等效平衡专题教案

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+n≠p+q①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。2②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+q③一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）和原平衡相比形成不等效平衡的单一条件浓度压强正逆反应速率体积反应热同种物质的百分含量相同“一模一样”（1）①，②m+n≠p+q①恒容必须物质的量相等相等相等根据投料方式的不同而不同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“比例相同”②恒压物质的量之比相等即可未必相等根据投料的量和方式的不同而不同（2）③m+n=p+q恒容未必相等可同等程度变化相等考点3等效平衡解题建模过程对于反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，按照①、②、③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：①=②≠③。③为①或②、④进行加压后的情况，对于这种△vg0的情况,压强增大,平衡向正方向移动,N2转化率升高。（2）恒温恒压下，则所能达到等效平衡的状态为：①=②=③。对于反应H2(g)+I2(g)2HI(g)按照⑤、⑥、⑦、⑧的投料方式进行反应，（3）恒温恒容下、恒温恒压下，则所能达到等效平衡的状态为：⑤=⑥=⑦=⑧。基于上面几种类型的建模过程，对照表1可进行分析能量变化等情况，再应用于解题。三、例题精析【例题1】④1molN23molH21molN23molH22molNH3②2molN26molH2③1molN23molH2①2molH22molI2⑥4molHI⑦1molH21molI2⑤2molHI⑧3【题干】2.0molPCl3和1.0molCl2充入体积不变的密闭容器中，在一定条件下发生下述反应PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)，达到平衡时,PCl5为0.4mol，如果此时移走1.0molPCl3和0.5molCl2,在相同温度下再达到平衡，PCl5的物质的量为（）。A.0.4molB.0.2molC.小于0.2molD.大于0.2mol，小于0.4mol【答案】C【解析】此题属于恒温恒容，△Vg﹤0。移走后，相当于一开始就是1.0molPCl3和0.5molCl2在反应。若平衡不移动，PCl5为0.2mol。若用虚拟隔板将体积压缩为一半，则移走前后互为等效平衡。实际情况是要把隔板抽掉，压强变小，平衡左移，选C。【例题2】【题干】温度为T时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0molPCl5，反应PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)经一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：t/s050150250350n(PCl3)/mol00.160.190.200.20下列说法正确的是A．反应在前50s的平均速率为v（PCl3）=0.0032mol•L-1•s-1B．保持其他条件不变，若升高温度，平衡时，c（PCl3）=0.11mol•L-1，则反应为放热反应C.相同温度下，起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2，达到平衡前v(正)＞v(逆)D.相同温度下，起始时向容器中充入2.0molPCl3、2.0molCl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%【答案】C【解析】此反应初始平衡状态用三行式分析如下：PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)C0（mol/L）0.500C变（mol/L）0.10.10.1C平（mol/L）0.40.10.1A、由表中数据可知50s内，△n（PCl3）=0.16mol，根据v=△nV△t计算v（PCl3）；B、由表中数据可知，平衡时n（PCl3）=0.2mol，保持其他条件不变，升高温度，平衡时，c（PCl3）=0.11mol/L，则n′（PCl3）=0.22mol，根据平衡时n（PCl3），判断平衡移动方向，升高温度平衡向吸热反应方向移动；C.先求得平衡常数K=（0.1）2/0.4=0.025，再求相同温度下，更换投料方式后的浓度商Qc=（0.1）2/0.5=0.02,Qc﹤K,相当于在原来的平衡基础上增大了反应物的浓度（原平衡状态4即为参照系），正逆反应速率均增大，要达到新的平衡分子应减小，分母应增大，平衡向正反应方向移动，达到平衡前v(正)＞v(逆)。D.本题原平衡中PCl5的转化率为20%，采用一边倒的极限转化分析，若投料方式从逆向开始，则转化率为80%。先建立原容器体积的两倍的模型，可得等效平衡的参照系，再把容器压缩为原容器，则平衡向逆反应方向移动，PCl3的转化率应大于80%。【例题3】【题干】向体积不变的密闭容器中充入2molN2和6molH2，一定条件下发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，平衡时混合气体共7mol。