1、 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站 深圳市二一教育股份有限公司 版权所有 21 世纪教育网第 5 课时 化学平衡图像 等效平衡目标导航 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。2-1-c-n-j-y一、化学平衡图像的基本类型1速率时间图( v t 图像)如图所示，此类图像定性地揭示了 v(正)、 v(逆)随时间而变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变”等基本特征以及平衡移动(“变”)方向等。对于反应 N2(g)3H 2(g)2NH 3(g) H0 的速率变化如图所示：2浓度时间图( c t 图像)
2、此类图像能说明各平衡体系组分(或某一成分)的物质的量浓度在反应过程中的变化情况。此类图像中各物质曲线的折点(达平衡)时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。如图所示：21 教育名师原创作品3速率温度(压强)图( v T 或 v p 图像)反映正、逆反应速率(或放热、吸热反应的速率)随温度或压强的变化曲线，用于判断反应的 H 或气体体积关系。如图所示：4恒压(温)线该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度( c)或反应物的转化率( )，横坐标为温度( T)或压强(p)，常见类型有如下图所示两种情况：中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站 深圳市二一教育股份有限公司
3、版权所有 21 世纪教育网5含量时间温度(压强)图此类图像表示的是不同温度或压强下反应物或生成物的物质的量(体积)分数或转化率的变化过程，包含达到平衡所需的时间和不同温度(压强)下平衡状态的物质的量分数比较等信息，由图像可以判断 T1、 T2或 p1、 p2的大小，再判断反应的 H 或气体物质的化学计量数关系(是吸热反应还是放热反应，是气体体积增大的反应还是缩小的反应)。6平衡常数变化图像平衡常数只随温度的变化而变化。对于反应 2A(g)B(g)2C(g) H0，温度升高，正反应的平衡常数变小，逆反应的平衡常数变大。如图所示。7其他类型如图所示是其他条件不变时，某反应物的最大(平衡)转化率(
4、)与温度( T)的关系曲线，图中标出的 a、 b、 c、 d 四个点中，表示 v 正 v 逆 的点是 c，表示 v 正 v 逆 的点是 a，而b、 d 点表示 v 正 v 逆 。【练一练】对于可逆反应 mA(g) nB(g) qC(g) H Q kJmol1(1)若增大压强或升高温度， v 正 、 v 逆 的变化过程如下图所示：则 Q_0， m n_q(填“” 、 “”或“”)。(2)若 m n q312，向固定体积的密闭容器中充入 3 mol A 和 1 mol B，一定条件下发生反应，则下列对 v 正 、 v 逆 随时间的变化描述正确的是( )中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站 深
5、圳市二一教育股份有限公司 版权所有 21 世纪教育网答案 (1) (2)AB二、等效平衡1等效平衡的概念在一定条件(定温、定容或定温、定压)下，对同一可逆反应，只有起始时加入的物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，任何相同组分的质量分数或体积分数或物质的量分数均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。如常温常压下的可逆反应：2SO2 O 2 2SO 3 2 mol 1 mol 0 mol 0 mol 0 mol 2 mol 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol从正反应开始，从逆反应开始，正、逆反应同时开始。由于、三种情况如果按化学方程式中的计量数关系折算成同一方向的反应物，对应各组分的物
