高中化學(xué) 專題2 第三單元 第3課時 化學(xué)平衡圖像、等效平衡學(xué)案 蘇教版選修4.doc

第3課時化學(xué)平衡圖像、等效平衡學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡典型圖像，學(xué)會化學(xué)平衡圖像題的分析解答方法。2.知道等效平衡的含義，學(xué)會等效平衡的分析判斷方法。1對于n2(g)3h2(g)2nh3(g)h0(1)增大c(n2)，平衡向正反應(yīng)方向移動，n2的轉(zhuǎn)化率減小，h2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，n2、h2的轉(zhuǎn)化率增大，n2、h2的百分含量減小，nh3的百分含量增大。(3)升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，n2、h2的轉(zhuǎn)化率減小，n2、h2的百分含量增大，nh3的百分含量減小。2密閉容器中的反應(yīng)：n2(g)3h2(g)2nh3(g)。在溫度為500 k、壓強為30 mpa情況下，n(nh3)、n(h2)和n(n2)隨時間變化的關(guān)系如右圖所示：請你讀圖回答問題：(1)圖像中屬于氫氣物質(zhì)的量隨時間變化的曲線是_(填“”、“”或“”)。(2)關(guān)于t2時刻的說法正確的是_(填字母序號，下同)。at2時該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)bt2時和代表的物質(zhì)反應(yīng)速率相同ct2時氫氣、氮氣與氨氣的反應(yīng)速率之比為312dt2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_。a673 k b273 k c373 k d1 073 k答案(1)(2)cd(3)a探究點一化學(xué)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：(1)橫坐標(biāo)表示反應(yīng)過程中時間變化，縱坐標(biāo)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(xué)方程式是3a(g)b(g)2c(g)。(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，表示反應(yīng)達平衡(2 min)時的正反應(yīng)速率是0.15_moll1min1。2在化學(xué)平衡圖像中，包括縱坐標(biāo)、橫坐標(biāo)和曲線所表示的意義共三個量。確定橫坐標(biāo)所表示的量后，討論縱坐標(biāo)與曲線的關(guān)系；或者確定縱坐標(biāo)所表示的量，討論橫坐標(biāo)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)bb(g)cc(g)在不同溫度下(t1t2)，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：(1)t1為一條等溫線，隨著壓強的增大，c%減小，化學(xué)平衡逆向移動，abt1，溫度升高，c%(c的含量)的變化是減小，化學(xué)平衡逆向移動，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。(2)圖2中，壓強p1、p2的大小關(guān)系是p1p2，壓強增大，c%(c的含量)的變化是減小，化學(xué)平衡逆向移動，abc。歸納總結(jié)化學(xué)平衡圖像題的分析解答方法(1)無論是反應(yīng)速率圖像還是平衡圖像，都要清楚縱、橫坐標(biāo)的含義，都要與化學(xué)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?。欢磛正、v逆的相對大??；三看化學(xué)平衡移動的方向。(3)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)ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)，在轉(zhuǎn)化率時間曲線中，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(xué)活用1下列各圖中，表示2a(g)b(g)2c(g)(正反應(yīng)放熱)這個可逆反應(yīng)的正確圖像為()答案a解析隨著溫度的升高，化學(xué)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?jǐn)?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?jǐn)?shù)不變。探究點二等效平衡化學(xué)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(xué)平衡時，同種物質(zhì)的百分含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?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)h2o(g)co2(g)h2(g) 2 mol 2 mol 0 mol 0 mol 0 mol 0 mol 4 mol 4 mol 4 mol 4 mol 2 mol 2 mol 1 mol 2 mol 1 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，而成比例的增加反應(yīng)物，相當(dāng)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)3h2(g)2nh3(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，而成比例的增加反應(yīng)物，相當(dāng)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)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?