第3讲 等效平衡与化学平衡的综合应用
《第三节 化学平衡——等效平衡、图像》专题学案
《第三节 化学平衡——等效平衡》专题学案一、原理在一定条件下(恒温、恒容或恒温、恒压),只有起始加入物质不同的同一可逆反应达到平衡后,任何相同组分的分数(体积分数、物质的量分数等)均相同,这样的化学平衡互称等效平衡。
即相同条件下进行的可逆反应,不论从正反应开始,还是从逆反应开始,抑或正、逆反应同时开始,都可以建立相同的平衡,这些平衡互称等效平衡。
二、判定以可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例 ㈠、在恒温、恒容条件下1、若m+n ≠p+q ,把所给物质按照化学计量系数完全转化为参照平衡的初始状态,对应物质的物质的量(或浓度)相等,就可以达到相同的平衡状态。
练习① 在一个固定容积的密闭容器中,加入mmol 的A ,nmol 的B ,发生以下反应:mA(g)+nB(g) pC(g),平衡时C 的浓度为wmol /L,若保持容积和温度不变,起始时加入amolA,bmolB,cmolC.使平衡后C 的浓度仍为wmol /L,则a,b,c 必须满足的关系是( )A 、a:b:c =m:n:pB 、a:b =m:n,c +ap /m =pC 、mc /p +a ═m ,b +nc /p =nD 、a =m /3,b =n/3,c =2p/3练习② 在t ℃条件下,向一密闭容器中放入1molA 和1molB,发生以下反应:A (s )+B(g) C(g)+2D(g),平衡时C 的质量分数为m ﹪, 保持容积和温度不变,若按以下配比将物质放入容器中,达到平衡时C 的质量分数仍为m ﹪的是( )A 、2molA +1molB B 、2molD +1molA +1molB +1molCC 、1molC +2molD D 、1molC +1molD练习③ 将2molSO 2和2molSO 3气体混合于固定容积的密闭容器中,在一定条件下发生以下反应:2SO 2+O 2 2SO 3,达到平衡时SO 3为nmol. 相同条件下分别按下列配比在容积相同的容器中放入起始物质,分别到平衡时SO 3物质的量大于nmol 的是( )A 、2molSO 2+1molO 2B 、4mol SO 2+1molO 2+1molSO 3C 、3molSO 2+1molSO 3D 、2mol SO 2+1molO 2+2molSO 3练习④ 在一定温度下,把4mol 气体A 和5mol 气体B 通入一个固定容积的密闭容器中,发生以下反应:4A (g )+5B(g) 4C(g)+6D(g),当此反应进行到一定程度时,反应混合物就处于化学平衡状态.现在在该容器中维持温度不变,令a,b,c,d 分别代表初始加入的A,B,C,D 的物质的量(mol),如果a,b,c,d 取不同的数值,它们必须满足一定的关系才能保证达到平衡时,反应混合物中几种物质的体积分数仍跟上述平衡完全相同.请填写下列空白.⑴若a =0, b =0,则c = ;d = ;⑵若a =1,则b= , c = ;d = ;⑶a,b,c,d 取值必须满足的一般条件是(请用方程式表示,其中一个只含a 和c,另一个只含b 和c )催化剂 高温高压2、若m+n=p+q,把所给物质按照化学计量系数完全转化为参照平衡的初始状态,对应质的物质的量之比相等,就可以达到相同的平衡状态。
第三节 化学平衡 平衡常数 等效平衡
C. 0.5
D. 1 a
1.5
3 b
0
2 c
C. 0.5
D. 2
1.5
6
0
0 0
a+0.5c b+1.5c
a + 0.5c = 1
b + 1.5c = 3 就与原平衡互为等效平衡
3、多重平衡规则 若干方程式相加(减),总反应的平衡常数等于分步平衡常数之积(商) 例:2NO (g) + O2 (g) 2NO2 K1 2NO2 (g) N2O4 K2 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K = K1 K2
3、平衡常数的意义
(1)平衡常数的数值大小可以判断反应进行的程度,估计反应
阅读课本P29表格,你能得出什么结论? 七、化学平衡常数: 1、定义: 一定温度下,对于已达平衡的反应体系中,生成物以 它的化学计量数为乘幂的浓度之积除以反应物以它的 化学计量数为乘幂的浓度之积是个常数。 2、平衡常数的数学表达式及单位:
对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g)
p{c(D)}q {c(C)} K= {c(A)} m{c(B)} n
则:
c p (C ) c q ( D) Q m c ( A) c n ( B)
Q=K ,V正=V逆,反应处于平衡状态 Q<K ,V正>V逆,反应向正方向进行 Q>K ,V正<V逆,反应向逆方向进行
(4)利用温度改变时K值的变化可判断反应的热效应
若升高温度,K增大,则正反应为吸热反应; 若升高温度,K减小,则正反应为放热反应。
等效平衡课件
(2)N2O5 分解的速率v=0.12p(N2O5) kPa·h-1,
t=10 h时,p(N2O5)=_2_8_._2_0_ kPa,v=__3_.3__8__kPa·h-1
(结果保留两位小数,下同)。
(3)该温度下2NO2(g) N2O4 (g)的平衡常数Kp=__0_.0_5__kPa-1。
达到平衡时间 达到平衡能
/min
量变化
① 恒容 1
3
0
10
放热0.1a kJ
② 恒压 1
3
0
t
放热b kJ
A.对于上述反应,①②中反应的平衡常数K不同
B.①中:从开始至10 min内的反应速率v(X2)=0.1 mol·L-1·min-1
√CD..② b>中0.1:a X2的平衡转化率小于10%
8.CO2催化重整CH4:(Ⅰ)CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH1, 副反应:(Ⅱ)H2(g)+CO2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2>0, (Ⅲ)4H2(g)+CO2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH3<0。 恒容反应器中按体积分数 V(CH4)∶V(CO2)=50%∶50% 充入气体,加入催化剂,平衡时
8c-2d 则t ℃时反应①的平衡常数为_(_b_+_____3____)_b(用字母表示)。
12. 容积均为1 L的甲、乙两个容器,
其中甲为绝热容器,乙为恒温容器。
相同温度,分别充入0.2 mol的NO2, 发生反应:2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0, 甲中NO2的相关量随时间变化如图所示。 (1)0~3 s内,甲容器中NO2的反应速率增大的原因是 _0_~__3_s_内__温__度__升__高__对__速__率__的__影__响__大__于__浓__度__降__低__的__影__响___。
化学平衡(3)——等效平衡和计算
恒温 恒压
方法指导
等效平衡原理
3.化学平衡的思维方法: 化学平衡的思维方法:
