【步步高】2014-2015學年高中化學專題2第三單元第3課時化學平衡圖像、等效平衡學案蘇教版選修4

1、第3課時 化學平衡圖像、等效平衡學習目標定位1.認識化學反應(yīng)速率、 化學平衡典型圖像，學會化學平衡圖像題的分析解 答方法。2.知道等效平衡的含義，學會等效平衡的分析判斷方法。溫故追本溯源推陣方可知新知識回顧區(qū)1.對于 n2(g) +3h2(g2 m 卜 a h0(1)增大c(n2),平衡向正反應(yīng)方向移動,。的轉(zhuǎn)化率減小，h的轉(zhuǎn)化率增大。(2)增大壓強，體積縮小，平衡向正反應(yīng)方向移動,nb、h的轉(zhuǎn)化率增大,nb、h2的百分含量減小,nh的百分含量增大。(3)升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動,nb、h2的轉(zhuǎn)化率減小，n2、h2的百分含量增大，nh的百分含量減小。2.密閉容器中的反應(yīng)：n2(g)+3h

2、(g”113(g)。在溫度為500k、壓弓雖為30 mpa情況下，n(nh3)、n(hz)和n(nz)隨時間變化的(i關(guān)系如右圖所示：=1請你讀圖回答問題：門匕一:71|*2*3f(1)圖像中屬于氫氣物質(zhì)的量隨時間變化的曲線是 (填“i、n”或“出”)。(2)關(guān)于12時刻的說法正確的是 (填字母序號，下同)。a. t 2時該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)b. 12時n和出代表的物質(zhì)反應(yīng)速率相同c. t2時氫氣、氮氣與氨氣的反應(yīng)速率之比為3 ： 1 ： 2d. 12時氨氣與氫氣的物質(zhì)的量相同(3)其他條件不變，只改變溫度，在改變的這個溫度下反應(yīng)達到平衡，此時n(h2)比圖像中平衡時的值稍大，那么該溫度最可能是

3、 。a. 673 k b . 273 k c . 373 k d . 1 073 k答案 (1)出 (2)cd (3)a基礎(chǔ)自學落實重點互動探究學習探究區(qū)探究點一化學平衡圖像1.在2 l剛性密閉容器中，某一反應(yīng)有關(guān)物質(zhì)a(g)、b(g)、c(g)的物質(zhì)的量變化如圖所示。根據(jù)圖像回答下列問題：m ua2.01.61.41.2 o.b0.4034 f/min(1)橫坐標表示反應(yīng)過程中時間變化，縱坐標表示反應(yīng)過程中物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化。(2)該反應(yīng)的化學方程式是3a(g) +心) 2c(gj 。(3)在反應(yīng)達2 min時，正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率之間的關(guān)系是相等。(4)若用a物質(zhì)的量濃度的變化，表示反

4、應(yīng)達平衡(2 min)時的正反應(yīng)速率是0.15 mol l1 - min1。2 .在化學平衡圖像中，包括縱坐標、橫坐標和曲線所表示的意義共三個量。確定橫坐標所表示的量后，討論縱坐標與曲線的關(guān)系;或者確定縱坐標所表示的量，討論橫坐標與曲線的關(guān)系。即“定一議二”原則。解題過程中,可以作輔助線幫助分析。例如反應(yīng)aa(g) +cc(g)在不同溫度下(ttz),壓強(p)與混合氣體中c的含量(c%)的關(guān)系圖像如圖所示。根據(jù)圖像回答下列問題:pl(1)ti為一條等溫線，隨著壓強的增大,c%辿，化學平衡逆向移動,a+b6,壓強增大,平衡逆向移動,a+bc。歸納總結(jié) 化學平衡圖像題的分析解答方法(1)無論是反

5、應(yīng)速率圖像還是平衡圖像，都要清楚縱、橫坐標的含義，都要與化學原理相聯(lián)系，特別是與平衡移動原理相聯(lián)系。(2)三步分析法：一看反應(yīng)速率是增大還是減??；二看 v正、v逆的相對大?。蝗椿瘜W平衡 移動的方向。四要素分析法：看曲線的起點；看曲線的變化趨勢；看曲線的轉(zhuǎn)折點；看曲線的終點。(4)先拐先平：可逆反應(yīng) na(g) + nbq)pc(g) +qd(g),在轉(zhuǎn)化率一時間曲線中，先出現(xiàn)拐點的曲線先達到平衡，這表示反應(yīng)的溫度高或壓強大。(5)定一議二：圖像中有三個量時，先確定一個量不變，再討論另外兩個量的關(guān)系。活學活用1 .下列各圖中，表示2a(g) + b (向正反應(yīng)放熱)這個可逆反應(yīng)的正確圖像為答案