令a、b、c分别代表N2、H2、NH3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a＝0，b＝0，则c＝；(2)若a＝0.7，b＝2.1，则：①c＝②这时反应向进行；③若要维持反应开始时即向该反应方向进行，c的取值范围是；(3)欲使起始反应维持向正方向进行，则b的取值范围是。【答案】⑴c＝4；(2)①c＝2.6，②起始量5.4mol(0.7mol＋2.1mol＋2.6mol)﹤7mol，向生成气体更多物质的量的逆向进行。③为了维持反应开始向逆向进行，c：1c≤4。（3）b：4.5b≤6。【解析】根据题意，可以列三行式求得达到平衡时平衡时各成分的物质的量，设平衡时N2转化了xmol，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)n0（mol）260n变（mol）x3x2xn平（mol）2－x6－3x2x依题意：(2－x)＋(6－3x)＋2x＝7，x＝0.5。该题属于恒温恒容，△Vg≠0，一边倒后跟起始投料量完全一致时才能够达到等效平衡。可利用极限转化（极转）的思维进行分析。N2＋3H22NH3n（原始投料/mol）260n（其他投料/mol）abcn（等效平衡投料/mol）a+c/2=2b+3c/2=60n（平衡投料/mol）1.54.51n（逆向投料/mol）004解得（1）c＝4；(2)①c＝2.6，②起始量5.4mol(0.7mol＋2.1mol＋2.6mol)﹤7mol，向生成气体更多物质的量的逆向进行。③为了维持反应开始向逆向进行，c：1c≤4。（3）b：4.5b≤6。四、课堂运用【基础】1.在一密闭的容器中充入2molA和1molB发生反应：2A(g)＋B(g)→xC(g)，达到平衡后，C的体积分数为w%；若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量A：0.6mol、B：50.3mol、C：1.4mol充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为w%，则x的值为()A、只能为2B、只能为3C、可能为2，也可能为3D、无法确定【答案】C【解析】包括两种情况。若x等于3，则这一反应是一个前后气体体积不变的类型，因此只要满足第二种投料方式中按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比与第一种投料方式相等即可达到等效平衡。若x不等于3，则须满足第二种投料方式中通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量与第一种投料方式完全相等，才能使两平衡等效。2.一定温度下，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2molA和2molB，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的体积分数小于a%的是()A、2molCB、2molA和1molBC、1molB和1molCD、2molA、3molB和3molC【答案】C【解析】由于压强改变对平衡移动无影响，故平衡后A的体积分数只与起始加入的A、B物质的量之比有关。假设反应都向逆反应进行到底，按四种配比加入起始物质，可等效转换成起始加入A、B的物质的量之比为：A．n(A)∶n(B)＝2∶1B．n(A)∶n(B)＝2∶1C．n(A)∶n(B)＝1∶2D．n(A)∶n(B)＝1∶1平衡后A的体积分数为a%时，起始加入的A、B物质的量之比为1∶1。若平衡后A的体积分数小于a%，则起始加入A、B的物质的量之比应小于1∶1。3.已知：H2(g)＋I2(g)2HI(g)ΔH0。有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1mol，乙中加入HI0.2mol，相同温度下分别达到平衡。欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，应采取的措施是()A、甲、乙提高相同温度B、甲中加入0.1molHe，乙不变C、甲降低温度，乙不变D、甲增加0.1molH2，乙增加0.1molI2【答案】C【解析】0.2molHI相当于H2、I2各0.1mol，所以甲、乙在题述情况下达到的平衡是等效的。A项，甲、乙提高相同温度，仍等效；B项，甲中加入0.1molHe对反应无影响；C项，甲降低温度，平衡右移，HI的浓度增大；D项，甲增加0.1molH2，乙增加0.1molI2，平衡都向右移动，HI的浓度都增大。6【巩固】1.已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)；ΔH＝－197kJ·mol－1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：(甲)2molSO2和1molO2；(乙)1molSO2和0.5molO2；(丙)2molSO3。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【答案】B【解析】恒温恒容，△Vg≠0，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=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