6、质的量均相等(如将、折算为)，因此三者可建立等效平衡。21 教育网2等效平衡规律(1)在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体分子数改变的可逆反应，当改变起始时加入物质的物质的量时，如果通过可逆反应中的化学计量数之比换算成化学方程式同一侧的物质后，各物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。(2)在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要反应物(或生成物)的物质的量的比值与原平衡相同，则两平衡等效。(3)在恒温、恒压条件下，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数换算成化学方程式同一侧的物质后各物质的量之比与原平衡相同，则达到的平衡与原平衡等效。【练一练】中国最大型、最专
7、业的中小学教育资源门户网站 深圳市二一教育股份有限公司 版权所有 21 世纪教育网将 3 mol A 和 1 mol B 混合 于一体积可变的密闭容器 P 中，以此时的温度、压强和体积作为起始条件，发生如下反应：3A(g)B(g)2C(g) D(g)，达到平衡时 C 的浓度为 w molL1 。(1)保持温度和压强不变，按下列四种配比充入容器 P 中有关物质，平衡后 C 的浓度仍为 w molL1 的是( )A6 mol A2 mol BB3 mol A1 mol B2 mol CC2 mol C1 mol B1 mol DD1 mol C2 mol D(2)保持原起始温度和体积不变，要使平衡
8、后 C 的浓度仍为 w molL1 ，应按下列哪种配比向容器 Q 中充入有关物质( )A3 mol A1 mol BB4 mol C2 mol DC1.5 mol A0.5 mol B1 mol C0.5 mol DD无法判断(3)保持原起始温度和体积不变，若仍按 3 mol A 和 1 mol B 的配比在容器 Q 中发生反应，则平衡时 C 的浓度和 w molL1 的关系是( )21 世纪教育网版权所有A大于 w molL1 B小于 w molL1C等于 w molL1 D无法比较(4)将 2 mol C 和 2 mol D 按起始温度和压强充入容器 Q 中，保持温度和体积不变，平衡时C
9、的浓度为 v molL1 ，则 v 和 w 的关系是( )A v w B v wC v w D无法比较(5)维持原起始温度和体积不变，按下列哪种配比充入容器 Q 可使平衡时 C 的浓度为v molL1 ( )A1 mol C0.5 mol DB3 mol A2 mol BC3 mol A1 mol B1 mol D中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站 深圳市二一教育股份有限公司 版权所有 21 世纪教育网D以上均不能满足条件答案 (1)A (2)D (3)B (4)B (5)C解析 (1)在恒温恒压下，只要按化学计量数换算成化学方程式同一侧的物质后 n(A) n(B)31 或 n(C)
10、n(D)21，则达到的平衡就是等效平衡，故正确答案为 A。(2)因为容器 P 的体积可变，且正反应是体积缩小的反应，故相当于加压，而现在容器 Q 体积不变，条件不同了，能否建立等效平衡无法判断，故正确答案为 D。(3)本题所述条件相当于减压，平衡向逆反应方向移动，C 的浓度降低，故正确答案为 B。(4)温度、体积不变时，2 mol C 和 1 mol D 反应与 3 mol A 和 1 mol B 反应相当，建立的平衡属等效平衡，再加 1 mol D 时，平衡将向左移动，故 v w，故正确答案为 B。(5)恒温恒容时， n(A)3 mol 和 n(B)1 mol 时与 n(C)2 mol 和
11、n(D)1 mol 时达到的平衡属等效平衡，故正确答案为 C。一、化学平衡图像题的解题方法【例 1】 对于可逆反应 mA(g) nB(g)=qC(g) H Q kJmol1(1)由可知 T1_T2， Q_0(填“” 、 “”或“” ，下同)。(2)由可知 p1_p2， m m_q。答案 (1) (2) 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站 深圳市二一教育股份有限公司 版权所有 21 世纪教育网【归纳总结】 化学平衡图像题的分析方法(1)无论是反应速率图像还是平衡图像，都要清楚纵、横坐标的含义，都要与化学原理相联系，特别是与平衡移动原理相联系。(2)三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；
