第二章 第三节 第5课时 化学平衡图像 等效平衡-学生版

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。

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)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH ＜0的速率变化如图所示：

2．浓度—时间图(c－t图像)

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：

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ΔH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(α)，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：

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ΔH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)ΔH＜0，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(α)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m A(g)＋n B(g)q C(g)

ΔH＝Q kJ·mol－1

(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∶q＝3∶1∶2，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()

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＋O22SO3

① 2 mol 1 mol 0 mol

②0 mol 0 mol 2 mol

③0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol

①从正反应开始，②从逆反应开始，③正、逆反应同时开始。由于①、②、③三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，对应各组分的物质的量均相等(如将②、③折算为①)，因此三者可建立等效平衡。

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

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 mol·L－1。

(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 mol·L－1的是()

A．6 mol A＋2 mol B

B．3 mol A＋1 mol B＋2 mol C

C．2 mol C＋1 mol B＋1 mol D

D．1 mol C＋2 mol D

(2)保持原起始温度和体积不变，要使平衡后C的浓度仍为w mol·L－1，应按下列哪种配比向容器Q中充入有关物质()

A．3 mol A＋1 mol B

B．4 mol C＋2 mol D

C．1.5 mol A＋0.5 mol B＋1 mol C＋0.5 mol D

D．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 mol·L－1的关系是()

A．大于w mol·L－1B．小于w mol·L－1

C．等于w mol·L－1D．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 的浓度为v mol·L－1，则v和w的关系是()

A．v＞w B．v＜w

C．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 mol·L －1()

A．1 mol C＋0.5 mol D

B．3 mol A＋2 mol B

C．3 mol A＋1 mol B＋1 mol D

D．以上均不能满足条件