等效平衡【 知識(shí)精講+備課精思+拓展提升 】 高二化學(xué) 課件（人教版2019選擇性必修1）

新教材第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡化學(xué)平衡第二節(jié)第6課時(shí)等效平衡學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握等效平衡的的概念3.運(yùn)用等效平衡解決一些實(shí)際問(wèn)題２.理解幾種類型的等效平衡及分析方法化學(xué)平衡狀態(tài)建立的途徑：溫故知新

1.先加入反應(yīng)物，從正反應(yīng)方向開始，可以建立化學(xué)平衡狀態(tài)。

2.若先加入適量生成物，從逆反應(yīng)方向開始，也可以建立同樣的化學(xué)平衡狀態(tài)。

3.若同時(shí)加入適量反應(yīng)物與生成物，從中間狀態(tài)開始，一定也可以建立同樣的的化學(xué)平衡狀態(tài)。起始C(mol/L)210①2SO2+O22SO3

②2SO2+O22SO3002資料卡片起始濃度相當(dāng)2molSO21molO22molSO3反應(yīng)的起始狀態(tài)不同，最后卻達(dá)到相同的平衡狀態(tài)一定溫度時(shí)，在1L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：平衡C(mol/L)0.80.41.20.80.41.2相當(dāng)于2molSO21molO2開始2molSO3開始SO2a%O2b%SO3c%平衡狀態(tài)2SO2+O2

2SO3

恒溫恒容“等效平衡”(一)等效平衡的概念(3)兩平衡等效的標(biāo)志：達(dá)到平衡時(shí)，各組分的含量（物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)等）均對(duì)應(yīng)相等。但各組分的物質(zhì)的量、濃度可能不同，他們成倍數(shù)關(guān)系。對(duì)同一可逆反應(yīng)，在相同的條件下，只是起始時(shí)加入物質(zhì)的情況不同，但通過(guò)不同的途徑，達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，反應(yīng)混合物中同種物質(zhì)的百分含量均相同，這樣的平衡稱為等效平衡。（1）相同條件：恒溫、恒容或恒溫、恒壓（2）不同途徑：①正向建立：只加反應(yīng)物；②逆向建立：只加生成物；③中間建立：反應(yīng)物、生成物同時(shí)加入；④分批加入：反應(yīng)一段時(shí)間再投料。2molSO21molO2開始2molSO3開始SO2a%O2b%SO3c%平衡狀態(tài)1molSO20.5molO21molSO3?2SO2+O2

2SO3

科學(xué)探索1恒溫恒容非等體積的反應(yīng)2molSO21molO2開始SO2a%O2b%SO3c%平衡狀態(tài)SO2a%O2b%SO3c%平衡狀態(tài)2molSO3開始SO2a%O2b%SO3c%平衡狀態(tài)相當(dāng)于開始加1molSO2、0.5molO2和1molSO32SO2+O2

2SO3

理解：恒溫恒容下，非等體積的反應(yīng)1molSO20.5molO21molSO3取其一半取其一半2molSO21molO2開始SO2a%O2b%SO3c%平衡狀態(tài)SO2a%O2b%SO3c%平衡狀態(tài)2molSO3開始SO2a%O2b%SO3c%平衡狀態(tài)相當(dāng)于開始加入0.5molSO2、0.25molO2和1.5molSO32SO2+O2

2SO3

科學(xué)探索恒溫恒容過(guò)程取其1/40.5molSO20.25molO2取其3/41.5molSO3二、等效平衡的三種情況和判斷方法判斷方法：特點(diǎn)：兩次平衡時(shí)各組分百分量、n、c均相同情況1、恒溫恒容條件下非等體積的反應(yīng)TV

一定2SO2+O22SO3非等體積的反應(yīng)：例如：即“一模一樣”，絕對(duì)等效N2+3H22NH3一邊歸零后，等于起始量，即“等量”加料時(shí)平衡等效

把不同的起始狀態(tài)，通過(guò)化學(xué)方程式中的計(jì)量數(shù)，換算成同一邊物質(zhì)(反應(yīng)物一邊或生成物一邊)，如果各反應(yīng)物或生成物的________相等，則是等效平衡。物質(zhì)的量平衡時(shí)(mol)：xyz平衡時(shí)體積分?jǐn)?shù)：a%b%c%

2SO2+O2

2SO3

若起始(mol)：4202molSO2

1molO22molSO2

1molO2SO2a%O2b%SO3c%理解：恒溫恒容下，SO2a%O2b%SO3c%SO2a%O2b%SO3c%加壓非等體積的反應(yīng)不等量加料平衡不等效（此為放縮法）4molSO2

