423化學平衡4

1、2 0 2 2 年年 4 月月 2 5 日 星 期 一日 星 期 一化學平衡狀態(tài)化學平衡狀態(tài)1、概念：化學平衡狀態(tài)是指在一定條件下的、概念：化學平衡狀態(tài)是指在一定條件下的可逆反應里，正反應和逆反應的速率相等，反可逆反應里，正反應和逆反應的速率相等，反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。2、特征：、特征：逆：研究對象為可逆反應逆：研究對象為可逆反應等：等：V正正=V逆逆 判斷反應是否處于平衡狀態(tài)的因素判斷反應是否處于平衡狀態(tài)的因素動：動：V正正=V逆逆0 動態(tài)平衡動態(tài)平衡定：各組分的濃度或其百分含量為定值定：各組分的濃度或其百分含量為定值變：條件變化，化學

2、平衡狀態(tài)亦發(fā)生變化變：條件變化，化學平衡狀態(tài)亦發(fā)生變化例：例： 2SO2+ O2 2SO3起始起始C(mol/L) 2 1 0變化變化C(mol/L) 1.2 0.6 1.2平衡平衡C(mol/L) 0.8 0.4 1.2 2SO2+ O2 2SO3 0 0 20.8 0.4 0.8 0.8 0.4 1.2以上兩個平衡，有什么異同？以上兩個平衡，有什么異同？等效平衡 在一定條件下（恒溫恒容或恒溫恒在一定條件下（恒溫恒容或恒溫恒壓），對同一可逆反應，只是起始時加壓），對同一可逆反應，只是起始時加入物質(zhì)的物質(zhì)的量不同，而達到化學平入物質(zhì)的物質(zhì)的量不同，而達到化學平衡時，衡時，同種物質(zhì)的百分含量相同

3、，同種物質(zhì)的百分含量相同，這樣這樣的平衡稱為等效平衡。的平衡稱為等效平衡。等效平衡的判斷方法等效平衡的判斷方法 任何狀態(tài)的體系，都用任何狀態(tài)的體系，都用“極端極端狀態(tài)狀態(tài)”來比較，來比較，通過可逆反應的化通過可逆反應的化學計量數(shù)換算成同一邊物質(zhì)學計量數(shù)換算成同一邊物質(zhì)v 恒溫恒容恒溫恒容： 2SO2 (g) +O2(g) 2SO3 (g) v途徑途徑1起始起始 2mol 1mol 0v途徑途徑2起始起始 0 0 2molv途徑途徑3起始起始 1mol 0.5mol 1molv途徑途徑4起始起始 0.5mol ? ?v途徑途徑5起始起始 amol bmol cmol【問題問題】: : 途徑途徑2

4、、 3與與1等效嗎等效嗎? ? 途徑途徑4 4中中O2(g)和和SO3(g)的起始量為多少的起始量為多少, ,到達平衡時到達平衡時可與可與途徑途徑1 1等效等效? ?途徑途徑5 5中中a a、b b、c c符合怎樣的關系達到平衡狀態(tài)時與符合怎樣的關系達到平衡狀態(tài)時與途徑途徑1 1等效等效? ?等效平衡建成條件探究一等效平衡建成條件探究一(1+1)mol (0.5+0.5)mol 01.5mol0.25mola+c=22b+c=2 結(jié)論結(jié)論： 恒溫恒容恒溫恒容條件下條件下對于對于反應前后氣體分反應前后氣體分子數(shù)發(fā)生子數(shù)發(fā)生變化變化的可逆反應的可逆反應, ,若改變起始加入若改變起始加入情況，通過可

5、逆反應的化學計量數(shù)換算成同情況，通過可逆反應的化學計量數(shù)換算成同一邊物質(zhì)的一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量物質(zhì)的量與原平衡與原平衡起始加入量起始加入量相相同，則二平衡等效。同，則二平衡等效。 恒溫恒容：恒溫恒容：等效平衡建成條件等效平衡建成條件【例例1】 將將2 mol SO2和和2 mol SO3氣體混合于固氣體混合于固定體積的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生可逆反定體積的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生可逆反應：應：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，平衡時，平衡時SO3為為 n mol。在相同溫度下，分別按下列配比在相。在相同溫度下，分別按下列配比在相同體積的容器中放入起始物質(zhì)，平衡時同體積的容器中放