(1)可逆反应“不为零”原则 可逆反应“不为零” 可逆反应 可逆性是化学平衡的前提, 达到平衡时, 可逆性 是化学平衡的前提,达到平衡时, 反应物和生成物 是化学平衡的前提 共存,每种物质的物质的量不为零。 共存,每种物质的物质的量不为零。 一般可用极限分析法 推断 假设反应不可逆, 一般可用 极限分析法推断 : 假设反应不可逆 , 则最多生成 极限分析法 推断: 产物多少,有无反应物剩余,余多少。 产物多少 , 有无反应物剩余 , 余多少 。 这样的极值点是不可能 达到的,故可用确定某些范围或在范围中选择合适的量。 达到的,故可用确定某些范围或在范围中选择合适的量。
【解析】本题考查化学反应限度的理解。 解析】本题考查化学反应限度的理解。 若该反应向正反应方向进行, 若该反应向正反应方向进行,设X在建立平衡过程中的变化 在建立平衡过程中的变化 浓度为a 浓度为 X(g)+3Y(g)=2Z(g) = 起始量(mol/L) 起始量 变化量(mol/L) 变化量 平衡量(mol/L) 平衡量 c1 a c1-a 0.1 c2 3a 0.3 c3 2a 0.08
2009—2010年高三化学 年高三化学 第一轮复习
(等 效 平 衡与化学平衡计算 等 衡与化学平衡计算)
课前练习: 课前练习: 在一个盛有催化剂,容积固定的密闭容器中, 在一个盛有催化剂,容积固定的密闭容器中, 保持一定温度进行如下反应: 保持一定温度进行如下反应: N2 + 3 H2 2NH3, 已知加入1molN2和3molH2,达到平衡时,NH3的 达到平衡时, 已知加入 体积分数m%,若初始按下列情况加入N 体积分数m%,若初始按下列情况加入N2、H2、 NH3,NH3的体积分数仍为 的体积分数仍为m%的是( B) 的是( 的是 A、1molN2 + 3molH2 + 1molNH3 、 B、0.5molN2 + 1.5molH2 + 1molNH3 、 C、 0.5molN2 + 1.5molH2 、 D、 1molN2 + 3molH2 + 2molNH3 、
第三节化学平衡(五)等效平衡
P(g)+Q(g)
的是( B )
R(g)+S(g) , 在恒温下已达平衡状态
•
反应容器内压强不随时间变化
B. P和S的生成速率相等 C. 反应容器内P、Q、R、S四者共存 D. 反应容器内总物质的量不随时间而变化
3. 在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再 发生变化时,表明A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g)已达平 衡状态的是 ( BC ) A.混合气体的压强 B.混合气体的密度 C.B的物质的量浓度 D.气体的总物质的量
结论:在恒温恒容条
件下,在可逆反应中 若气态反应物的浓度 均按比例改变,视为 加压或减压。
[例题]在一个盛有催化剂的密闭容器中,保持一定温度和压强 进行下列反应:2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)。已知加入 1 mol O2、3 mol SO2,达到平衡时生成a mol SO3,在相同温度 和压强下,保持平衡时各组分的含量不变,填写下表: 编号 O2 已知 (1) 1 0 起 始 状 态 (mol) SO2 3 0.5 SO3 0 1 2(n-3m) y 平衡时SO3 物质的量(mol) a 0.5a a(n-2m) a(x + 0.5y)
(2)相似型等效平衡
a、恒温恒容时,反应前后气体分子数相等的可逆反应, 把所加物质按化学计量数之比转化为同一边的物 质,若其物质的量之比与原平衡相同,则两平衡等效。 特点:平衡时同一物质的百分含量相同, n、c、m、v(气)、N也成比例。 b、恒温恒压下,任何可逆反应,把所加物质按化学计量 数之比转化为同一边的物质,若其物质的量之比与原 平衡相同,则两平衡等效。 特点:平衡时同一物质的百分含量相同,c(气)相同, n、m、N成比例。
高三化学一轮复习——等效平衡思想在化学平衡中的应用
1.等效平衡的含义在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压),同一可逆反应体系,不管是从正反应开始,还是从逆反应开始,还是正、逆反应同时投料,达到化学平衡状态时,任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)均相同。
2.等效平衡的判断方法(1)恒温恒容条件下反应前后体积改变的反应判断方法:极值等量即等效。
例如:2SO 2(g)+O 2(g)2SO 3(g)① 2 mol 1 mol 0② 0 0 2 mol③ 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol④ a mol b mol c mol上述①②③三种配比,按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物,则SO 2均为2 mol ,O 2均为1 mol ,三者建立的平衡状态完全相同。
④中a 、b 、c 三者的关系满足:c +a =2,c 2+b =1,即与上述平衡等效。
(2)恒温恒压条件下反应前后体积改变的反应判断方法:极值等比即等效。
例如:2SO 2(g)+O 2(g)2SO 3(g)① 2 mol 3 mol 0② 1 mol 3.5 mol 2 mol③ a mol b mol c mol按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物,则①②中n (SO 2)n (O 2)=23,故互为等效平衡。
③中a 、b 、c 三者关系满足:c +a c 2+b =23,即与①②平衡等效。
(3)恒温条件下反应前后体积不变的反应判断方法:无论是恒温恒容,还是恒温恒压,只要极值等比即等效,因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。
例如:H 2(g)+I 2(g)2HI(g)① 1 mol 1 mol 0② 2 mol 2 mol 1 mol③ a mol b mol c mol①②两种情况下,n (H 2)∶n (I 2)=1∶1,故互为等效平衡。
③中a 、b 、c 三者关系满足⎝⎛⎭⎫c 2+a ∶⎝⎛⎭⎫c 2+b =1∶1或a ∶b =1∶1,c ≥0,即与①②平衡等效。
影响化学平衡的条件等效平衡
1 、同一可逆反应在相同的反应条件 (恒温恒容或恒温恒压)下,只要 起始时加入物质的物质的量不同 , 而 达到化学平衡时 , 同种物质的含量相 同,这样的平衡称为等效平衡。
2、建立等效平衡 的途径:
1)先加入反应物,从正反应方向开始,可 以建立化学平衡。
2)若先加入生成物,从逆反应方向开始, 也可以建立等效的化学平衡。 3)若同时加入反应物与生成物,从中间状 态开始,同样可以建立等效的化学平衡。
C.均增加1mol
D.均减少1mol
(3)若开始时放入xmolA、2molB和1molC,到达平衡后, 2 C的物质的量是3amol,x= mol. (4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC,待再次到达 平衡后,C的物质的量是 6a mol.
