多重平衡体系中的定量分析 高三化学二轮复习课件（共21张PPT）

基于学情分析的高三化学二轮复习
——多重平衡体系中的定量分析
已知数据
待求数据
过程分析
状态分析
动态追踪
分阶段拆解
变化中寻
找不变的量
三段式
守恒法
常见待求数据
分析逻辑
定量分析逻辑
任务一
任务二
任务三
= 反应物转化量反应物起始量×100%
?
平衡常数
转化率
产率
选择性
= 生成物实际产量反应物理论产量×100%
?
=目标产物的消耗量反应物的消耗量×化学计量数
?
A+B = C+D
A+B = E+F
竞争（平行）反应
连续反应
A+B=C+D
A+C=E+F
根据投料来源和去向分类为：
多重平衡体系：
在一个化学反应系统中，同时存在多个相互关联的平衡状态。
这些平衡可能涉及多个反应，且它们通过至少一种共同的物质相互影响。
基础回顾
竞争反应
在1L真空密闭容器中加入a mol PH4I
连续反应
以CO2、H2为原料合成甲醇
任务一：获取已知数据
直接获取
起始投料
可测数据
可查数据
直接获取
[2023广东卷T19]
[2022广东卷T19]
[2024广东卷T19]
[2021广东卷T19]
[2025深圳一模T19]
[2025广州一模T19]
任务一：获取已知数据
图像中获取数据方法：便于计算点、交点、等量点、近似点
便于计算
便于计算
交点
交点、等量点
交点
近似点
图像中获取
任务二：分析动态过程
分设变量、寻求等量
三段式法
分设变量
寻求等量
回顾三段式分析：单一体系
由图可知，当n(HX)/n0(KIn)=1.0，c平(In-)/c平(HIn)=3.0时，
设初始 c(HX) =c0 ，HX转化的物质的量浓度为x
由c平(In-)/c平(HIn)=3.0，即有
获取数据
由 ， 可得
任务二：分析动态过程
三段式法回顾
寻求等量
分设变量
分设变量、寻求等量
三段式法
已知数据
物理量与单位
列式过程
任务二：分析动态过程
连续型
同物同浓度
分设变量、寻求等量
三段式法
思考：
计算反应i的平衡常数，
I-平衡浓度是多少？
c0(FeCl3)=c0(KI)=0.013 mol·L-1
c平(Fe3+)=c平(I2) ； c平(I3?)=0.002 mol·L-1
?
由c平(Fe3+)=c平(I2) 即0.013-2x=x-0.002 x=0.005
反应ii的平衡常数
任务二：分析动态过程
同物同浓度
连续型
分设变量、寻求等量
三段式法
（2025广州一模19）甲基叔戊基醚(结构简式 用TAME 表示)常用作汽油添加剂，在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得。体系中同时存在如下反应：
（4）为研究不同醇烯投料比 c0(CH3OH)/c0(A)对平衡的影响，某温度下，当 A 起始浓度 c0(A)=0.10 mol·L-1时，测得平衡时各物种 c平/c0(A)随 c0(CH3OH)/c0(A)的变化曲线如图 。已知反应Ⅱ的平衡常数 K2 = 18。
当 c0(CH3OH)/c0(A)=0.60，c平(A) = mol·L-1（用含 x 的式子表示）。计算反应 I 的平衡常数 K1。（结果保留 1 位小数，写出计算过程）
?
任务二：分析动态过程
竞争型
分设变量、寻求等量
三段式法
同物同浓度
（2025广州一模19）甲基叔戊基醚(结构简式 用TAME 表示)常用作汽油添加剂，在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得。体系中同时存在如下反应：
（4）为研究不同醇烯投料比 c0(CH3OH)/c0(A)对平衡的影响，某温度下，当 A 起始浓度 c0(A)=0.10 mol·L-1时，测得平衡时各物种 c平/c0(A)随 c0(CH3OH)/c0(A)的变化曲线如图 。已知反应Ⅱ的平衡常数 K2 = 18。
当 c0(CH3OH)/c0(A)=0.60，c平(A) = mol·L-1（用含 x 的式子表示）。计算反应 I 的平衡常数 K1。（结果保留 1 位小数，写出计算过程）
?
任务二：分析动态过程
竞争型
分设变量、寻求等量
三段式法
同物同浓度
任务二：分析动态过程
利用反应耦合性，减少目标反应，更简洁
反应耦合（也称为偶联反应或耦联反应）是指两个或两个以上的化学反应相互作用，形成一个新的分子的过程。
减少目标反应
三段式法
ΔH3= Δ H1- Δ H2
n总=1+α
Kx3=c(B)/c(A)=(α-x) / x = 9.0
x=0.9α
任务二：分析动态过程
1.0
α
α
α
1-α
α
α
0
0
α
x
x
α-x
x
0
（ α-x ）
ΔH3= Δ H1- Δ H2
利用反应耦合性
减少目标反应
减少目标反应
三段式法
任务二：分析动态过程
评价任务
ΔH2= Δ H1- Δ H3
减少目标反应
三段式法
（2025广州一模19）甲基叔戊基醚(结构简式 用TAME 表示)常用作汽油添加剂，在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得。体系中同时存在如下反应：
（4）为研究不同醇烯投料比 c0(CH3OH)/c0(A)对平衡的影响，某温度下，当 A 起始浓度 c0(A)=0.10 mol·L-1时，测得平衡时各物种 c平/c0(A)随 c0(CH3OH)/c0(A)的变化曲线如图 。已知反应Ⅱ的平衡常数 K2 = 18。
当 c0(CH3OH)/c0(A)=0.60，c平(A) = mol·L-1（用含 x 的式子表示）。计算反应 I 的平衡常数 K1。（结果保留 1 位小数，写出计算过程）
?