6、入起始物質(zhì)，平衡時SO3的物的物質(zhì)的量是質(zhì)的量是n mol的是（的是（ ） A.2 mol SO2+1 mol O2 B.2 mol SO2+1 mol O2+2 mol SO3 C.4 mol SO2+1 mol O2 D.3 mol SO2+1 mol O2+1 mol SO3 C2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)2mol02mol(2+2)mol(0+1)mol02mol1mol2mol1mol2mol(2+2)mol(1+1)mol03mol1mol1mol(3+1)mol(1+0.5)mol0ABCD4mol1molN2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)10mol3

7、0mol02.5mol7.5mol5mol7.5mol22.5mol0020mol7.5mol22.5mol15mol5mol7.5mol22.5mol5mol練習1起始量變化量平衡量極限轉(zhuǎn)化量平衡量變化量轉(zhuǎn)化率為：15mol20mol100%75%B2mol1mol0 04mol2mol2mol1mol2+2mol 1+1mol0 002A(g) + B(g) 3C(g) + D(g)1mol3mol 1mol3mol 1mol0+2mol 1+1mol0 0應用3起始量AB極限轉(zhuǎn)化量CD003mol 1mol D極限轉(zhuǎn)化量2mol1mol0 0極限轉(zhuǎn)化量2molH2 1molI25002m

8、olH2 1molI21L1L等效平衡建成條件的探究二等效平衡建成條件的探究二 恒溫恒容下恒溫恒容下，H2 (g)I2 (g) 2HI(g)v途徑途徑1起始起始 2 mol 1mol 0v途徑途徑2起始起始 1mol 0 1molv途徑途徑3起始起始 4mol 2mol 0v途徑途徑4起始起始 3mol 1mol 2mol2molH21molI21500 1L2molH2 1molI22molH2 1molI24molH22molI23500 1L途徑途徑2、3、4與與途徑途徑1等效嗎？等效嗎？ 結(jié)論結(jié)論： 恒溫恒容恒溫恒容條件下條件下對于對于反應前后氣體分子反應前后氣體分子數(shù)數(shù)不變不變的可逆

9、反應的可逆反應, ,若改變起始加入情況，若改變起始加入情況，只要通過可逆反應的化學計量數(shù)換算成同一只要通過可逆反應的化學計量數(shù)換算成同一邊物質(zhì)的邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比物質(zhì)的量之比與原平衡與原平衡起始加入量起始加入量相同，則二平衡等效。相同，則二平衡等效。恒溫恒容：恒溫恒容：等效平衡建成條件等效平衡建成條件H2(g) + Br2(g) 2HBr(g)1mol2mol01-a mol2-a mola molx moly mol z mol(x+z/2)mol(y+z/2) mol 0滿足的關系為：(x+z/2):(y+z/2)=1:2即：4x+z=2y極值轉(zhuǎn)化極值轉(zhuǎn)化平衡時，平衡時，HBr的物質(zhì)的量

10、：的物質(zhì)的量：H2起始量為起始量為1mol時時HBr的平衡量為的平衡量為a mol，H2的起始量為的起始量為(x+z/2)mol時，時，HBr的平衡量為的平衡量為(x+z/2)a mol，即，即(y-x)a mol。A【例2】 恒溫恒容恒溫恒容 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)v途徑途徑1起始起始 2mol 1mol 0v途徑途徑2起始起始 4 mol 2 mol 0等效平衡建成條件的探究三等效平衡建成條件的探究三壓途徑途徑1 1和和2 2是否為等效平衡？是否為等效平衡？2molSO21molO21450 1L2molSO21molO2450 1L2molSO21molO22450