课堂练习
1、A、B两容器,A容器容积固定, B容器容积可变。一定温度下,在A 中加入2molN2和3molH2,当 N2 (g)+3H2 (g) 2NH3 (g)反应达 平衡时,生成的NH3的物质的量为m。 相同温度下,保持B的容积为A的一 半,并加入1molNH3,当B中反应 达平衡时要使B中各物质的质量分数 与上述A容器中达到平衡时相同,则 0.5 起始时应加入 molN2 和 molH0 2
催化剂 加热
2SO3
开始 2mol SO3
平衡状态
SO2 a%
O2 b%
SO3 c%
1mol SO2 0.5mol O2 1mol SO3
[例1]将2molSO2和2molSO3气体混合于固定 体积的密闭容器中,在一定条件下发生反应: 2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g),平衡时SO3为nmol. 相同温度下,分别按下列配比在相同体积的密 闭容器中放入起始物质,平衡时SO3的物质的 量小于nmol的是( ) A
高中化学-等效平衡原理及其应用
,
⑸达到25平%∶衡5时0%,N=21和∶H22的转化率之比
,
3∶3 ∶2
巩固练习
1、在一体积可变、压强恒定的密闭容器中加入
2 molA和1 mol B 发生反应 2A(g)+B(g)
PCl5(g)
PCl3(g)+Cl2(g) ,反应达到平
衡时,PCl5 所占体积分数为M%,若在同一
温度和同一容器中,最初投入的是 2 mol
PCl5 ,反应达平衡时,PCl5 所占体积分数
为 N%,则 M 和 N 的正确关系是 ( B )
A、M>N
B、N>M
C、M=N
D、无法比较
二、等效平衡原理
和 c)
。
类型二: 平衡建立的条件:等温、等容、等体反应 平衡时的特征:各组分的体积分数(质量分 数、物质的量分数)保持不变,各组分的物 质的量、物质的量的浓度按比例增减。 判断方法:由极端假设法(一边倒原理), 确定出两始态的物质的量比相同,则达到平 衡后,两平衡等效。
对于反应
CO(g)+H2O(g)
状态一:
n(始) /mol 1
2
状态二:
n(始) /mol 1
3
状态三:
n(始) /mol 0
2
一般式
n(始) /mol a
b
CO2(g)+H2(g)
0
0
1
1
2
2
c
c
只要满足:(a+c)/(b+c)= 1∶2 就是等效平衡。
例3、在一固定容积的密闭容器中进行下列反应:
A(g)+B(g)
2C(g),已知加入1molA和2molB时,
根据阿佛加德罗定律的一些重要推论有: ① (当 T、P 不变时)ρ1/ρ2 = M1/M2 ② (当 T、V 不变时)P1/P2 = n1/n2 ③M= =
第三节 化学平衡常数及等效平衡
仙源学校讲学稿课题:第三节化学平衡(第5课时)编号:0402035 日期月日【学习目标】1.了解化学平衡常数及其意义;Array2. 掌握化学平衡常数的应用【重点难点】化学平衡常数的应用。
【知识梳理】【学点一】化学平衡常数1.定义:在一定的温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,浓度幂之积与浓度幂之积的比值是一个常数,这个常数就是该反应的平衡常数。
符号为2.表达式:K= (对于 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 来说)3.意义:(1) 表示可逆反应进行的程度,K值越大,正反应进行的程度,反应物的转化率(2)化学平衡常数只与有关,与其他因素无关。
若改变温度,引起平衡向正向移动,则K值增大;若改变温度,引起平衡向逆向移动,则K值减小。
4.注意事项(1)各物质的浓度必须是浓度,同时,固体和纯液体不列入平衡常数的表达式(2)若反应方向改变,则平衡常数变为原平衡的。
(3)若方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小,平衡常数也会改变。
(4)若两个方程式相加得出新的方程式,则新方程式的平衡常数等于两个方程式的平衡常数相乘。
【探究讨论】写出下列反应的化学平衡常数表达式:CaCO3CaO(s)+CO2(g) K=Cl2+H2O H++Cl-+HClO K=Cr2O72-+H202CrO42-+2H+ K=【学点二】化学平衡常数的应用应用1:利用平衡常数,计算逆反应的平衡常数【例题1】在相同温度下,①N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) K1 =②2NH3(g) N2(g)+3H2(g) K2=③ 1/2 N2(g)+3/2 H2(g) NH3(g) K3=则K1与K2两者的关系则K1与K3两者的关系〖强化训练〗某温度下,SO2(g)+1/2O2(g) SO3(g)的平衡常数K1=50,在同一温度下2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)的平衡常数K2的值为()A.2500B.100C.4×10-4D.2×10-2应用2:利用平衡常数,判断反应的热效应【例题2】不同温度下,反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g)的浓度平衡常数与温度的关系如下:O(g) CO【当堂训练】1.下列化学平衡常数的说法正确的是()A.化学平衡发生移动,平衡常数必发生变化 B.平衡常数发生变化,化学平衡必发生移动C.改变温度,平衡常数一定改变 D.催化剂改变达到平衡的时间,必引起平衡常数的改变2.在某温度下,可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)的平衡常数为K,下列说法正确的是()A.K值越小,达到平衡时,反应物的转化率越大B.K值越大,达到平衡时,生成物的含量越大C.反应物的转化率越大,达到平衡时,K值越大D.温度越高,达到平衡时,K值越大3.在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:其化学平衡常数K与温度t的关系如下:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:请回答下列问题:(1)该反应的化学平衡常数表达式K = 。
