2.2.5 化学平衡图像 课件（共30张PPT）

(共30张PPT)
第5课时 化学平衡图像
学习目标
1. 认识化学反应速率、化学平衡典型图像，学会化学平衡图像题的分析解答方法。
2. 知道等效平衡的含义，学会等效平衡的分析判断方法。
一. 化学平衡图像
（一）速率－时间图
1. 计算平衡浓度。
2. (已知反应)判断引起平衡移动的因素。
3. 已知引起平衡移动的因素，判断反应是吸热或放热，反应前后气体体积的变化。
解题攻略：分清正反应、逆反应及二者的相对大小，分清“突变”和“渐变”；正确判断化学平衡的移动方向；熟记浓度、压强、温度、催化剂等对化学平衡移动的影响规律。
变式1.右图表示反应N2（g）
＋3H2（g） 2NH3（g）
ΔH＝－92.2 kJ/mol。在
某段时间t0～t6中反应
速率与反应过程的曲线
图，则氨的百分含量最高的一段时间是（ ）
A．t0～t1
B．t2～t3
C．t3～t4
D．t5～t6
A
变式2.可逆反应aX(g)＋bY(g)
cZ（g）在一定温度下的一密闭
容器内达到平衡后，t0时改变某
一外界条件，化学反应速率（v）
－时间（t）图像如右图。则下
列说法中正确的是（ ）
A．若a＋b＝c，则t0时只能是增大了容器的压强
B．若a＋b＝c，则t0时只能是加入了催化剂
C．若a＋b≠c，则t0时只能是增大了容器的压强
D．若a＋b≠c，则t0时只能是加入了催化剂
D
（二）速率－压强（温度）图
变式1. 符合下图的反应为（　 ）
A．H2(g) ＋I2（g） 2HI（g）
B．3NO2（g）＋H2O（l）
2HNO3（l）＋NO（g）
C．4NH3（g）＋5O2（g）
4NO（g）＋6H2O（g）
D．CO2（g）＋C（s） 2CO（g）
B
T
v
v逆
v正
T1
T2
T
v
v正
v逆
吸
吸
变式2.对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
H>0
H>0
对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
t
A的转化率
T1
T2
0
t
B的转化率
P1
P2
0
T1>T2
P1正反应吸热
m+n（三）转化率(或百分含量)-时间-温度(或压强)图
变式1.如图所示，图中a曲线表示X(g) +Y(g) 2Z(g)+ W(s) H<0 的反应过程，若使a曲线变为b曲线，可采取的措施是（ ）
0
Z%
t
a
b
A. 加入催化剂
B. 增大Y的浓度
C. 降低温度
D. 增大体系压强
AD
变式2.可逆反应：
aA（g）+bB（g） cC（g） +dD（g）;ΔH= Q
根据图回答：① 压强 P1比P2 （填大或小）
② （a +b）比（c +d） （填大或小）
③ 温度t1℃比t2℃ （填高或低）
④ Q值为 （填正或负）
小
小
高
正
（四）转化率(或百分含量)-温度－压强图
T
A的转化率
1.01*107Pa
1.01*106Pa
1.01*105Pa
0
P
C的浓度
500℃
200℃
0
正反应放热
正反应吸热
m+n>p+q
m+n>p+q
对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
P
A%
300℃
200℃
0
正反应吸热
m+n=p+q
对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
变式1. 对于2A(g)+B(g) C(g)+3D(g） H>0
有如下图所示的变化，图中Y轴可能表示（ ） A. B物质的转化率
B. 正反应的速率
C. 平衡体系中的A%
D. 平衡体系中的C%
P
Y
100℃
200℃
300℃
0
AD
0
变式2. 下图是在其它条件一定时，反应2NO+O2 2NO2 H <0 中NO的最大转化率与温度的关系曲线。图中坐标有A、B、C、D、E 5点，其中表示未达平衡状态且v正>v逆的点是 。
A
B
C
E
D
C点
T
NO转化率
（一）解化学反应速率与化学平衡图像题的步骤
1.看图像：一看面（横坐标和纵坐标各表示什么）；
二看线（线的走向，变化趋势）；
三看点（是否过原点、线的起点、交点、拐点及终点）；
四看要不要作辅助线（如等压线、等温线、平衡线等）。
2.想规律：联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。
3.作判断：根据图像中体现的关系与所学规律对比，并作出正确的判断。
（二）解化学反应速率与化学平衡图像题的原则
1.“定一议二” ：在化学平衡图像中，包括横坐标、纵坐标和曲线所表示的三个量，先确定横坐标（或纵坐标）所表示的量不变，再讨论纵坐标（或横坐标）与曲线的关系。
2.“先拐先平，数值大” ：在化学平衡图像中，先出现拐点的曲线先达到平衡，即代表该曲线温度高或压强大。
二. 等效平衡
一定条件下，对同一可逆反应，只是起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，各组分的百分含量(或物质的量分数)均相同，这样的两个平衡状态互称为等效平衡。
等效平衡状态的建立与途径无关，与外界条件和物质用量有关。
（1）什么是等效平衡？
（2）等效平衡的解题思想有哪些？
极限转化法、虚拟过程法
N2 ＋ 3H2 2NH3
1. 恒温恒容下的等效平衡(非等体积反应)
投料① 1 mol 2 mol
投料② 2 mol 4 mol
1 mol N2
2 mol H2
1 mol N2
2 mol H2
1 mol N2
2 mol H2
①
2 mol N2
4 mol H2
②
虚拟②
投料③ 1 mol 1 mol 2 mol
×
使用极限转化法后，与原始加入量相同即为等效平衡(全等平衡)，此时②③为全等平衡。此时，两个平衡的各物质的百分含量相同，n、c也相同。