；顚W(xué)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)b(g)3c(g)d(g)，達到平衡時，c的濃度為n moll1。(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n moll1的是_(填字母序號，下同)。a4 mol a2 mol bb2 mol a1 mol b3 mol c1 mol dc3 mol a1 mol bd3 mol c1 mol de1 mol a0.5 mol b1.5 mol c0.5 mol d(2)c的濃度大于n moll1的是_。(3)將可逆反應(yīng)中a(g)改為a(s)，則c的濃度仍為n moll1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 moll1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，則為比例相同即可建立相同的平衡狀態(tài)。(1)化學(xué)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。1下列各圖是溫度(或壓強)對2a(s)2b(g)2c(g)d(g)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逆都增大，且v正v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在容積可變的密閉容器中存在如下反應(yīng)：co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)h0，下列分析中不正確的是()a圖研究的是t0時升高溫度對反應(yīng)速率的影響b圖研究的是t0時增大壓強(縮小容積)或使用催化劑對反應(yīng)速率的影響c圖研究的是催化劑對化學(xué)平衡的影響，且甲使用了催化劑d圖研究的是溫度對化學(xué)平衡的影響，且乙的溫度較高答案c解析本題考查的是對化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡圖像的認(rèn)識，難度一般。由于這是一個體積不變的放熱反應(yīng)，所以t0時溫度升高，平衡向左移動，此時逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，a正確；該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng)，增大壓強，可同等程度地加快正、逆反應(yīng)速率，平衡不移動，使用催化劑，不影響平衡，但反應(yīng)速率加快，b正確；如果圖中考慮的是使用催化劑的話，則由圖可知乙條件下先達到平衡，所以應(yīng)該是乙使用了催化劑且平衡時甲、乙兩條件下的co轉(zhuǎn)化率應(yīng)相等，c錯誤；如果圖研究的是溫度對平衡的影響，同樣應(yīng)該是乙條件下溫度高于甲條件，那么從甲升溫到乙，平衡向左移動，co的轉(zhuǎn)化率下降，d正確。3一定溫度下在密閉容器內(nèi)進行著某一反應(yīng)，x氣體、y氣體的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時間變化的曲線如圖。下列敘述中正確的是()a反應(yīng)的化學(xué)方程式為5yxbt1時，y的濃度是x濃度的1.5倍ct2時，正、逆反應(yīng)速率相等dt3時，逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率答案b解析從圖像可以看出，t2時刻x、y兩物質(zhì)的物質(zhì)的量相等，而不是反應(yīng)速率相等，故c不正確；t3時，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，所以正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，故d不正確；反應(yīng)開始時y物質(zhì)為10 mol，x物質(zhì)為2 mol，達到平衡時y減少了7 mol，x增多了3 mol，因此反應(yīng)方程式應(yīng)該是7y3x，故a不正確。4由某可逆反應(yīng)繪出圖像如圖所示，縱坐標(biāo)為生成物在平衡混合物中的百分含量，下列對該反應(yīng)的判斷不正確的是()a反應(yīng)物中可能含有氣體b生成物中一定有氣體c正反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)d正反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)答案c解析隨著溫度的升高，生成物的含量增加，即溫度升高，平衡右移，所以該反應(yīng)一定為吸熱反應(yīng)；由圖示可知，壓強越大，生成物的含量越小，說明化學(xué)方程式中，氣體生成物的系數(shù)之和大于氣體反應(yīng)物的系數(shù)之和。5恒溫、恒壓下，在一個容積可變的容器中發(fā)生如下反應(yīng)：a(g)b(g)c(g)(1)若開始時放入1 mol a和1 mol b，達到平衡后，生成a mol c，這時a的物質(zhì)的量為_mol。(2)若開始時放入3 mol a和3 mol b，達到平衡后，生成c的物質(zhì)的量為_mol。答案(1)(1a)(2)3a解析(1)由反應(yīng)a(g)b(g)c(g)知，反應(yīng)達平衡后，若有a mol c生成，則必有a mol a消耗，此時a剩余的物質(zhì)的量為(1a) mol。(2)在恒溫、恒壓下，若投放3 mol a和3 mol b，則所占有的體積為(1)中的3倍。由于a、b的投放比例與(1)相同，故平衡時與(1)等效，故c的物質(zhì)的量為3a mol。基礎(chǔ)過關(guān)一、速率時間圖像1.