2molO2開始SO2<a%O2<b%SO3>c%平衡狀態(tài)起始(mol)：2102molSO2

1molO2開始平衡狀態(tài)SO2a%O2b%SO3c%TV

一定N2+3H22NH3起始(mol)：230非等體積的反應(yīng)：②起始(mol)：102①“等量”加料時(shí)平衡等效一邊“歸零”后：01+10+3③起始(mol)：1.5

1.5101.5+0.51.5+1.5④起始(mol)：x

yz

0等于起始量：一邊“歸零”后：

=2，

=3時(shí)，①④平衡時(shí)等效一邊“歸零”后：=2=3換換換理解：230230平衡(mol)：ABC平衡體積分?jǐn)?shù)：a%b%c%

(2+2)molA+(1+1)molB2molA+(1+1)molB2molA+1molB(1+1)molA+(0.5+0.5)molBDE恒溫恒容2.在一定的溫度下，把2molSO2和1molO2通入一定容積的密閉容器里，發(fā)生如下反應(yīng)：2SO2

+O2

2SO3,當(dāng)此反應(yīng)進(jìn)行到一定的程度時(shí)，反應(yīng)混合物就處于化學(xué)平衡狀態(tài)。現(xiàn)在該容器中，維持溫度不變，令a、b、c分別代表初始加入的SO2、O2、和SO3的物質(zhì)的量(mol)。如果a、b、c取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的相互關(guān)系，才能保證達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡時(shí)的完全相同。請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?1)若a=0、b=0，則c=

，(2)若a=0.5，則b=

，c=

，(3)a、b、c取值必須滿足一般的條件是(用兩個(gè)方程式表示，其中一個(gè)只含a和c，另一個(gè)只含b和c)

，

。20.251.5a+c=2

b+c/2=1

①I21mol

H21mol

HI

0mol

是否為同一平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)T、V不變

③I2

0mol

H2

0mol

HI

2mol

②I22mol

H22mol

HI

0mol

④I20mol

H20mol

HI

4mol

以上2種情況中達(dá)到平衡后，I2、H2、HI的組成百分比是否一定相同的？H2(g)+I2(g)

2HI(g)相同，它們是等效平衡①③為相同的平衡狀態(tài)②④為相同的平衡狀態(tài)問(wèn)題：兩次平衡時(shí)各組分百分量相同，但是n、c成倍數(shù)關(guān)系科學(xué)探索2二、等效平衡的三種類別和判斷方法判斷方法：特點(diǎn)：情況2、恒溫恒容條件下等體積的反應(yīng)TV

一定等體積的反應(yīng)：例如：改變起始加入情況，若“一邊歸零”之后，對(duì)應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，則二平衡等效。即“物質(zhì)成比例”，相對(duì)等效“等比”加料時(shí)平衡等效H2(g)+I2(g)

2HI(g)兩次平衡時(shí)各組分百分量相同，n、c同比例變化TV

一定起始(mol)：120平衡(mol)：ABC平衡體積分?jǐn)?shù)：a%b%c%等體積的反應(yīng)：②起始(mol)：012①“等比”加料時(shí)平衡等效一邊“歸零”后：00+11+1③起始(mol)：1.5

3.5101.5+0.53.5+0.5④起始(mol)：x

yz

0等于起始量之比：一邊“歸零”后：

)=1:2時(shí)，①④平衡時(shí)等效一邊“歸零”后：換換換理解：H2(g)+I2(g)

2HI(g)1：2：①②平衡時(shí)“一模一樣”①③平衡時(shí)各物質(zhì)百分含量相等，物質(zhì)的量、濃度等成2倍關(guān)系2:43.在一固定容積的密閉容器中充入2molA和1molB，發(fā)生反應(yīng)：2A(氣)+B(氣)xC(氣),達(dá)到平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)為W%。若維持容器體積和溫度不變，按0.6molA、0.3molB和1.4molC為起始物質(zhì)，達(dá)到平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)仍為W%，則x值為A、1B、2C、3D、4BC(2)若反應(yīng)前后氣體體積不相等，要保持C的體積分?jǐn)?shù)不變，兩種情況的起始量必須相等，1.4molC必須轉(zhuǎn)化為1.4molA和0.7molB，所以x=2成立。此種情況是等同平衡，也一定等效。解析：2A(氣)+B(氣)

