等效平衡专题教案.doc

1、1等效平衡适用学科 高中化学 适用年级 高中三年级适用区域 全国通用新课标版 课时时长（分钟） 60 分钟知识点 化学平衡的移动平衡移动原理浓度、压强对平衡移动影响的几种特殊情况等效平衡原理、规律和应用化学平衡计算的一般思路教学目标 知识与技能：1、掌握化学平衡的移动规律2、理解等效平衡原理、规律和应用过程与方法：培养学生观察、分析、整理、归纳总结、探究等能力情感态度与价值观：引导学生根据已有的知识经验，分析推理出新的知识。教学重点 等效平衡原理、规律和应用教学难点 等效平衡原理、规律和应用教学过程一、复习预习1、化学平衡移动原理的内容是什么2、影响平衡移动的外界因素有哪些二、知识讲解考点 1

2、 等效平衡定义对同一可逆反应，在一定条件下（常见的为恒温恒容或恒温恒压） ，起始投料方式不同（从正、逆或中间等方向开始） ，若达到的化学平衡同种物质的百分含量均相同，这样的平衡状态互称为等效平衡。考点 2 等效平衡的常见分类和状态以如下反应为例：mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)（1）如果 m+np+q 恒温恒容：使用极限转化分析法，一边倒后相同起始物质的物质的量相等。达到平衡后2各物质浓度相等，百分含量相等，体积没变化，压强没有变化，达到平衡后正逆反应速率相同。唯一不同的是根据投料方式的不同会导致反应热不同。恒温恒压：一边倒后相同起始物质的物质的量之比相等。达到平衡后各物质浓度相

3、等，百分含量相等，体积可有变化，压强没有变化，达到平衡后正逆反应速率相同。根据投料的量和方式的不同会导致反应热不同。（2）如果 m+n = p+q一边倒后相同起始物质的物质的量之比相等。恒温恒压的话，达到平衡后体积未必相等；恒温恒容的话，除了体积相等，达到平衡后各物质浓度、压强、正逆反应速率都可能不同。两种情况下反应热根据投料的量和方式的不同而不同。比较见下表 1.表 1 反应 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)的等效平衡状态分析表和原平衡相比等效平衡效果等效平衡分类反应分类反应条件（恒温）投料方式（一边倒后，相同物质）浓度压强正逆反应速率体积 反应热形成不等效平衡的单一条件“一模

4、一样”恒容必须物质的量相等相等 根据投料方式的不同而不同（1），m+n p+q 恒压相等未必相等同种物质的百分含量相同“比例相同”（2）m+n= p+q 恒容物质的量之比相等即可 未必相等 可同等程度变化相等根据投料的量和方式的不同而不同T 变化，平衡移动。P和 C 变化，则看 Q/K=1与否，不等则平衡发生移动考点 3 等效平衡解题建模过程对于反应 N2(g)3H 2(g) 2NH3(g)，按照、的投料方式进行反应，（1）恒温恒容下，则所能达到等效平衡的状态为：=。为或、进行加压后的情况，对于这种vg 2P 乙 BSO 3的质量 m：m 甲 m 丙 2m 乙Cc(SO 2)与 c(O2)之比

5、 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【答案】B【解析】恒温恒容，Vg0，投料要一边倒后相等才是等效平衡，甲、丙属于此类，只是能量变化完全相反。隐含的关系为 lQ 甲 l+lQ 丙 l=197，转化率不一定为 50%，所以 Q 甲不一定等于 Q 丙，D 错，而平衡时 m 甲 m 丙 是正确的。把甲装置用虚拟隔板均分两部分，其中一部分可作为参照系，之与乙的投料方式互为等效平衡，可见乙容器的真实状态是体积增大，压强变小，平衡向生成更多的气体即逆向移动。如果平衡不移动则 SO3的质量：m甲=2m 乙，实际 m 甲2m 乙，B 对；若不移动压强：P 甲=

6、2P 乙，实际 P 甲2P 乙，A 错； c(SO2)与 c(O2)之比 k：因为投料比和变化都正好成比例，所以不管什么反应状态下，都有k 甲k 丙=k 乙，C 错。2. 有甲、乙两个完全相同的容器，发生反应 A(g) + 2B(g)= 2C(g)，向甲容器中加入1molA(g)和 4molB(g)，在一定条件下达到平衡时的热效应（吸热或放热）为 Q，在相同条件下向乙容器中加入 2molC(g) 和 2molB(g)，达到平衡时的热效应（放热或吸热）为 4Q。则甲容器中 B 的转化率为 。【答案】10%【解析】恒温恒容，两个等效平衡状态。A(g) + 2B(g)= 2C(g) H n 甲 （m

7、ol） 1 4 0 Qn 乙 （mol） 0 2 2 4Qn 乙（极转） （mol） 1 4 0 此题隐含的关系式为，1molA 和 2molB 完全反应的热量变化为 I5QI，所以甲中 （B）=（A）（1/2）=（Q/5Q）100%（1/2）=10%。【拔高】1. 向体积可变的密闭容器中充入 2 mol N2和 6 mol H2，一定条件下发生反应：N 2(g)3H 2(g) 2NH3(g)，平衡时混合气体共 7 mol。令 a、b、c 分别代表 N2、H 2、NH 3起始加入的物质的量，维持温度不变，使达到平衡时各成分的百分含量不变。则：(1)若 a0，b0，则 c ；若 a0.7，b2.