解决化学平衡中等效平衡问题
化学平衡中的等效平衡问题知识整理相同条件下,同一可逆反应体系,不管从正反应开始,还是从逆反应开始,到达平衡时,任何相同物质的含量(体积分数、质量分数或物质的量分数)都相同的化学平衡互称等效平衡。
可分为“全等效”平衡和“相似等效”平衡。
判断等效平衡的方法:使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物,然后观察有关物质的数量是否相当。
在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压),对同一可逆反应,起始时加入物质的物质的量不同,达平衡时的状态规律如下表:一、恒温恒容(定T、V)的等效平衡1.在定T、V条件下,对于反应前后气体体积改变的反应:假设改变起始加入情况,只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡时左右两边同一边物质的物质的量与原平衡相同,则二平衡等效。
2.在定T、V条件下,对于反应前后气体体积不变的反应:只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡相同,则二平衡等效。
二、恒温恒压(定T、P)的等效平衡在定T、P条件下:假设改变起始加入情况,只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡时左右两边同一边物质的物质的量之比。
即:对于反应前后气体体积发生变化的可逆反应而言,恒容容器中要想到达同一平衡状态,投料量必须相同;恒压容器中要想到达同一平衡状态,投料量可以不同,但投入的比例得相同。
例1.在一个固定体积的密闭容器中,加入2molA和1molB,发生反应2A(g)+B(g) 2C(g),到达平衡时,C的物质的量浓度为K mol/L,假设维持容器体积和温度不变,按以下配比作为起始物质,A.4 molA+2 molB B.2 molA+1 molB+2 molC C.2 molC+1 molB D.2 molC E.1 molA+0.5 molB+1 molC①到达平衡后,C的物质的量浓度仍是K mol/L的是〔DE 〕②A项平衡时,c(C)与2K mol/L的关系?分析:→扩大一倍假设平衡不动,则[C]=2K mol/L,现右移∴>2K mol/L③平衡时各选项中C的平衡浓度c(C)的大小顺序。
第3讲 等效平衡和平衡综合
第3讲等效平衡和平衡综合一、等效平衡1.等效平衡的含义:在相同条件下,对同一可逆反应,不论从正反应方向开始,还是从逆反应方向开始,或从正、逆两个方向同时开始,均能达到同一平衡状态,即平衡时相应组分的含量(体积分数、物质的量分数、质量分数)相同,这样的化学平衡称为等效平衡。
即在满足质量(原子)守恒定律的前提下,一定条件下的同一个平衡状态可以对应无数个起始状态。
2.等效模型:在化学平衡中经常会遇到对已达平衡的某反应体系继续投入一定量的反应物或生成物,再次达到平衡后讨论其浓度、压强、转化率等的变化趋势,并与起始平衡时的状态进行比较。
一般的解题思路是在这两个平衡状态之间建立一个中间状态,进行分步讨论:此中间状态和第一次反应达到的平衡为等效平衡,通过改变外界条件瞬间改变该中间状态,根据平衡移动原理该状态最终趋于新的平衡。
可通过中间状态的移动判断改变条件后的平衡移动所造成的相关量的变化。
31.BC在一固定容积的密闭容器中,加入m mol A和n mol B,发生下列反应:mA(g) + nB(g)pC(g),平衡时C的浓度为w mol/L。
若维持容器体积和温度不变,起始时放入a mol A、b mol B、c mol C,要使平衡后C的浓度仍为w mol/L,则a、b、c必须满足的关系是A.a : b : c = m : n : p B.a : b = m : n ;apm+ c = pC.mcp+ a = m ;ncp+ b = n D.a =m3;b =n3;c =2p32.BC在一个固定体积的密闭容器中,充入2 mol A和1 mol B发生反应:2A(g) + B(g)xC(g),达到平衡后,C的体积分数为w%。
若维持容器体积和温度不变,按0.6 mol A、0.3 mol B和1.4 mol C为起始物质,达到平衡后,C 的体积分数仍为w%,则x =A.1 B.2 C.3 D.43.C已知H2(g) + I2(g)2HI(g) △H <0。
2018-2019学年人教版选修4 第2章第3节 化学平衡——等效平衡 教案
第3节化学平衡——等效平衡教学目标1.构建等效平衡的模型,掌握等效平衡在解题中的应用2.通过对化学反应进行方向及其应用的学习,提高运用比较、归纳的能力,培养学生学习化学思维能力,以及应用理论解决实际问题能力3.建立化学平衡的观点,并通过分析化学平衡的建立,增强学生的归纳和形象思维能力教学重点等效平衡教学难点等效平衡教学过程一、导入水往低处流,而不会自发的向上流;一般在室温下,冰块会融化,铁器在潮湿空气中会生锈,甲烷与氧气的混合气体遇明火就燃烧,这些过程都是自发的。
这些不用借助于外力就可以自动进行的自发过程的共同特点是,体系会对外部做功或释放热量,即体系趋向于从高能状态转变为低能状态。
那是否就意味着放热反应自发进行,吸热反应就是非自发进行呢?二、知识讲解等效平衡对于一些学生理解起来不是特别容易,希望老师在讲解此内容的时候多一些耐心,重点讲典型例题和习题。
考点1 等效平衡含义及原理1.含义在一定条件下(等温等容或等温等压),对同一可逆反应体系,起始时加入物质的物质的量不同,而达到化学平衡时,同种物质的百分含量相同。
2.原理同一可逆反应,当外界条件一定时,反应无论从正反应开始,还是从逆反应开始,最后都能达到平衡状态。
其中平衡混合物中各物质的含量相同。
由于化学平衡状态与条件有关,而与建立平衡的途径无关。
因而同一可逆反应,从不同的状态开始,只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同,则可形成等效平衡。