11、1L2molSO2 1molO22molSO2 1molO24molSO22molO22450 1L恒溫恒壓恒溫恒壓 ：H2(g) I2(g) 2HI(g)途徑途徑1起始起始 2 mol 1mol 0途徑途徑2起始起始 4mol 2mol 0途徑途徑1 1和和2 2是否為等效平衡？是否為等效平衡？2mol H21mol I212mol H21mol I22mol H21mol I222mol H2 1mol I22mol H2 1mol I24mol H22mol I22 結(jié)論結(jié)論： 恒溫恒壓恒溫恒壓條件下條件下若改變起始加入情況，若改變起始加入情況，只要通過可逆反應的化學計量數(shù)換算成同一只要

12、通過可逆反應的化學計量數(shù)換算成同一邊物質(zhì)的邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比物質(zhì)的量之比與與起始加入量起始加入量相同，相同，則兩平衡等效。則兩平衡等效。N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)1mol3mol0 x moly mol z molx+z/2 mol y+3z/2 mol0即即y=3x若若x=0.75 mol，則，則y=3x=2.25 mol與與z無關，為任意值。無關，為任意值?！纠?】起始量起始量1起始量起始量2極限轉(zhuǎn)化量z為任意值。為任意值。恒壓時：滿足的關系為：(x+z/2):(y+3z/2)=1:3即即x=0，y=0，z=2；X，y，z滿足的關系：滿足的關系：2x+z=2，2x+3

13、z=6若若x=0.75， z= 0.5，y=2.25。恒恒容容時：滿足的關系為：時：滿足的關系為：(x+z/2)=1，(y+3z/2)=3應用應用4.4.在一恒容的容器中充入在一恒容的容器中充入2 mol A2 mol A和和1 mol 1 mol B B，發(fā)生反應，發(fā)生反應2 A(g) + B(g) 2 A(g) + B(g) x x C(g) C(g)，達到平衡，達到平衡后，后，C C的體積分數(shù)為的體積分數(shù)為W%W%。若維持容器中的容積和。若維持容器中的容積和溫度不變，按起始物質(zhì)的量：溫度不變，按起始物質(zhì)的量：A A為為0.6 mol0.6 mol，B B為為0.3 mol0.3 mol，

14、C C為為1.4 mol1.4 mol充入容器，達到平衡后，充入容器，達到平衡后，C C的體積分數(shù)仍為的體積分數(shù)仍為W%W%，則，則x x的值為的值為 （ ） A A只能為只能為2 B2 B只能為只能為3 3 C C可能是可能是2 2，也可能是，也可能是3 3 D D無法確定無法確定C C1mol PCl51mol PCl51L1L1molPCl51 1L1mol PCl51mol PCl52mol PCl53 1L應用應用1B應用應用7 在一定溫度下把在一定溫度下把2mol SO2和和1mol O2通入通入一個定容的密閉容器里發(fā)生反應一個定容的密閉容器里發(fā)生反應2SO2 + O2 2SO3，

15、當此反應進行到一定程度時，反應混和物就處于平衡當此反應進行到一定程度時，反應混和物就處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)在該容器中維持溫度不變，今狀態(tài)?，F(xiàn)在該容器中維持溫度不變，今a、b、c分別代分別代表初始加入的表初始加入的SO2、O2和和SO3的物質(zhì)的量，如果的物質(zhì)的量，如果a、b、c取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的相互關系，才能取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的相互關系，才能保證達到平衡時反應混和物中三種氣體的百分含量仍保證達到平衡時反應混和物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡時的完全相同，請?zhí)顚懴铝锌瞻祝焊鲜銎胶鈺r的完全相同，請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?1)若若a = 0，b = 0，則，則c = 。(2)若若a =

16、 0.5 mol，則，則b = 和和c = 。(3)a、b、c取值必須滿足的一般條件是取值必須滿足的一般條件是 、 。（請用兩個方程式表示，其中一個只含（請用兩個方程式表示，其中一個只含a、c，另一個，另一個方程中含方程中含b、c。）。） 2 mol1.5 mol0.25 mol a+c=22b+c=2條件條件等效條件等效條件結(jié)果結(jié)果恒溫恒容恒溫恒容(n(g)0) 恒溫恒容恒溫恒容(n(g)=0) 恒溫恒壓恒溫恒壓 等效平衡小結(jié)等效平衡小結(jié)投料換算成相投料換算成相同物質(zhì)表示時同物質(zhì)表示時物質(zhì)的物質(zhì)的量量相同相同兩平衡各組分百分含兩平衡各組分百分含量均相同（量均相同（n、c相同）相同） 投料換算