6、解析c的體積分數(shù)100忙市催化劑麗匯無催化劑隨著溫度的升高，化學平衡應(yīng)向吸熱反應(yīng)方向移動，即向逆反應(yīng)方向移動， 所以生成物c的體積分數(shù)減小，反應(yīng)物的含量增大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小。增大體系的壓強，由于反應(yīng)的兩邊都是氣態(tài)物質(zhì)，所以正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率都增大;而加入催化劑，只能加快反應(yīng)速率，縮短達到平衡的時間，不能使平衡移動，所以達到平衡后,各組分的濃度及體積分數(shù)不變。探究點二等效平衡化學平衡的建立與反應(yīng)途徑無關(guān)，從正反應(yīng)開始或逆反應(yīng)開始都可以建立平衡。在一定條件(恒溫恒容或恒溫恒壓)下，對同一可逆反應(yīng)，只有起始時加入物質(zhì)的物質(zhì)的量不同，而達到化學平衡時，同種物質(zhì)的百分含量 (質(zhì)量分數(shù)、體積分數(shù)、物

7、質(zhì)的量分數(shù)等)相同，這樣的平衡稱為等效平衡。1.在恒溫恒容條件下，按下列四種情況分別建立平衡，其中為等效平衡的是。co(g) + hao(g)co(g) + 出g) 2 mol2 mol0 mol0 mol 0 mol0 mol4 mol4 mol 4 mol4 mol2 mol2 mol 1 mol2 mol1 mol2 mol解析 恒溫恒容條件下，對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng)，轉(zhuǎn)換后(按計量系數(shù)換算成方程式同一邊的物質(zhì))，反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量的比例與原平衡相同，則兩平衡等 效，且平衡后同種物質(zhì)的物質(zhì)的量成倍數(shù)關(guān)系。因為這種情況下壓強對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng)沒有影響，

8、而成比例的增加反應(yīng)物，相當于加壓，所以平衡不移動，只要極值等比則平衡等效。2 .在恒溫恒容條件下，按下列四種情況分別建立平衡，其中為等效平衡的是。 n2(g) + 3*g)2nh(g) 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 恒溫恒容條件下，對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不同的可逆反應(yīng)，轉(zhuǎn)換后(按計量系數(shù)換算成方程式同一邊的物質(zhì))，反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量與原平衡相同，則兩平衡等效，且 平衡后同種物質(zhì)的量相同。因為這種情況下壓強對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不同的可逆反應(yīng)有 影響，而成比例的增加

9、反應(yīng)物，相當于加壓，所以平衡會移動，必須極值等量平衡才等效。3.若在恒溫恒壓條件下，按題2中四種情況分別建立平衡，其中為等效平衡的是。解析 恒溫恒壓條件下，若轉(zhuǎn)換后(按計量系數(shù)換算成方程式同一邊的物質(zhì))，反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量的比例與原平衡相同，則兩平衡等效，且平衡后兩種物質(zhì)的物質(zhì)的量成倍數(shù)關(guān)系。因為這種情況下壓強不變，不管反應(yīng)前后氣體分子數(shù)是否改變，對可逆反應(yīng)的平衡都沒有影響，而成比例的增加反應(yīng)物后體積膨脹，壓強不變，所以平衡不移動，只要極值等比則平衡等效。歸納總結(jié)解答等效平衡問題時，先看條件(恒溫恒容或恒溫恒壓)，再看方程式反應(yīng)前后氣體分子數(shù) (相 同或不同)，按“一邊倒”轉(zhuǎn)換比較。(1

10、)恒溫恒容條件下，對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng)，要求極值等比。(2)恒溫恒容條件下，對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不同的可逆反應(yīng)，要求極值等量。(3)恒溫恒壓條件下，只要求極值等比。 活學活用2.在一個固定體積的密閉容器中，加入2 mol a和1 mol b發(fā)生反應(yīng)：2a(g)gj+ d(g),達到平衡時，c的濃度為n mol - l (1)若維持容器體積和溫度不變，按下列各種配比為起始物質(zhì)，達到平衡后，c的濃度仍為nmol l -的是(填字母序號，下同)。a. 4 mol a + 2 mol bb. 2 mol a + 1 mol b + 3 mol c + 1 mol dc. 3 mol