3C(氣)(1)若反應(yīng)前后氣體體積不變，則x=3，①起始(mol)：210②起始(mol)：0.60.31.4C完全轉(zhuǎn)化成A和B生成的量之比等于2：1，所以x=3成立。此種情況是等效平衡而不等同。二、等效平衡的三種類別和判斷方法特點(diǎn)：情況3、恒溫恒壓條件下的可逆反應(yīng)即“物質(zhì)的量成比例”，相對(duì)等效“等比”加料時(shí)平衡等效TP一定此時(shí)，不管什么樣的可逆反應(yīng)，兩次平衡時(shí)各組分百分量、c

相同，n同比例變化2SO2+O2

2SO3

起始(mol)：210平衡(mol)：xyz平衡時(shí)體積分?jǐn)?shù):

a%b%c%

開始SO2a%O2b%SO3c%平衡狀態(tài)2molSO2

1molO2若起始(mol)：4202molSO2

1molO22molSO2

1molO2SO2a%O2b%SO3c%SO2a%O2b%SO3c%4molSO2

2molO2SO2a%O2b%SO3c%理解：恒溫恒壓下，按等比加料形成等效平衡4.在一個(gè)的密閉容器中，加入2molA和1molB，發(fā)生下述反應(yīng)：

達(dá)到平衡時(shí)，C的濃度為1.2mol/L,C的體積分?jǐn)?shù)為a%。若維持容器的壓強(qiáng)和溫度不變，按下列配比作為起始物質(zhì)，達(dá)到平衡后，C的濃度仍是1.2mol/L（或C的體積分?jǐn)?shù)仍是a%）的是A、3molC+1molDB、1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molDC、1molA+0.5molB+1.5molCD、4molA+2molBA

B

D總結(jié)等效平衡的條件:m+n≠p+q：“等量”加料時(shí)平衡等效m+n=p+q：“等比”加料時(shí)平衡等效1、如果恒溫恒容(TV固定)：2、如果恒溫恒壓(TP固定)“等比”加料時(shí)平衡等效等效平衡問(wèn)題mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)等效類型全等效平衡相似等效平衡相似等效平衡條件恒溫恒容恒溫恒容恒溫恒壓反應(yīng)的特點(diǎn)體積不相等的可逆反應(yīng)體積相等的可逆反應(yīng)任何可逆反應(yīng)起始投料平衡特點(diǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同相同相同濃度相同成比例相同(氣體)物質(zhì)的量相同成比例成比例“等量”投料“等比”投料“等比”投料1.A、B兩容器，A容器容積固定，B容器容積可變。一定溫度下，在A中加入2molN2和3molH2，當(dāng)

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，生成的NH3的物質(zhì)的量為m。相同溫度下，保持B的容積為A的一半，并加1molNH3，當(dāng)B中反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，要使B中各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與上述A容器中達(dá)到平衡時(shí)相同，則起始時(shí)應(yīng)加入

molN2和

molH2AB0.501molNH32molN23molH2？molN2？molH2VV/2A2molN23molH21molN21.5molH2恒溫恒容非等體積的反應(yīng)，“等量”加料時(shí)平衡等效(B與此容器相當(dāng))2.恒溫恒壓下，在一個(gè)可變?nèi)莘e的容器中發(fā)生如下反應(yīng)：

A(g)+B(g)C(g)(1)若開始時(shí)放入1molA和1molB，達(dá)到平衡后，生成amolC，這時(shí)A的物質(zhì)的量為

mol。(2)若開始時(shí)放入3molA和3molB，到達(dá)平衡后，生成C的物質(zhì)的量為

mol(3)若開始時(shí)放入xmolA、2molB和1molC，到達(dá)平衡后，C的物質(zhì)的量是3amol，x=

mol.(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC，待再次到達(dá)平衡后，C的物質(zhì)的量是

mol.1-a3a26a3.恒溫恒壓下，在一個(gè)可變?nèi)莘e的容器中發(fā)生如下反應(yīng)：

H2(g)+Br2(g)2HBr(g)已知加入1molH2和2molBr2時(shí)，達(dá)到平衡后，生成amolHBr，(見下表“已知”項(xiàng))。在相同的條件下，改變起始加入情況，填寫表中空白：編號(hào)

起始狀態(tài)(mol)平衡時(shí)HBr物質(zhì)的量(mol)H2Br2HBr已知120a(1)240(2)10.5a2a00.54.在2L的密閉容器中，加入2molA和1molB，發(fā)生反應(yīng)2A(g)+B(g)2C(g)+D(s)，達(dá)平衡時(shí)，C的濃度為0.4mol/L，若維持容器的體積和溫度不變，加入0.2molA、0.1molB和一定量的C、D，達(dá)到平衡時(shí)，C的濃度仍為0.4mol/L，則C和D的起始物質(zhì)的量應(yīng)分別滿足：