12、二看 v 正 、 v 逆 的相对大小；三看化学平衡移动的方向。(3)先拐先平：可逆反应 mA(g) nB(g) pC(g) qD(g)，在转化率时间曲线中，先出现拐点的曲线先达到平衡，这表示反应的温度高或压强大。(4)定一议二：图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系。变式训练 1 在密闭容器中进行下列反应：M(g)N(g)R(g) 2L，此反应符合下图。下列叙述正确的是( )A正反应吸热，L 是气体 B正反应吸热，L 是固体C正反应放热，L 是气体 D正反应放热，L 是液体答案 C解析 由“先拐先平，温度或压强大”可推知， T1 T2， p1 p2，结合图像，升高温度，R的
13、含量减小，正反应为放热反应；增大压强，R 的含量减小，平衡向逆反应方向移动，故反应物中气态物质计量数之和小于生成物中气态物质计量数之和，故 L 为气体。【例 2】 对于可逆反应 mA(g) nB(g) qC(g) H Q kJmol1(1)根据图回答问题： m n_q(填“” 、 “”或“” ，下同)；若 Q0，则 T1_T2；若 T1 T2，则 Q_0。(2)根据图回答问题： Q_0；中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站 深圳市二一教育股份有限公司 版权所有 21 世纪教育网若 p1 p2，则 m n_q；若 m n q，则 p1_p2。答案 (1) (2) 【解题模型】变式训练 2
14、已知反应 N2O4(g)2NO 2(g) H57 kJmol1 ，在温度为 T1、 T2时，平衡体系中 NO2的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法正确的是( )AA、C 两点的反应速率：ACBA、C 两点气体的颜色：A 深，C 浅C由状态 B 到状态 A，可以用加热的方法DA、C 两点气体的平均相对分子质量：AC答案 C解析 A、C 两点温度相同而压强不同，加压平衡逆向移动，NO 2的体积分数减小，但加压也会增大浓度，反应速率：AC，颜色还是 C 点深(浓度大)；由于平衡逆向移动，气体分子数减少，根据 M ，气体的平均相对分子质量 AC；故 A、B、D 均错；加热，平衡正向mn移动，N
15、O 2的体积分数增大，故由状态 B 到状态 A，可以用加热的方法，C 正确。中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站 深圳市二一教育股份有限公司 版权所有 21 世纪教育网二、等效平衡的解题方法【例 3】 (1)在恒温恒容条件下，按下列四种情况分别建立平衡，其中为等效平衡的是。N2(g) 3H 2(g)2NH 3 1 mol 3 mol 0 mol 0 mol 0 mol 2 mol 0.5 mol 1.5 mol 1 mol 1 mol 3 mol 2 mol解析 恒温恒容条件下，对于反应前后气体分子数不同的可逆反应，转换后(按计量系数换算成方程式同一边的物质)，反应物或生成物的物质的量与
16、原平衡相同，则两平衡等效，且平衡后同种物质的量相同。因为这种情况下压强对于反应前后气体分子数不同的可逆反应有影响，而成比例的增加反应物，相当于加压，所以平衡会移动，必须极值等量平衡才等效。(2)若在恒温恒压条件下，按题 1 中四种情况分别建立平衡，其中为等效平衡的是。解析 恒温恒压条件下，若转换后(按计量系数换算成方程式同一边的物质)，反应物或生成物的物质的量的比例与原平衡相同，则两平衡等效，且平衡后同种物质的物质的量成倍数关系。因为这种情况下压强不变，不管反应前后气体分子数是否改变，对可逆反应的平衡都没有影响，而成比例的增加反应物后体积膨胀，压强不变，所以平衡不移动，只要极值等比则平衡等效。
17、 【版权所有：21 教育】(3)在恒温恒容条件下，按下列四种情况分别建立平衡，其中为等效平衡的是。CO(g) H 2O(g) CO 2(g) H 2(g) 2 mol 2 mol 0 mol 0 mol 0 mol 0 mol 4 mol 4 mol 4 mol 4 mol 2 mol 2 mol 1 mol 2 mol 1 mol 2 mol解析 恒温恒容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，转换后(按计量系数换算成方程式同一边的物质)，反应物或生成物的物质的量的比例与原平衡相同，则两平衡等效，且平衡后同种物质的物质的量成倍数关系。因为这种情况下压强对于反应前后气体分中国最大型、最专