11、a + 1 mol bd. 3 mol c + 1 mol de. 1 mol a +0.5 mol b +1.5 mol c +0.5 mol d(2)c的濃度大于n mol - l 1的是。將可逆反應(yīng)中 a(g)改為a(s),則c的濃度仍為n mol l _1的是。(4)若將題中“維持容器體積和溫度不變”改為“維持容器壓強和溫度不變”，則c的濃度仍為 n mol l - 的是。答案(1)de (2)abc (3)cde (4)abde解析該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不同，恒溫恒容下把加入的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成起始狀態(tài)形式，與起始狀態(tài)時各物質(zhì)的物質(zhì)的量分別相同，即建立相同的平衡狀態(tài)。恒溫恒壓下，則為比例相同即

12、可建立相同的平衡狀態(tài)。學習小結(jié)(1)化學平衡圖像題的分析思路：看圖像，想規(guī)律，作判斷；解題技巧：先拐先平，定一議二。(2)恒溫恒容，反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不同，量相同，等效平衡；恒溫恒容，反應(yīng)前后氣體分 子數(shù)相同，成比例，等效平衡；恒溫恒壓，任何氣體可逆反應(yīng)，成比例，等效平衡。楨測學習效果體驗成功快樂自我檢測區(qū)1 .下列各圖是溫度(或壓強)對2a(s) +2竹切笈如)+d(g) a h v正，a錯；b項，升溫，v正、v逆都增大，而 圖像所示v正、v逆都減小，b錯；c項，加壓，v正、v逆者b增大，且y正7逆，c對；d項，加 壓，v正、v逆都增大，而圖像所示 v正、v逆都減小，d錯。2 .在容積可變的

13、密閉容器中存在如下反應(yīng)：co(g)+田.)金)。也+閨g) ah 0;在一定條件下達化學平衡后，在時間為t時突然改變條件，反應(yīng)速率的 變化如圖所示，在t時所改變的條件是()a.加壓b.升溫c.增大水蒸氣濃度d.增大碳的物質(zhì)的量答案 b解析 從圖像來看，在時間t時，突然改變條件時，正、逆反應(yīng)速率均增加，有可能是升高 溫度，也可能是增大壓強，從時間 t后看，v正大于v逆，說明平衡向正反應(yīng)方向移動。只有升高溫度才使平衡向正向移動，故為升高溫度。2 .向一體積不變的密閉容器中充入h2和i2,發(fā)生反應(yīng)hk(g) +i2(g) 即(g) ah 0.2 mol l 一匕反應(yīng)，達1到平衡后，c的儂度也為0.4

14、 mol - ld. （11 + 10） min時，保持壓強不變，通入稀有氣體，平衡不移動答案 c解析（ti+10）min時，反應(yīng)已達到平衡，若增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動，根據(jù)a、b、c的濃度變化，寫出反應(yīng)方程式為a+3b2c,該反應(yīng)逆向為氣體體積增大方向，a錯誤；升溫，v正、v逆均增大，平衡向吸熱方向移動，根據(jù)圖像（ii）得 tit2,且溫度 越高，b漁大，則該反應(yīng)正向為放熱反應(yīng)，則升溫后平衡逆向移動，a轉(zhuǎn)化率減小，b錯誤;假設(shè)c正確，則達到平衡時 c為0.4 mol l 1,同時a為0.3 mol - l 1, b為0.1 mol - l 1,各種物質(zhì)的平衡濃度與圖像（i）完全

15、相同，則假設(shè)正確；平衡后，保持壓強不變，通入 稀有氣體，平衡向氣體體積增大的方向移動，d錯誤。5.在密閉容器中進行下列反應(yīng)：m（g） + *4 re）+2l,此反應(yīng)符合右邊圖像。下列敘述正確的是（）a.正反應(yīng)吸熱，l是氣體b.正反應(yīng)吸熱，l是固體c.正反應(yīng)放熱，l是氣體d.正反應(yīng)放熱，l是液體答案 c解析由“先拐先平”可推知，tlt2, p10,在溫度為、?時，平衡體系中no的體積分數(shù)隨壓強變 化的曲線如圖所示。下列說法正確的是（）a. a、c兩點的反應(yīng)速率：acb. a、c兩點氣體的顏色：a淺，c深c.由斗犬態(tài)b到狀態(tài)a,可以用加熱的方法d. a、c兩點氣體的平均相對分子質(zhì)量：ac答案 c解