平衡② 0.8mol 0.4mol 2.4
极限转化法
假设常温下，该反应C(s) ＋ H2O(g) CO(g) ＋ H2(g)的K=0.5。V容=1 L
C(s) ＋ H2O(g) CO(g) ＋ H2(g)
投料① 1 mol
投料② 0.8 mol 0.2 mol 0.2 mol
投料③ 2 mol
平衡① 0.5 mol 0.5 mol 0.5 mol
平衡② 0.8-x mol 0.2+x mol 0.2+x mol
平衡③ 2-y mol y mol y mol
x=0.3; (H2O)=33% ；α(H2O)=50%;
y=0.78; (H2O)=44%； α(H2O)=39%;
H2 ＋ I2 2HI
投料① 1 mol 2 mol
投料② 2 mol 4 mol
1 mol H2
2 mol I2
1 mol H2
2 mol I2
1 mol H2
2 mol I2
①
2 mol H2
4 mol I2
②
虚拟②
投料③ 0 mol 1 mol 2 mol
使用极限转化法后，与原始加入量的比值相同即为等效平衡，此时①②③为等效平衡(其中①③为全等平衡)。此时两个平衡的各物质的百分含量相同，n、c成比例改变。
等体积反应
压缩时平衡不移动
1. 恒温恒容下的等效平衡(等体积反应)
N2 ＋ 3H2 2NH3
2. 恒温恒压下的等效平衡
投料① 1 mol 2 mol
投料② 2 mol 4 mol
1 mol N2
2 mol H2
1 mol N2
2 mol H2
1 mol N2
2 mol H2
①
②
2 mol N2
4 mol H2
虚拟②
投料③ 1 mol 1 mol 2 mol
使用极限转化法后，与原始加入量的比值相同即为等效平衡，此时①②③为等效平衡。此时两个平衡的各物质的百分含量相同，c相同，n成比例改变。
归纳：等效平衡
条件 等效条件 结果
恒温恒容 投料换算成相同物质表示时量相同 (极值等量) 两次平衡时各组分百分量、n、c均相同 （全等平衡）
恒温恒容 (等体积反应) 投料换算成相同物质表示时等比例 (极值等比) 两次平衡时各组分百分量相同，n、c同比例变化
恒温恒压 投料换算成相同物质表示时等比例 (极值等比) 两次平衡时各组分百分量、c相同，n同比例变化
例1.在一个固定体积的密闭容器中，加入2 mol A和1 mol B，发生反应：2A(g) + B(g) 3C(g) + D(g) 达到平衡时，C的浓度为n mol/L，
(1)若维持恒温恒容，按下列四种配比作为起始物质，达到平衡后，C的浓度仍为n mol/L的是： 。
A. 4 mol A+2 mol B B. 2 mol A+1 mol B+3 mol C+1 mol D
C. 4 mol C+1 mol D D. 3 mol C+1 mol D
E. 1 mol A+0.5 mol B+1.5 mol C+0.5 mol D
(2)C的浓度大于n mol/L的是： 。
(3)将D(g)改为D(s)，则C的浓度仍为n mol/L的是： ______。
(4)若将题中“恒温恒容”改为“恒温恒压”，则C的浓度仍为n mol/L的是： 。
DE
ABC
DE
ABDE
例2. 在温度相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒压，发生反应CH3OCH3(g)＋H2O(g) 2CH3OH(g)；ΔH＝＋37 kJ/mol，测得反应达到平衡时的数据如下下列说法正确的是(　　)
A. a＋2c>37　 B. α1＋α2＝1　 C. V1＝2V3　 D. c1<2c3
容器 甲 乙 丙
反应物投入量 1 mol CH3OCH3、 1 mol H2O 2 mol CH3OH 1 mol CH3OH
CH3OH的浓度/mol/L c1 c2 c3
反应的能量变化 吸收a kJ 放出b kJ 放出c kJ
平衡时体积/L V1 V2 V3
反应物转化率 α1 α2 α3
BC
随堂练习
1. 对于反应：A2(g)＋3B2(g)? 2AB3(g)　ΔH<0下图中正确的是(　　)
A
2. 在某容积一定的密闭容器，可逆反应A(g)＋B(g) xC(g) ΔH< 0，符合下列图像（I）所示关系，由此推断对图（II）的正确说法是（ ）
A. p3＞p4，Y轴表示A的转化率
B. p3＜p4，Y轴表示B的百分含量
C. p3＞p4，Y轴表示混合气体的密度
D. p3＞p4，Y轴表示混合气体的平均摩尔质量
AD
3. 一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：2A(g) + B(g) 3C(g)，若反应开始时充入2 mol A和 2 mol B，达平衡后A的体积分数为a %。其他条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后A的体积分数大于a %的是（ ）
A．2 mol C
B．2 mol A、1 mol B和1 mol He（不参加反应）
C．1 mol B和1 mol C
D．2 mol A、3 mol B和3 mol C
AB
B
4．已知2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g)；ΔH ＝ －197 kJ/mol。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：(甲) 2 mol SO2和1 mol O2；(乙) 1 mol SO2和0.5 mol O2 ；(丙) 2 mol SO3 。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：m甲＝m丙 > 2m乙
C．c(SO2)与c(O2)之比k：k甲＝k丙 > k乙
D．反应放出或吸收热量的数值Q：Q甲＝ Q丙 > 2Q乙
本节内容结束