17、成相同投料換算成相同物質(zhì)表示時物質(zhì)物質(zhì)表示時物質(zhì)的量的量成比例成比例兩平衡各組分百分兩平衡各組分百分含量相同，（含量相同，（n、c按比例變化按比例變化 ）投料換算成相同投料換算成相同物質(zhì)表示時物質(zhì)物質(zhì)表示時物質(zhì)的量的量成比例成比例兩平衡各組分百分含兩平衡各組分百分含量相同，（量相同，（c相同，相同，n按比例變化）按比例變化）應用2應用5 AB應用6 BA 練習練習1 有一個固定體積的密閉容器中，加入有一個固定體積的密閉容器中，加入2molA和和1molB發(fā)生反應，發(fā)生反應，2A(g) + B(g) 3C(g) + D(g)達到平衡達到平衡時，時，C的濃度為的濃度為Wmol/L，若維持容器體積和

18、溫度不變，若維持容器體積和溫度不變，按下列四種方法改變起始物質(zhì)，達平衡時按下列四種方法改變起始物質(zhì)，達平衡時C的濃度仍為的濃度仍為Wmol/L的是（的是（ ）A4mol A + 2mol B B2mol A + 1mol B + 3mol C + 1mol D C3mol C + 1mol D +1mol B D3mol C + 1mol D E、1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD (2+2)molA+(1+1)molB2molA +(1+1)molB2molA+1molB(1+1)molA+(0.5+0.5)molBDE例、在一個盛有催化劑容積可變的密閉容器中，保持一

19、定的溫度例、在一個盛有催化劑容積可變的密閉容器中，保持一定的溫度和壓強，進行以下反應：和壓強，進行以下反應：N2+3H2 2NH3。已知加入。已知加入1molN2和和4mol H2時，達到平衡后生成時，達到平衡后生成amolNH3。有恒溫恒壓下欲保持平有恒溫恒壓下欲保持平衡時各組分的體積分數(shù)不變。填寫下列空白：（恒溫恒壓）衡時各組分的體積分數(shù)不變。填寫下列空白：（恒溫恒壓）等效平衡問題等效平衡問題1.5a00.52g-8m(g-3m)a2 2、在固定體積的密閉容器內(nèi)，加入、在固定體積的密閉容器內(nèi)，加入2mol A2mol A、1mol B1mol B，發(fā)生反應：，發(fā)生反應：A(A(氣氣)+B(

20、)+B(氣氣) 2C() 2C(氣氣) )達達 到平衡時，到平衡時，C C的質(zhì)量分數(shù)為的質(zhì)量分數(shù)為WW。在相同。在相同(T(T、V)V)條件下，按下列情況充入物質(zhì)達到平衡時條件下，按下列情況充入物質(zhì)達到平衡時C C的質(zhì)量分數(shù)仍為的質(zhì)量分數(shù)仍為WW的是的是 A.2mol C A.2mol C B.3mol C B.3mol C C.4mol A C.4mol A、2mol B 2mol B D.1mol A D.1mol A、2mol C2mol CCDN2 + 3H2 2NH3mgxm+ x/2g +3x/20:m+ x/2g +3x/2= 1:4g +3x/2= 4m+ 2xg - 4m=x/2x=2g-8mm+ x/2= m+ x/2m+ (2g-8m)/2=g - 3m例題分析例題分析在一定溫度下保持壓強相等的密閉容器中，充入在一定溫度下保持壓強相等的密閉容器中，充入1molA、2molB發(fā)生發(fā)生A+B 2C+D，達到平衡時，達到平衡時A的含量為的含量為w，下列物質(zhì)組合充入該容器中，下列物質(zhì)組合充入該容器中，A的的含量仍為含量仍為w的是（的是（ ）A. 2molC+1molDB. 1molB+2molC+1molDC. 1molA+1m