16、析 選項a,在其他條件不變時，壓強越大反應(yīng)速率越大，達到化學平衡的時間越短，因p2p ,故c點的反應(yīng)速率大于 a點的反應(yīng)速率；選項 b,增大壓強平衡向逆反應(yīng)方向移動，no濃度變小，顏色變淺，故 c點的顏色比a點的淺；選項 c,狀態(tài)b到狀態(tài)a時，no的體積分數(shù)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，生成no的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故加熱升溫即可；選項d, a點氣體總的物質(zhì)的量大于 c點氣體總的物質(zhì)的量，而氣體體積和質(zhì)量不變，根據(jù)氣體 m的平均相對分子質(zhì)量 m=、，a點氣體的平均相對分子質(zhì)量小于c點的。7 .有一化學平衡 ma(g)+nhpc(g) + qd(g),如圖表示的是 a的轉(zhuǎn)化率與壓強、溫度的關(guān)系。下列敘

17、述正確的是()a.正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；np+q8 .正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；np+qc.正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；np+q答案 d解析 圖像中有三個量，應(yīng)定一個量來分別討論另外兩個量之間的關(guān)系。定壓強，討論與a的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系：同一壓強下溫度越高，a的轉(zhuǎn)化率越高，說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；定溫度，討論壓強與 a的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系：同一溫度下，壓強越大，a的轉(zhuǎn)化率越高，說明正反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng)，即np+q。四、多圖像綜合應(yīng)用b.c.d.8.a.tlt2ahc+ da+ bt2ah0a+ bc+ dtlt2ahtlta-t時，生成物濃度增大，說明溫度降低平衡向正反應(yīng)方向移動，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),ahc+ d,b對。9 .

18、 t c時，在2 l剛性密閉容器中使 x(g)與y(g)發(fā)生反應(yīng)生成z(g)。反應(yīng)過程中 又y、z的濃度變化如圖1所示；若保持其他條件不變,溫度分別為ti和ta時，丫的體積百分含量與()n/mulv(y)%/minos 0.4234 t/tnin圖1時間的關(guān)系如圖2所示。則下列結(jié)論錯誤的是n/moll4f0.4 rzfn i1111 012 3 4 min圖3a.容器中發(fā)生的反應(yīng)可表示為3x(g) +q)“b.保持其他條件不變，升高溫度，x的轉(zhuǎn)化率增大11c.反應(yīng)進仃的刖 4 min內(nèi)，用x表本的反應(yīng)速率 v(x) =0.075 mol l - mind.若改變反應(yīng)條件，使反應(yīng)進程如圖3所示，

19、則改變的條件是使用催化劑答案 c解析本題通過圖像來考查化學平衡原理。解答時要對3個圖像進行分析，找出與化學反應(yīng)速率和化學平衡原理之間的聯(lián)系，一一分析選項得出正確結(jié)果。選項a,根據(jù)圖1可知，反應(yīng)物為x、y,生成物為 z,當消耗0.6 mol x、0.2 mol y 時生成0.4 mol z ,故有0.6x(g) + 0.2yw) ilw. 即 3x(g) +y&;) 2mm ；選項 b,根據(jù)圖 2, tzti,溫度升高時， v(y)%降低，說明升溫平衡向正反應(yīng)方向移動，x的轉(zhuǎn)化率增大；選項c, v(x) = ac4: =0.1 mol - l 1 - min 選項d,根據(jù)圖3,達平衡需要的時間比

20、圖1所示的時間短，且達平衡時x、y、z的濃度沒有變化，說明改變的條件是使用催化劑。10 .對于可逆反應(yīng) n2(g) +3h(爐2ml(g)a昧0,下列研究目的和圖示相符的是()選項ab研究目的壓強對反應(yīng)的影響溫度對反應(yīng)的影響圖示nh,的 t體制公鼬/典0時mn的 物化率o廠3選項cd研究目的平衡體系增加n2對反應(yīng)的影響催化劑對反應(yīng)的影響圖示鎏,率n送/亞混介氣體p2,增大壓強平衡正向移動，nh的體積分數(shù)增加，a錯；b項，a h小 c 13och i c ihic2 |；h解析本題結(jié)合圖像考查有關(guān)平衡常數(shù)的計算。(1)由圖像知，反應(yīng)在ti時達到平衡，平衡時各物質(zhì)的濃度分別為c(ch3och) = 1.0 mol ,c(h2o) = 0.8 mol ., c(choh)= 0.4mol l -;根據(jù)反應(yīng) 2chnilg)門l3och(g) + h2o(g)可知，其平衡常數(shù)的表達式為k=c (iboch |c 血】c2 口m1,在該溫度下,1.0 x0.8k=0 4 2= 5。(2)根據(jù)題目所提供的數(shù)據(jù)可知,1.2