8、1，c ；7（2）若初始投入量为 a1，b4，能否达到跟上述平衡的等效平衡状态？【答案】 （1）c 均为任意值。 （2）不能。【解析】此题为恒温恒压，由于体积可变，只需要起始投入量一边倒后等比例即可达到等效平衡。这两个平衡状态各种物质的浓度相等，容器的体积和原平衡的体积成倍数关系。2. 某温度下，H2（g）+CO2(g)H2O（g）+CO(g)的平衡常数 K=9/4该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入 H2（g）和 CO2（g） ，其起始浓度如右表所示。下列判断不正确的是A、平衡时，乙中 CO2 的转化率大于 60%B、平衡时，甲中和丙中 H2 的转化率均是 60C、平衡时，丙中 c(

9、CO2)是甲中的 2 倍，是 0.012mol/LD、反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢【答案】C【解析】一般说来，如果选择题中涉及到计算，这样的选项可以最后考虑。 首先看 D 选项，因为丙中反应物的起始浓度是甲中反应物起始浓度的 2 倍，因此反应速率丙大于甲，乙居中，但甲和丙的转化率是相等的，且丙中反应的 H2 和 CO2 是甲中的 2 倍；乙可以看作是在甲的基础上多加了 H2，平衡向右移动了，因此乙中 CO2 的转化率大于甲中 CO2 的转化率，这样初断定 ABD 项正确，C 错误。再通过平衡常数来计算转化率和平衡时 c(CO2)，进一步确认。课程小结解决等效平衡的问题，主

10、要是找到等效平衡的参照系，进行与基本等效平衡类型建模比较分析。表 1 把能量变化纳入平衡移动的角度来分析，不难理解为何近年考题热衷这个综合的角度，这非常有利于全面理解化学反应原理，培养学生严谨求实的科学态度，与课程标准要求一致。课后作业【基础】1. 保持恒温、恒容，在某密闭容器中发生反应：2A(g)2B(g) C(g)3D(g)现分别从两条途径建立平衡：从正反应开始，A、B 的起始物质的量均为 2 mol；从逆反应开始，C、D 的起始物质的量分别为 2 mol 和 6 mol。以下叙述中正确的是( )A、两种途径从反应开始到平衡状态所消耗的时间相同B、两种途径从反应开始到平衡状态的过程中，体系

11、的总密度始终保持不变C、两途径最终达到平衡时，体系内 A 的物质的量分数相同D、两途径最终达到平衡时，体系内 A 的浓度相同【答案】BC【解析】本题属于等效平衡，即在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体分子数不改变的8可逆反应，只要起始时加入反应物(或生成物) 的物质的量的比值与原平衡相同，则两平衡等效这种等效平衡的结果是各物质所占的百分比相同，而物质的量和浓度成比例。2. 甲、乙两恒温容器开始时压强相同，分别充入甲：2 molA +1 molB ，乙：1.4mol A +0.7 mol B +0.6 mol C，发生反应 2A (g) +B (g) x C(g) 。达到平衡时两者中C 的体积分

12、数相同。(1)若甲、乙均为恒容容器，则 x =_；(2)若甲、乙均为恒压容器，则 x =_；(3)若 x =3，甲为恒容容器，乙为恒压容器，则平衡时两者中 C 的量较多是_。【答案】 （1） 2 （2）任何正整数（3）甲【解析】 （1）根据恒温恒容 n (g)0 ，即 x3，将物质折为一侧，对应物质的物质的量（ n）均相等。故有 2A (g) + B (g) x C(g)起始：1.4mol 0.7 mol 0.6 mol转化： mol mol 0.6 mol所以：1.4 + = 2 或 0.7 + = 1解得： x = 2又根据恒温恒容时，当 n (g) = 0 ， x =3 时，0.6 mo

13、l C 分解成 0.4molA 与 0.2molB，即折为一侧后， n(A)=1.4mol + 0.4mol = 1.8 mol， n(B)=0.7mol + 0.2mol = 0.9 mol，显然， n(A)： n(B)=2:1，同样符合要求。（2）恒温恒压时起始 A、B 的物质的量之比 2:1，且不论 x 为何值，也不论 C 为多少，C分解生成的 A、B 的物质的量之比都是 2:1，则 n(A):n(B)恒为 2:1，符合恒温恒压时的要求。此时 x 为任何正整数。（3）若 x = 3，甲、乙均成为恒温恒太容器，起始时甲充入 2 molA +1 molB，乙中折为一侧可看成充入 1.8 mo