制取水煤氣的反應(yīng)為c(s)h2o(g)co(g)h2(g)h0；在一定條件下達化學(xué)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)h2(g)i2(g)2hi(g)ht2，且溫度越高，b%越大，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 moll1，同時a為0.3 moll1，b為0.1 moll1，各種物質(zhì)的平衡濃度與圖像()完全相同，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)n(g)r(g)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，t1t2，p10，在溫度為t1、t2時，平衡體系中no2的體積分?jǐn)?shù)隨壓強變化的曲線如圖所示。下列說法正確的是()aa、c兩點的反應(yīng)速率：acba、c兩點氣體的顏色：a淺，c深c由狀態(tài)b到狀態(tài)a，可以用加熱的方法da、c兩點氣體的平均相對分子質(zhì)量：ac答案c解析選項a，在其他條件不變時，壓強越大反應(yīng)速率越大，達到化學(xué)平衡的時間越短，因p2p1，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，no2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，no2的體積分?jǐn)?shù)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，生成no2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)氣體的平均相對分子質(zhì)量，a點氣體的平均相對分子質(zhì)量小于c點的。7有一化學(xué)平衡ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)，如圖表示的是a的轉(zhuǎn)化率與壓強、溫度的關(guān)系。下列敘述正確的是()a正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；mnpqb正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；mnpqc正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；mnpq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t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mnpq。四、多圖像綜合應(yīng)用8可逆反應(yīng)aa(g)bb(g)cc(g)dd(g)h，同時符合下列兩圖中各曲線的是()aabcdt1t2h0babcdt1t2h0cabt2h0dabcdt1t2ht1，t2t1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)，hv逆，說明平衡向正反應(yīng)方向移動，則該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，abcd，b對。9t 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x、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t1和t2時，y的體積百分含量與時間的關(guān)系如圖2所示。則下列結(jié)論錯誤的是()a容器中發(fā)生的反應(yīng)可表示為3x(g)y(g)2z(g)b保持其他條件不變，升高溫度，x的轉(zhuǎn)化率增大c反應(yīng)進行的前4 min內(nèi)，用x表示的反應(yīng)速率v(x)0.075 moll1min1d若改變反應(yīng)條件，使反應(yīng)進程如圖3所示，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(xué)平衡原理。解答時要對3個圖像進行分析，找出與化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)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(dāng)消耗0.6 mol x、0.2 mol y時生成0.4 mol z，故有0.6x(g)0.2y(g)0.4z(g)，即3x(g)y(g)2z(g)；選項b，根據(jù)圖2，t2t1，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)0.1 moll1min1；選項d，根據(jù)圖3，達平衡需要的時間比圖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)3h2(g)2nh3(g)hp2，增大壓強平衡正向移動，nh3的體積分?jǐn)?shù)增加，a錯；b項，h丙甲 b乙丁甲丙c丁乙丙甲 d丁丙乙甲答案a解析把各組物質(zhì)進行極端轉(zhuǎn)化，均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，則 co2(g)h2(g)co(g)h2o(g)甲： a mol a mol 0 mol 0 mol乙： 2a mol a mol 0 mol 0 mol極端轉(zhuǎn)化后的丙：a mol a mol 0 mol 0 mol極端轉(zhuǎn)化后的?。?a mol a mol 0 mol 0 mol因此甲與丙、乙與丁分別為等效平衡，因此平衡時n(co)：乙丁，丙甲。比較甲和乙，乙可看作在甲的基礎(chǔ)上增大了co2的濃度，平衡右移，因此n(co)增大，所以n(co)：乙丁丙甲。能力提升12二甲醚是一種重要的清潔燃料，可以通過ch3oh分子間脫水制得：2ch3oh(g)ch3och3(g)h2o(g)h23.5 kjmol1。在t1 ，恒容密閉容器中建立上述平衡，體系中各組分濃度隨時間變化如圖所示。(1)該條件下反應(yīng)平衡常數(shù)表達式k_。在t1 時，反應(yīng)的平衡常數(shù)為_。(2)相同條件下，若改變起始濃度，某時刻各組分濃度依次為c(ch3oh)0.4 moll1、c(h2o)0.6 moll1、c(ch3