。n(C)=1.8moln(D)≥0.5mol2mol

1mol

0mol0mol平衡:1.20.60.80.42A(g)+B(g)2C(g)+D(s)起始：解析：0.20.1n(C)n(D)根據(jù)“等量加料”平衡等效，可推n(C)=1.8mol，n(D)=0.9mol但是D為固體，而且平衡時(shí)剩余0.4mol,抽走D物質(zhì)，不影響平衡，所以n(D)≥0.5mol利用等效平衡的方法解決不等效平衡的問(wèn)題例1、在相同容積的甲、乙密閉容器中分別充入2mol的SO2和1molO2，使它們?cè)谝欢囟认路磻?yīng)，并達(dá)新平衡：2SO2+O2

2SO3(g)。若甲容器保持體積不變，乙容器保持壓強(qiáng)不變。當(dāng)甲中SO2的轉(zhuǎn)化率為25%時(shí)，乙中SO2的轉(zhuǎn)化率為()A.25%B.大于25%C.小于25%D.無(wú)法判斷Bα(SO2)甲==25%達(dá)平衡達(dá)平衡α(SO2)乙==？壓縮體積，相當(dāng)增大P∴平衡正向移動(dòng)

乙壓強(qiáng)不變,體積必定減小例2、在相同溫度下，有相同體積的甲、乙兩容器，甲容器中充入1gN2和1gH2，乙容器中充入2gN2和2gH2。下列敘述中，錯(cuò)誤的是（）A．化學(xué)反應(yīng)速率：乙＞甲 B．平衡后N2的濃度：乙＞甲C．H2的轉(zhuǎn)化率：乙＞甲 D．平衡混合氣中H2的體積分?jǐn)?shù)：乙＞甲√√Ⅹ√D特別強(qiáng)調(diào)：學(xué)會(huì)畫圖建立模型，設(shè)計(jì)一些等效平衡的中間狀態(tài),再利用平衡移動(dòng)原理來(lái)進(jìn)行求解，是解很多化學(xué)平衡問(wèn)題的常用技巧！利用等效平衡的方法解決不等效平衡的問(wèn)題

若為容積固定的容器，可利用平衡常數(shù)與濃度商的關(guān)系解題2A(g)+B(g)2C(g)n(A)=4n(B)=2n(C)=4n(A)=2n(B)=1n(C)=2n(A)=8n(B)=4n(C)=8保持溫度和壓強(qiáng)不變A．均減半VV/22VB．均加倍4mol

2mol

4molA:2mol

1mol

2molB:8mol

4mol

8mol平衡均不移動(dòng)C.均增加1moln(A)=4n(B)=2n(C)=4Vn(A)=4+1n(B)=2+0.5n(C)=4+1V+V/4n(A)=4-1n(B)=2-0.5n(C)=4-1V-V/4D.均減少1mol2A(g)+B(g)2C(g)保持溫度和壓強(qiáng)不變4mol

2mol

4mol相當(dāng)此時(shí)再抽走0.5molB,平衡逆向移動(dòng)10.51等效平衡V/4n(A)=1n(B)=0.5n(C)=1相當(dāng)此時(shí)再加入0.5molB,平衡正向移動(dòng)

C平衡不移動(dòng)平衡正向移動(dòng)平衡逆向移動(dòng)遷移練習(xí)2．將1moLSO2和1moLO2通入固定容積密閉容器中，在一定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡，平衡時(shí)SO3為0.2moL，此時(shí)若移去0.5moLSO2和0.5moLO2，在同一溫度下反應(yīng)達(dá)到新的平衡時(shí)，SO3的物質(zhì)的量是A．0.2moLB．0.1moLC．小于0.1moLD．大于0.1moL，小于0.2moLC1molSO21molO22SO2+O2

2SO3(g)平衡時(shí)SO3為0.2moL0.5molSO20.5molO2平衡時(shí)SO3為

moL取其一半的量0.5molSO20.5molO20.1恢復(fù)體積平衡時(shí)SO3為

moL?P↓,平衡向體積增大方向移動(dòng)即，逆向移動(dòng)

①反應(yīng)開始時(shí)，B容器中化學(xué)反應(yīng)速率_____A容器中的化學(xué)反應(yīng)速率(填“大于”“小于”或“等于”)；②A容器中X的轉(zhuǎn)化率為____，且B容器中X的轉(zhuǎn)化率____A容器中X的轉(zhuǎn)化率；(填“大于”“小于”或“等于”)；③打開K一段時(shí)間達(dá)到新平衡時(shí)，A的體積為_____(連通管中氣體體積不計(jì))1molXlmo1Y2molX2mo1Y大于40％小于2.6aL3.6aL[感知高考]