考点2 等效平衡规律对于可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)三、例题精析使用建议说明:此处内容主要用于教师课堂的精讲,每个题目结合试题本身、答案和解析部分,教师有的放矢的进行讲授或与学生互动练习。
例题1 一定温度下,在3个体积均为1.0 L 的恒容密闭容器中反应2H 2(g)+CO(g)CH 3OH(g) 达到平衡。
下列说法正确的是A .该反应的正反应放热B .达到平衡时,容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大C .达到平衡时,容器Ⅱ中c(H 2)大于容器Ⅲ中c(H 2)的两倍D .达到平衡时,容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大【答案】AD【解析】A 项,根据Ⅰ、Ⅲ中数据可知反应开始时Ⅰ中加入的H 2、CO 与Ⅲ中加入甲醇的物质的量相当,平衡时甲醇的浓度:Ⅰ>Ⅲ,温度:Ⅰ<Ⅲ,即升高温度平衡逆向移动,该反应正向为放热反应,所以A 项正确。
化学平衡移动与等效平衡
化学平衡移动影响条件(一)在反应速率(v)-时间(t)图象中,在保持平衡的某时刻t1改变某一条件前后,V正、V逆的变化有两种:V正、V逆同时突变——温度、压强、催化剂的影响V正、V逆之一渐变——一种成分浓度的改变【总结】:①增大反应物浓度或减小生成物浓度,化学平衡向正反应方向移动;减小反应物浓度或增大生成物浓度,化学平衡向逆反应方向移动。
②增大压强,化学平衡向系数减小的方向移动;减小压强,平衡会向系数增大的方向移动。
③升高温度,平衡向着吸热反应的方向移动;降低温度,平衡向放热反应的方向移动。
④催化剂不改变平衡移动(二)勒夏特列原理(平衡移动原理)如果改变影响平衡的一个条件,平衡就会向着减弱这种改变的方向移动。
具体地说就是:增大浓度,平衡就会向着浓度减小的方向移动;减小浓度,平衡就会向着浓度增大的方向移动。
增大压强,平衡就会向着压强减小的方向移动;减小压强,平衡就会向着压强增大的方向移动。
升高温度,平衡就会向着吸热反应的方向移动;降低温度,平衡就会向着放热反应的方向移动。
注意:平衡移动原理对所有的动态平衡都适用,如对后面将要学习的电离平衡,水解平衡也适用。
(讲述:“减弱”“改变”不是“消除”,更不能使之“逆转”。
例如,当原平衡体系中气体压强为P时,若其它条件不变,将体系压强增大到2P,当达到新的平衡时,体系压强不会减弱至P甚至小于P,而将介于P~2P之间。
)一、选择题1.关于催化剂的叙述,正确的是()A.催化剂在化学反应前后性质不变B.催化剂在反应前后质量不变,故催化剂不参加化学反应C.使用催化剂可以改变反应达到平衡的时间D.催化剂可以提高反应物的转化率2.对于可逆反应2A2(g)+B2(g) 2B(1)(正反应为放热反应)达到平衡,要使正、逆反应的速率都增大,而且平衡向右移动,可以采取的措施是()A.升高温度B.降低温度C.增大压强D.减小压强3.在一容积固定的密闭容器中,反应2SO(g)+O2(g) 2SO3(g)达平衡后,再通入18O气体,重新达平衡。
化学平衡等效平衡
化学平衡等效平衡
化学平衡中的等效平衡指的是在一定条件下(如恒温恒容或恒温恒压),不同起始反应物投料达到的平衡状态具有相同的组分百分含量。
等效平衡通常涉及以下几个方面的内容:
1. 定义:在相同的环境条件下,对同一可逆反应体系,即使起始加入物质的情况不同(例如不同的投料方式),但最终达到化学平衡时,同种物质的百分含量(体积分数、物质的量分数或质量分数)均相同,这样的平衡状态互称为等效平衡。
2. 全等平衡:作为等效平衡的一个特例,全等平衡不仅要求相同组分的分数均相同,而且相同组分的物质的量也完全相同。
这通常发生在恒温恒容或恒温恒压条件下的定量投料情况。
3. 应用结论:
-在恒温恒容或恒温恒压的条件下进行定量投料,都能建立全等等效平衡状态。
-在恒温恒压条件下进行定比投料,能建立相似等效平衡状态。
-在恒温恒容条件下进行定比投料,只有等体反应能建立相似等效平衡状态。
等效平衡的概念对于理解和预测化学反应的行为具有重要意义,尤其是在工业化学过程中,通过对原料投料比例的调整,可以预期达到相同的产品组成,从而优化生产过程和提高原料利用率。
化学平衡—等效平衡
(2)反应前后气体分子数不变的可逆反应 也就是△n(g)=0的可逆反应
3.等效平衡的分类
探究一 1.恒温恒容条件下等效平衡的建成条件
(1)反应前后气体分子数发生变化的可逆反应 也就是△n(g)≠0的可逆反应
例: 2SO2+ O2 起始C(mol/L) 2 1 平衡C(mol/L) 0.8 0.4
相同效果指的是什么? 达到平衡时,反应混合物中各组成成 分的百分含量(体积分数、物质的量 分数.质量分数等)相等。
外界条件相同时,可逆反应只要起始浓度相当,无论
经过何种途径,都可以达到相同的平衡状态。 概念的理解:
(1)外界条件相同:通常可以是①同T同V,②同T同P
(2)相同的平衡状态:通常是指平衡混合物各组分的百 分含量对应相同,但各组分的物质的量、浓度可能不同。
D√ .3molC+1molD
例1、在一定温度下,将2mol N2和6mol H2 充入固定容积的密闭容器中,发生
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),达到化学平衡
后,若保持温度不变,令a、b、c分别为N2、
H2、NH3的物质的量,重新建立平衡,混合
物中个物质的量仍和上述平衡相同,填空
⑴、若a=0,b=0,则c=—4—— ⑵、若a=1, c =2,则 b =—3——— ⑶、若a、 b 、 c取值必须满足的一般条件
: 量相当 (1)量相等
(2)量比值相等
(2)判断起始浓度是否相当
三、等效平衡的分类
1.恒温恒容条件下等效平衡的建成条件 (1)反应前后气体分子数发生变化的可逆反应也就是 △n(g)≠0的可逆反应
(2)反应前后气体分子数不变的可逆反应 也就是 △n(g)=0的可逆反应
高二化学教案-等效平衡在化学平衡中的应用 最新