14、lA +0.9 molB,显然 n(A)： n(B) = 2:1，二者是等效平衡，甲中 C的量多。【巩固】1. 一定条件下存在反应：CO(g)H 2O(g) CO2(g)H 2(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 1mol H2，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

15、 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【答案】CD【解析】属于恒容不恒温，Vg=0，容易错误地套用上述常规分类进行分析错答为 AB。不过仍然可以用建立“等效平衡参照系”的方法进行综合分析。700，2L： CO(g)H 2O(g) CO2(g)H 2(g) H09I （mol/L） 0.5 0.5 0 0II （mol/L） 0 0 0.5 0.5 III （mol/L） 1 1 0 0先分析 I 和 II。设 I 在温度不变时达到的平衡状态为参照系，达到平衡时温度高于 700。容器 II 从逆向即吸热方向开始反应，达到的平衡状态容器 II 温

16、度小于 700，最终为不等效平衡, v 正 （I）v 正 （II） 。相对参照系，容器 I 平衡逆向移动，容器 II 平衡正向移动，容器 I 中 CO 的物质的量比容器 II 中的多，（CO） 、（CO 2）均相应减小。若温度恒定，容器 I、II 等效，（CO）+（CO 2）=1，温度可变则小于 1。A 错 C、D 正确。容器 III 可看成两个容器 I 叠加并压缩为一半，各物质浓度增加一倍，若温度恒定，则平衡不移动；恒容绝热下，容器 III 中温度比容器 I 高，平衡逆向移动，故 K(III) K(I)。B错。2. 向某密闭容器中充入 1 mol CO 和 2 mol H2O(g)，发生反应

17、：COH2O(g) CO2H2.当反应达到平衡时，CO 的体积分数为 x.若维持容器的体积和温 度不变，起始物质按下列四种配比充入该容器中，达到平衡时 CO 的体积分数大于 x 的是( )A0.5 mol CO2 mol H2O(g)1 mol CO21 mol H2B1 mol CO1 mol H2O(g)1 mol CO21 mol H2C0.5 mol CO1.5 mol H2O(g)0.4 mol CO20.4 mol H2D0.5 mol CO1.5 mol H2O(g)0.5 mol CO20.5 mol H2【答案】B【解析】A 项，相当于向容器中充入 1.5 mol CO 和

18、3 mol H2 O(g)，与原始比例 12 相同，构成等效平衡，CO 体积分数不变；B 项，相当于向容器中充入 1 mol CO 和 2 mol H2O(g)，再充入 1 mol CO，故前一步建立与题述等效的平衡，再充入 1 mol CO，虽使平衡向正向移动，但移动是由 CO 的浓度增加引起的，CO 的体积分数增大；C 项，相当于向容器中充入0.9 mol CO 和 1.8 mol H2O(g)(两者比值 12)，再充入 0.1 mol H2O(g)，故加入H 2O(g)而使平衡向正向移动，CO 体积分数减小；D 项，相当于向容器中充入 1 mol CO 和 2 mol H2O(g)，与原

19、平衡等效，CO 体积分数不变【拔高】1. CO（g）+H 2O（g） H2（g）+CO 2（g）H0，在其他条件不变的情况下A加入催化剂，改变了反应的途径，反应的H 也随之改变B改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变C升高温度，反应速率加快，反应放出的热量不变D若在原电池中进行，反应放出的热量不变【答案】B【解析】催化剂虽然改变了反应途径，但是H 只取决于反应物、生成物的状态，H 不变；Vg=0，改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量也不变；H0，升高温度，平衡逆向移动，反应放出的热量减小；若在原电池中进行，反应不放出热量，而是转换为电能。2. 某恒温密闭容器中，可逆反应 A(s) B

20、+C(g)-Q 达到平衡。缩小容器体积，重新达10到平衡时，C(g)的浓度与缩小体积前的平衡浓度相等。以下分析正确的是A.产物 B 的状态只能为固态或液态B.平衡时，单位时间内 n(A)消耗n(C)消耗=11C.保持体积不变，向平衡体系中加入 B，平衡可能向逆反应方向移动D.若开始时向容器中加入 1molB 和 1molC，达到平衡时放出热量 Q【答案】AB【解析】若 B 是气体，平衡常数 K=c(B)c(C)，若 B 是非气体，平衡常数 K=c(C)，恒温时K 不变，改变压强 C 的浓度不变，因此 B 是非气体，A 正确，C 错误。根据平衡的 v（正）=v（逆）可知 B 正确（注意，不是浓度消耗相等） ；由于反应是可逆反应，因此达到平衡时放出热量小于 Q，D 项错误。