18、业的中小学教育资源门户网站 深圳市二一教育股份有限公司 版权所有 21 世纪教育网子数不变的可逆反应没有影响，而成比例的增加反应物，相当于加压，所以平衡不移动，只要极值等比则平衡等效。【归纳总结】 等效平衡解题方法解答等效平衡问题时，先看条件(恒温恒容或恒温恒压)，再看方程式反应前后气体分子数(相同或不同)，按“一边倒”转换比较。(1)恒温恒容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，要求极值等比。(2)恒温恒容条件下，对于反应前后气体分子数不同的可逆反应，要求极值等量。(3)恒温恒压条件下，不管反应前后气体分子数是否改变，都只要求极值等比。变式训练 3 T 时，将 3 mol A 和 1
19、 mol B 气体通入体积为 2 L 的密闭容器中(容积不变)，发生如下反应：www-2-1-cnjy-com3A(g)B(g) xC(g)，2 min 时反应达到平衡状态(温度不变)，剩余 0.8 mol B，并测得C 的浓度为 0.4 molL1 ，请回答下列问题：(1)从开始反应至达到平衡状态，生成 C 的平均反应速率为_。(2)x_。(3)若继续向原平衡混合物的容器中通入少量氦气(假设氦气和 A、B、C 都不反应)后，化学平衡_(填字母)。A向正反应方向移动B向逆反应方向移动C不移动(4)若向原平衡混合物的容器中再充入 a mol C，在 T 时达到新的平衡，此时 B 的物质的量为 n
20、(B)_mol。(5)如果上述反应在相同温度和容器中进行，欲使反应达到平衡时 C 的物质的量分数与原平衡相等，起始加入的三种物质的物质的量 n(A)、 n(B)、 n(C)之间应该满足的关系式为_。答案 (1)0.2 molL 1 min1 (2)4 (3)C(4)(0.80.2 a) (5) n(A)3 n(B)， n(C)0或 n(A) n(B)0， n(C)0解析 (1) v(C) 0.2 molL 1 min1 。0.4 molL 12 min(2) n(C) n(B)(0.4 molL 1 2 L)(10.8)mol41 x1， x4。(3)体积不变，各成分的浓度不变，平衡不移动。中
21、国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站 深圳市二一教育股份有限公司 版权所有 21 世纪教育网(4)压强对此平衡移动不影响，3 mol A 和 1 mol B 等效于 4 mol C。n(B)0.8 mol (0.80.2 a)mol。（ 4 a） mol4 mol(5)此反应为等体积反应，所以压强对平衡移动不影响；等效平衡的条件是：把起始加入物质的物质的量按化学计量数换算成方程式同一边的物质，只要反应物或生成物的物质的量比例相同即可。原平衡的起始配比恰好符合 A、B 的化学计量数关系，其等效配比有： n(A) n(B)31， n(C)0， n(A) n(B)31， n(C)0， n(A)
22、n(B)0， n(C)0。变式训练 4 一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应：2A(g)B(g)3C(g) ，若反应开始时充入 2 mol A 和 1 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，则平衡后 A 的体积分数大于 a%的是( )【出处：21 教育名师】A2 mol CB3 mol A、1 mol B 和 1 mol He(不参加反应)C1 mol B 和 1 mol CD2 mol A、1 mol B 和 3 mol C答案 B解析 该反应为反应前后气体分子数不变的反应。A 项，投入 2 mol C 相当于投入 mol A43和 mo
23、l B， n(A) n(B)等于 21，平衡后 A 的体积分数为 a%。B 项，1 mol He 对平衡移23动没影响，投入 3 mol A 和 1 mol B 相当于先投入 2 mol A 和 1 mol B，平衡后 A 的体积分数为 a%，然后再投入 1 mol A，达到新平衡后 A 的体积分数大于 a%。C 项，投入 1 mol B 和 1 mol C 相当于投入 mol A 和 mol B， n(A) n(B)小于 21，平衡后 A 的体积分数23 43小于 a%。D 项，投入 2 mol A、1 mol B 和 3 mol C 相当于投入 4 mol A 和 2 mol B， n(A)n(B)等于 21，平衡后 A 的体积分数等于 a%。1下列各图是温度(或压强)对 2A(s)2B(g)2C(g) D(g) H0 的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是( )