探究二
等温等压条件下等效平衡的条件 相同物质的起始物质的量之比相等 物质的起始物质的量等于所加物质的物 质的量与反应物或生成物等效的该物质 的物质的量之和。
例题分析
在一定温度下保持压强相等的密闭容器中,充入 1molA、2molB发生A+B 2C+D,达到平衡时 A的含量为w,下列物质组合充入该容器中,A的 含量仍为w的是( BD ) A. 2molC+1molD B. 1molB+2molC+1molD C. 1molA+1molB D. 1molA+4molB+4molC+2molD
A
B
请总结等温等容条件下等效平衡的条件。
探究一
等温等容条件下等效平衡的条件 相同物质的起始物质的量相等 物质的起始物质的量等于所加物质的物 质的量与反应物或生成物等效的该物质 的物质的量之和。
例题分析
在一定温度下,把2 mol SO2和1 mol O2通入一个一定容积的密 闭容器里,发生如下反应: 2SO2+O2 2SO3 当此反应进行到 一定程度时,反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中, 维持温度不变,令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3 的物质的量(mol)。如果a、b、c取不同的数值,它们必须满 足一定的相互关系,才能保证达到平衡时反应混合物中三种气 体的百分含量仍跟上述平衡时的完全相同。请填写下列空白: (1)若a=0,b=0,则c=___________。 (2)若a=0.5,则b=________2_,c= _________。 (3)a、b、c取值必须满0.足25的一般条件1是.5(用两个方程式表示, 其中一个只含a和c,另一个只含b和c):______,_____。
等效平衡详细讲解
等效平衡详细讲解一、等效平衡概念化学平衡状态与条件息息相关,而与建立平衡的途径无关。
对于同一可逆反应,在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下,以不同投料方式(即从正反应、逆反应或从中间状态开始)进行反应,只要达到平衡时相同组分在各混合物中的百分数(体积、物质的量或质量分数)相等,这样的化学平衡即互称为等效平衡。
切记的是组分的百分数相同,包括体积分数、物质的量分数或质量百分数,而不仅仅是指浓度相同,因为同一组分百分数相同时其浓度不一定相等。
二、等效平衡规律规律Ⅰ:恒温恒容条件下1. 恒温恒容时,对一般的可逆反应,不同的投料方式如果根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时,反应物(或生成物)中同一组分的物质的量完全相同,则互为等效平衡。
此时一般不考虑反应本身的特点,计算的关键是换算到同一边后各组分要完全相同。
【范例1】定温定容下,可逆反应N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)按下列四种不同投料方式达到平衡后,N2的体积分数都相等,请填写下面的空格。
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 平衡时n(NH3)/mol起始量(投料1)/ mol: 1 3 0 a等效于(投料2)/ mol:0等效于(投料3)/ mol:4/3等效于(投料4)/ mol: a b ca、b、c取值必须满足的一般条件是(用两个方程式表示,其中一个只含a和c,另一个只含b和c):、。
【解答】换算的基本思路是:将最初的投料方式看成起始量,其它的投料方式看成由起始量经过反应而得来。
即根据已知的一个量求出各组分消耗或生成的量,然后由起始量减去消耗的量或加上生成的量,就可得到其它投料方式中各组分的值。
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 平衡时n(NH3)/mol起始量(投料1)/ mol: 1 3 0 a等效于(投料2)/ mol:0 x1 y1 n1(平)等效于/ mol:0+y1/2 x1+3y1/2 0等效于(投料3)/ mol:x2 y2 4/3 n2(平)等效于/ mol:x2+× y2+0等效于(投料4)/ mol: a b c n3(平)等效于/ mol:a+c/2 b+3c/2 0根据换算到同一边时,反应物(或生成物)中同一组分的物质的量与起始量完全相同,得0+y1/2=1,x1+3y1/2=3,得x1=0,y1=2,n1(平)=ax2+2/3=1,y2+2=3,得x2=1/3,y2=1,n2(平)=aa+c/2=1,b+3c/2 =3,n3(平)=a 。
等效平衡和化学平衡
N2+3H2 2NH3
的应用
Br2+H2 2HBr
化学平衡 化学平衡是指在一定条件下的可逆反应, 化学平衡是指在一定条件下的可逆反应,正 反应和逆反应的速率相等,反应混合物中各组 反应和逆反应的速率相等, 分的质量、物质的量、含量(物质的量分数、 分的质量、物质的量、含量(物质的量分数、 体积分数等)保持不变的状态。 体积分数等)保持不变的状态。 化学平衡的特征 动:动态平衡 定:反应混合物的含量一定 变:一定条件下的平衡
研究等效平衡的方 法是: 法是:等效转换 等效平衡的 基本标志
平衡状态只于始态有关,与途径无关, 平衡状态只于始态有关,与途径无关,只要起始浓度 相当, 相当,就达到相同的平衡状态
等效平衡小结
条件
恒温恒容 (△n(g)≠0) △ 恒温恒容 (△n(g)=0) △
等效条件
投料换算成相同物 质表示时量相同 投料换算成相同物 质表示时等比例 投料换算成相同物 质表示时等比例
恒温恒压
1、在一个1L的密闭容器中,加入 、在一个 的密闭容器中 加入2molA和1molB ,发生下述反 的密闭容器中, 和 应:
2A(气)+B(气)
3C(气)+D(气)
