平衡右移动，转化率大。 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 16 【例题2】、有两只初始体积相等的密闭容器A和B。A容器有一个可以移动的活塞能使容器内保持恒压，B容器能保持恒容。起始时向这两个容器中分别充入等物质的量的体积比为2∶1的SO2和O2的混合气体，在保持400℃的条件下使之发生如下反应：2SO2＋O2 2SO3。试填写下列空格：(1)平衡时两容器内SO2的转化率αA αB (2)平衡时两容器内SO2的浓度cA cB (3)平衡时两容器内气体总分子数NA NB (4)平衡时两容器内混合气体密度ρA ρB (5)平衡时两容器内混合气体平均相对分子质量MA MB > > < > > 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 17 2、恒温容器与绝热容器的比较 【例题3】将SO2(g)和O2g)充入恒容密闭容器，恒温下发生反应2SO2＋O2 2SO3 　ΔH＜0，平衡时SO2的转化率为a；若初始条件相同，绝热下进行上述反应，平衡时SO2的转化率为b。则a b > 分析：该反应为放热反应，放出的热量会对该反应继续升温，故绝热容器温度会更高，使平衡逆向移动，转化率减小。 【名师点拨】通过上述分析可以看出，恒压容器比恒容容器更自由，恒温容器比绝热容器更自由，自由容器的转化率更大 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 18 1、两个极易导热的密闭容器A和B，容器A容积恒定，容器B容积可变，在温度压强和起始体积相同的条件下往A和B中分别充入等物质的量的NO2，发生反应2NO2(g) N2O4(g) △H＜0，以下说法正确的是( ) A．反应起始时，两容器中的反应速率关系是v(A)＜v(B) B．反应过程中，两容器内的反应速率关系为v(A)＜v(B) C．两容器内的反应达到平衡所需时间一定相同 D．反应达到平衡时，两容器内的压强关系是p(A)＞p(B) B 【课堂练习2】 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 19 2、(多选)定容容器A与定压容器B的体积开始时相同，内皆装有同质量，同物质的量之比的SO2与O2混合气体，经一定时间在相同温度下达到平衡。有关叙述正确的是( ) A．A、B中SO2的转化率相同 B．B中的反应速率比A中快 C．B中SO2的转化率比A中高 D．若A、B中皆再加入同量的氩气，平衡不移动 BC 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 20 3、在如图所示的三个容积相同的容器①②③中进行如下反应：3A(g)＋B(g) 2C(g)　ΔH<0，若起始温度相同，分别向三个容器中通入3 mol A和1 mol B，则达到平衡时各容器中C物质的体积分数由大到小的顺序为( ) A．③②① B．③①② C．①②③ D．②①③ A 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 21 4、(多选)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1molH2，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 【课后作业】 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 22 课堂检测 1.反应X(g)＋Y(g) 2Z(g)　ΔH＜0，在密闭容器中充入0.1 mol X和0.1 mol Y，达到平衡时，下列说法不正确的是 A.减小容器体积，平衡不移动，X的转化率不变( ) B.增大c(X)，X的转化率减小 C.保持容器体积不变，同时充入0.1 mol X和0.2 mol Y，X的转化率增大 D.加入催化剂，正反应速率增大，Z的产率增大 D 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 23 2. ( ) B 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 24 ３.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%，若保持各反应的温度和压强都不改变，分别再加入一定量的各自的反应物，则转化率（ ） A．均不变 B．①增大 ②不变 ③减小 C．均增大 D．①减小 ②不变 ③增大 A 若保持温度和体积不变呢？ D 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 25 ４.体积相同的甲乙两个容器中，分别都充有等物质的量的SO3，在相同温度下发生反应： 2SO3(g) 2SO2(g)+ O2(g)并达到平衡。在这过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中SO3的转化率为a，则乙容器中SO3的转化率为( ) A.等于a B.大于a C.小于a D.无法判断 B 初始状态相同，且非等体反应，恒压时候的转化率大于恒容时的转化率！ 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 26 ５.(双选)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，测得反应达平衡时的有关数据如下：已知N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)；ΔH＝－92.4 kJ/mol，下列说法正确的是(　　 ) 容器 甲 乙 丙 反应物投入量 1 mol N2、3 mol H2 2 mol NH3 4 mol NH3 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 A．2c1>c3　 B．a＋b＝92.4 C．2p2<p3 D．α1＋α3<1 BD 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 27 administer (a) - 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 28 3.已知：3CH4(g)＋2N2(g)3C(s)＋4NH3(g)　ΔH＞0，在700 ℃、CH4与N2在不同物质的量之比时，CH4的平衡转化率如图所示。下列说法正确的是 A.越大，CH4的平衡转化率越高 B.不变时，若升温，NH3的体积 分数会增大 $