【2018高考全國(guó)理綜Ι卷28題】28.(15分)采用N2O5為硝化劑是一種新型綠色硝化技術(shù)，在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。回答下列問(wèn)題：⑴1840年Devil用干燥的氯氣通過(guò)干燥的硝酸銀，得到N2O5，該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是一種氣體，其分子式為

.【解析】（1）氯氣在反應(yīng)中得到電子作氧化劑，硝酸銀中Ag元素、N元素都是最高價(jià)，不會(huì)被氧化，故只有-2價(jià)的氧元素化合價(jià)會(huì)升高，氧化產(chǎn)物是O2；O2⑵F.Daniels等曾利用測(cè)壓法在剛性反應(yīng)器中研究了250C時(shí)N2O5(g)分解反應(yīng):其中NO2二聚為N2O4的反應(yīng)可以迅速達(dá)到平衡。體系的總壓強(qiáng)P隨時(shí)間t的變化如下表所示(t=∞時(shí)，N2O5(g)完全分解)：t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1①已知：2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g)△H=-4.4KJ/mol2NO2(g)=N2O4(g)△H=-55.3KJ/mol則N2O5(g)=2NO2(g)+0.5O2(g)的△H=

KJ/molⅰ÷2－ⅱ即得到N2O5(g)＝2NO2(g)+1/2O2(g)?、⑺裕骸鱄＝(-4.4÷2+55.3)KJ/mol=＋53.1kJ/mol＋53.1【解析】[感知高考]

【2018高考全國(guó)理綜Ι卷28題】t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1②研究表明，N2O5(g)分解的速率v=2×10-3×PN2O5(kPa/min)。t=62min時(shí)，測(cè)得體系PO2=2.9kPa,則此時(shí)PN2O5=

kPa，v=

kPa/min)阿伏加德羅定律推論：同T同V時(shí)，氣體壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比關(guān)鍵：[感知高考]

【2018高考全國(guó)理綜Ι卷28題】⑵F.Daniels等曾利用測(cè)壓法在剛性反應(yīng)器中研究了250C時(shí)N2O5(g)分解反應(yīng):其中NO2二聚為N2O4的反應(yīng)可以迅速達(dá)到平衡。體系的總壓強(qiáng)P隨時(shí)間t的變化如下表所示(t=∞時(shí)，N2O5(g)完全分解)：t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1②研究表明，N2O5(g)分解的速率v=2×10-3×PN2O5(kPa/min)。t=62min時(shí)，測(cè)得體系PO2=2.9kPa,則此時(shí)PN2O5=

kPa，v=

kPa/min)2N2O5(g)4NO2(g)+O2起始?jí)簭?qiáng)(kPa):同T同V時(shí)，氣體壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比【解析②】35.8000--62min內(nèi)變化壓強(qiáng)(kPa):5.82.962min壓強(qiáng)(kPa)：30.02.930.0V

=2×10-3×PN2O56.0×10-2=2×10-3×30.0=6.0×10-2(kPa·min-1)[感知高考]

【2018高考全國(guó)理綜Ι卷28題】⑵F.Daniels等曾利用測(cè)壓法在剛性反應(yīng)器中研究了250C時(shí)N2O5(g)分解反應(yīng):其中NO2二聚為N2O4的反應(yīng)可以迅速達(dá)到平衡。體系的總壓強(qiáng)P隨時(shí)間t的變化如下表所示(t=∞時(shí)，N2O5(g)完全分解)：t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1③若提高反應(yīng)溫度至350C，則N2O5(g)完全分解后體系壓強(qiáng)P∞(350C)

63.1kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是：

.大于溫度提高，體積不變，總壓強(qiáng)提高；NO2二聚為放熱反應(yīng)，溫度提高，平衡左移，體系物質(zhì)的量增加，總壓強(qiáng)提高。⑵F.Daniels等曾利用測(cè)壓法在剛性反應(yīng)器中研究了250C時(shí)N2O5(g)分解反應(yīng):其中NO2二聚為N2O4的反應(yīng)可以迅速達(dá)到平衡。體系的總壓強(qiáng)P隨時(shí)間t的變化如下表所示(t=∞時(shí)，N2O5(g)完全分解)：t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1④250C時(shí)，N2O4(g)

2NO2(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=

kPa

(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，計(jì)算結(jié)