达到平衡时, 的浓度为 的浓度为1.2mol/L , C的体积分数为 的体积分数为a% 。 达到平衡时,C的浓度为 的体积分数为 (1)维持容器的体积和温度不变,按下列配比作为起始物质, )维持容器的体积和温度不变,按下列配比作为起始物质, 达到平衡后, 的浓度仍是 的浓度仍是1.2mol/L(或者: C的体积分数仍是 达到平衡后,C的浓度仍是 (或者: 的体积分数仍是 a%)的是(A、) A、3mol C+1mol D )的是( 、B 、 B、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol D 、 C、1mol A+0.5mol B+1.5mol C D、4mol A+2mol B 、 、 (2)维持容器的压强和温度不变,按下列配比作为起始物质, )维持容器的压强和温度不变,按下列配比作为起始物质, 达到平衡后, 的浓度仍是 的浓度仍是1.2mol/L(或C的体积分数仍是 ) 的体积分数仍是a%) 达到平衡后,C的浓度仍是 ( 的体积分数仍是 、 、 的是( 的是( )A、B、D A、3mol C+1mol D B、1mol A+0.5mol B+1.5mol 、 、 C+0.5mol D C、1mol A+0.5mol B+1.5mol C D、4mol A+2mol B 、 、
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化学平衡的综合应用1.下列措施或事实不能用勒沙特列原理解释的是()A.新制的氯水在光照下颜色变浅B.H2、I2、HI平衡混合气加压后颜色变深C.硫酸工业上SO2氧化成SO3,宜采用空气过量D.合成氨反应常采用2×107~5×107 Pa2.已知700K时,N 2+3H22NH3△H=-QkJ/mol(Q>0),现有甲、乙两个容积相等的密闭容器。
保持700K条件下,向密闭容器甲中通入1molN2和3molH2,达平衡时放出热量Q1;向密闭容器乙中通入0.5molN2和1.5molH2,达平衡时放出热量Q2。
则Q、Q1、Q2的大小关系是()A、Q = Q1 = 1/2Q2B、Q>Q1>2Q2C、Q>2Q2>Q1D、Q = Q1 = Q23.下列说法正确的是()A.ΔH<0、ΔS>0的反应在温度低时不能自发进行B.NH4HCO3(s)===NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)ΔH=+185.57 kJ·mol-1能自发进行,原因是体系有自发地向混乱度增加方向转变的倾向C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据D.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂,可以改变化学反应进行的方向4.工业上常用乙苯作原料生产苯乙烯,相关反应可表示如下(一般控制温度为560 ℃):针对上述反应,在其他条件不变时,下列说法正确的是 ( )A.加入适当催化剂,可以提高乙苯的转化率B.在保持体积一定的条件下,充入较多的乙苯,可以提高乙苯的转化率C.仅从平衡移动的角度分析,工业生产苯乙烯选择恒压条件优于恒容条件D.在加入乙苯至达到平衡过程中,混合气体的平均相对分子质量在不断增大5.在1L密闭容器中加入2molA和1molB,在一定温度下发生下列反应:2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g),达到平衡时容器内D的百分含量为a%。
若保持容器体积和温度不变,分别通入下列几组物质达到平衡时容器内D的百分含量也为a%的是()A.3molC和1molD B.2molA、1molB和3molCC.4molC和1molD D.1.9molA、0.95molB、0.15molC和0.05molD6.一定温度下,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%。
其它条件不变时,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.2molC B.2molA、1molB和1molHe(不参加反应)C.1molB和1molC D.2molA、3molB和3molC7.在一固定容积的密闭容器中充入3molA和1molB,发生反应:3A(g)+B(g) xC(g),达到平衡后,C的浓度为cmol/L。
若维持容器体积和温度不变,按0.9molA、0.3molB和2.1molC为起始物质,平衡后,C的浓度仍为cmol/L ,则x值为()变式1:达到平衡后,C的体积分数为W%,若C的体积分数仍为W%, 则x值为( ) 变式2:充入4molA和1molB,达到平衡后,C的体积分数为W%,后来按1.6molA、0.2molB 和2.4molC为起始物质, C的体积分数仍为W%,则x值为()A.2 B.3 C.4 D.58.在一个固定容积的密闭容器中充入2molNO2,一定温度下建立如下平衡:2NO 2N2O4,此时平衡混合气中NO2的体积分数为x%,若再充入1mol N2O4,在温度不变的情况下,达到新的平衡时,测得NO2的体积分数为y%,则x和y的大小关系正确的是()A.x>y B.x<y C.x=y D.不能确定9.1 mol X气体跟a mol Y气体在体积可变的密闭容器中发生如下反应:X(g)+aY(g) bZ(g) 反应达到平衡后,测得X的转化率为50%.而且,在同温同压下还测得反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的3/4,则a和b的数值可能是( ) A.a=1,b=1B.a=2,b=1 C.a=2,b=2D.a=3,b=2 10.下列关于能量判据和熵判据的说法中,不.正确的是()A.放热的自发过程可能是熵减小的过程,吸热的自发过程一定为熵增加的过程B.由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合成的复合判据,将更适合于所有的过程C.在室温下碳酸钙的分解反应不能自发进行,但同样是这个吸热反应在较高温度(1200 K)下则能自发进行D.放热过程(ΔH<0)或熵增加(ΔS>0)的过程一定是自发的11.合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径,对化学工业技术也产生了重大影响.合(g)+3H2(g) 2NH3(g)ΔH=-92.2 kJ·mol-1.合成氨工业成氨反应的化学方程式为N中原料气N2可从空气中分离得到,H2可用甲烷或焦炭与水蒸气反应制得。