变化中不变的量
任务三：分析始终状态
元素守恒
物料守恒
守恒法
守恒法：“待求数据 ←→ 已知数据” ，寻找合适的守恒
变化中寻找不变的量
守恒法
守恒
（2025广州一模19）甲基叔戊基醚(结构简式 用TAME 表示)常用作汽油添加剂，在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得。体系中同时存在如下反应：
（4）为研究不同醇烯投料比 c0(CH3OH)/c0(A)对平衡的影响，某温度下，当 A 起始浓度 c0(A)=0.10 mol·L-1时，测得平衡时各物种 c平/c0(A)随 c0(CH3OH)/c0(A)的变化曲线如图 。已知反应Ⅱ的平衡常数 K2 = 18。
当 c0(CH3OH)/c0(A)=0.60，c平(A) = mol·L-1（用含 x 的式子表示）。计算反应 I 的平衡常数 K1。（结果保留 1 位小数，写出计算过程）
?
守恒法②：A转化为B和TAME：c0(A)=c平(A)+c平(B)+c平(TAME)
甲醇转化为TAME：c0(CH3OH)=c平(CH3OH)+c平(TAME)
K2 =c平(B)/c平(A)=0.10x/(0.10-0.20x)=1/8，故x=0.1
K1=c平(TAME)/[c平(A)×c平(CH3OH)]=0.10x/[(0.10-0.20x)×(0.06-0.10x)]=2.5
守恒法①：由C守恒：5c0(A)+c0(CH3OH)=5c平(A)+5c平(B)+6c平(TAME)+c平(CH3OH)
由O守恒：c0(CH3OH)=c平(CH3OH)+c平(TAME)
变化中不变的量
任务三：分析始终状态
元素守恒
物料守恒
守恒法
守恒法：待求数据 ←→ 已知数据，寻找合适的守恒
变化中寻找不变的量
守恒法
守恒
任务三：分析始终状态
c平(I3-) =0.002
由Fe、I元素守恒： c平(Fe3+)+c平(Fe2+)=c平(I-)+2c平(I2)+3c平(?????????)=0.013 mol·L-1
?
c平(Fe3+)=c平(I2)
电子得失守恒：c平(Fe2+)= 2c平(I2)+2c平(?????????)
?
电子得失守恒
元素守恒
变化中寻找不变的量
守恒法
守恒
变化中不变的量
守恒法
[2021广东卷19]我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
a)CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ?H1
b)CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ?H2
c)CH4(g) C(s)+2H2(g) ?H3
d)2CO(g) CO2(g)+C(s) ?H4
e)CO(g)+H2(g) H2O(g)+C(s) ?H5
(4)设????????????为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压（单位为kPa）除以p0（p0=100kPa）。反应a、c、e的ln????????????随1????（温度的倒数）的变化如图所示。
②反应c的相对压力平衡常数表达式为????????????= 。
③在图中A点对应温度下、原料组成为n(CO2):n(CH4)=1:1、初始总压为100kPa的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时H2的分压为40kPa。计算CH4的平衡转化率，写出计算过程。
?
任务三：分析始终状态
由图可知，A处对应反应c的ln????????????=0，即 =1，即得p2(H2)=p(CH4)P0，
已知p(H2)=40kPa，则有p(CH4)=16kPa，
由于投料比n(CO2):n(CH4)=1:1，且初始总压100kPa，故p(CH4)= ×100kPa=50kPa，
故CH4的平衡转化率为 ×100%=68%
?
平衡常数
变化中寻找不变的量
守恒法
平衡常数
变化中不变的量
守恒法
[2021广东卷19]我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
a)CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ?H1
b)CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ?H2
c)CH4(g) C(s)+2H2(g) ?H3
d)2CO(g) CO2(g)+C(s) ?H4
e)CO(g)+H2(g) H2O(g)+C(s) ?H5
(4)设????????????为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压（单位为kPa）除以p0（p0=100kPa）。反应a、c、e的ln????????????随1????（温度的倒数）的变化如图所示。
②反应c的相对压力平衡常数表达式为????????????= 。
③在图中A点对应温度下、原料组成为n(CO2):n(CH4)=1:1、初始总压为100kPa的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时H2的分压为40kPa。计算CH4的平衡转化率，写出计算过程。
?
任务三：分析始终状态
变化中寻找不变的量
守恒法
平衡常数
三段式
减少目标反应
不变的量
元素、物料、电子得失、平衡常数K
直接获取
图像获取
可测、可查数据
（浓度、α、K等）
交点、等量点、便于计算点、近似处理
同物同浓度
变化中不变的量
依据目的
获取已知数据
三段式法
守恒法
过程分析
状态分析
分设变量、寻求等量
依据耦合、减少目标反应
定量分析思维模型
思维建模
各反应相互关联、动态变化
对立统一、联系发展、动态平衡的观点观察化学反应
平衡常数
平衡状态是确定的
元素守恒
电子得失守恒
电荷守恒
平衡思想
变化观念
平衡移动
三段式法
不变的量
守恒法
学科观念
总结提升