(1)在一容积固定的密闭容器中注入N2和H2两种气体,发生上述反应.在某温度下达到平衡时,各物质的浓度分别是:c(H2)=9.00 mol·L-1,c(N2)=3.00 mol·L-1,c(NH3)=4.00 mol·L -1,此温度下该反应的平衡常数K=__________________;(2)在三个相同容器中各充入1 mol N2和3 mol H2,在不同条件下反应并达到平衡,氨的体积分数随时间变化的曲线如图所示.下列说法中正确的是______________(填字母)。
A.图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响,且p2>p1B.图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响,且p1>p2C.图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响,且T1>T2D.图Ⅱ可能是同温同压下不同催化剂对反应的影响,且催化剂性能1>2(3)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气,化学方程式为:C(s)+H2O(g)===H2(g)+CO(g) ΔH=+131.3 kJ·mol-1,ΔS=+133.7 J·K-1·mol-1该反应在常温下能否自发进行?________(填“能”或“不能”).12.如图所示,向A中充入1molX、1molY,向B中充入2molX、2molY,起始时,V(A)=V(B)=aL。
在相同温度和催化剂的条件下,两容器中各自发生下列反应:X(g)+Y(g) 2Z(g)+ W(g) ΔH<0,达到平衡时,V(A)=1.2aL。
请回答(1)A中X的转化率α(A) = ;(2)A、B中X的转化率的关系:α(A) α(B) (填“>”、“<”或“=”)。
(3)打开K,一段时间后又达到平衡时,A的体积为L(连通管中气体体积不计) 13.将1molCO和1molH2O(g)充入某固定容积的反应器中,在某条件下达到平衡:CO+H 2O(g)CO2+H2,此时有2/3的CO转化为CO2。
⑴该平衡混合物中CO2的体积分数为⑵若在相同条件下,向容器中充入1molCO2、1molH2和1molH2O,则达到平衡时与⑴中平衡相比较,平衡应向(填“正反应方向”、“逆反应方向”或“不”)移动,此时平衡混合物中CO2的体积分数可能是下列各值中的(填编号)A.22.2% B.27.55% C.33.3% D.36.8%⑶结合⑵中计算结果分析若平衡向正方向移动时,则下列说法中正确的是(填序号)①生成物的产量一定增加;②生成物的体积分数一定增加;③反应物的转化率一定增大;④反应物的浓度一定降低;⑤正反应速率一定大于逆反应速率;⑥一定使用了催化剂14.t ℃时,将3molA和1molB气体通入体积为2L的密闭容器中(容积不变),发生如下反应:3A(g)+B(g) x C(g),2min时反应达到平衡状态(温度不变),剩余了0.8molB,并测得C的浓度为0.4mol·L-1,请填写下列空白:(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)若向平衡混合物的容器中再充入a molC,在t ℃时达到新的平衡,此时B的物质的量为n(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。
15.I.恒温、恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下反应:A(g)+B(g) C(g)(1)若开始时放入1molA和1molB,到达平衡后,生成a mol C,这时A的物质的量为____mol。
(2)若开始时放人3molA和3molB,到达平衡后,生成C的物质的量为___________mol。
(3)若开始时放人x mol A、2molB和l mol C,到达平衡后,C的含量与上题相同,A 和C的物质的量分别是y mol和3a mol,则x =___________mol, y =___________mol。
(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC,待再次到达平衡后,c的物质的量分数是____。
II.若维持温度不变,在一个与(1)反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应:(5)开始时放人l mol A和l mol B到达平衡后生成b mol C。
将b与(1)小题中的a进行比较________________ (选填一个编号)。
(甲)a < b (乙) a > b (丙) a = b (丁)不能比较a和b的大小作出此判断的理由是______________________________________________________。
16.测定平衡常数对定量认识化学反应具有重要意义。
已知:I2能与I-反应成I 3-,并在溶液中建立如下平衡:I2+I-I3-。
通过测平衡体系中c(I2)、c(I-)和c(I3-),就可求得该反应的平衡常数。
I 某同学为测定上述平衡体系中c(I 2),采用如下方法:取V 1 mL 平衡混合溶液,用c mol·L -1的Na 2S 2O 3溶液进行滴定(反应为I 2+2Na 2S 2O 3=2NaI +Na 2S 4O 6),消耗V 2 mL 的Na 2S 2O 3溶液。
根据V 1、V 2和c 可求得c(I 2)。
(1)上述滴定时,可采用___________做指示剂,滴定终点的现象是________。
(2)下列对该同学设计方案的分析,正确的是____________(填字母)。
A .方案可行。
能准确测定溶液中的c(I 2)B .不可行。