蘇教版選修四2.3 化學(xué)平衡的移動第3課時版（含解析） 學(xué)案.doc

第3課時等效平衡目標(biāo)要求1.理解等效平衡的概念。2.能夠判斷并建立等效平衡。一、等效平衡的含義在一定條件下(恒溫恒容或恒溫恒壓)，對同一可逆反應(yīng)體系，起始時加入物質(zhì)的物質(zhì)的量不同，而達(dá)到化學(xué)平衡時，同種物質(zhì)的百分含量相同，這樣的平衡稱為等效平衡。二、等效平衡的分類(1)對于恒溫、恒容條件下的體積可變的反應(yīng)如果按方程式中的化學(xué)計(jì)量關(guān)系轉(zhuǎn)化為方程式同一半邊的物質(zhì)，其物質(zhì)的量與對應(yīng)組分的起始加入量相同，則建立的化學(xué)平衡狀態(tài)是等效的。結(jié)果：達(dá)到平衡后，各組分的百分含量及各組分的濃度都是相等的。例如，一定條件下的可逆反應(yīng)：2so2o2催化劑2so3 2 mol 1 mol 0 mol 0 mol 0 mol 2 mol 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol上述三種配比，按方程式的計(jì)量關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，則so2均為2 mol、o2均為1 mol，三者建立的平衡狀態(tài)完全相同。(2)對于恒溫、恒容條件下的體積不變反應(yīng)以及恒溫、恒壓的可逆反應(yīng)(無論體積可變或不變)如果按方程式的化學(xué)計(jì)量關(guān)系轉(zhuǎn)化為方程式同一半邊的物質(zhì)，其物質(zhì)的量比與對應(yīng)組分的起始加入量比相同，則建立的化學(xué)平衡狀態(tài)是等效的。結(jié)果：達(dá)到平衡后，各組分的百分含量相同，但各組分的濃度并不一定相同。例如：h2(g) i2(g)2hi(g) 1 mol 1 mol 0 mol 2 mol 2 mol 1 mol上述兩種配比，按方程式中化學(xué)計(jì)量關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，兩種情況下h2(g)與i2(g)的物質(zhì)的量比均為11，因此上述兩種情況建立的化學(xué)平衡狀態(tài)是等效的。知識點(diǎn)一恒溫、恒容條件下的等效平衡1已知在等溫、等容條件下，有如下可逆反應(yīng)：2a(g)2b(g)3c(g)d(g)。現(xiàn)分別從兩條途徑建立平衡，途徑：a、b的起始濃度均為2 moll1；途徑：c、d的起始濃度分別為6 moll1和2 moll1。下列敘述正確的是()a、兩種途徑最終達(dá)到平衡時，體系內(nèi)混合氣體的濃度相同b、兩種途徑最終達(dá)到平衡時，體系內(nèi)混合氣體的百分組成相同c達(dá)到平衡時，途徑的反應(yīng)速率v1等于途徑的反應(yīng)速率v2d達(dá)到平衡時，途徑混合氣體的密度與途徑混合氣體的密度相等答案b解析該反應(yīng)的條件是在等溫等容條件下，且該反應(yīng)前后氣體體積不變。由于途徑相當(dāng)于a、b的起始濃度均為4 moll1建立平衡體系，故平衡時各組分的體積百分含量應(yīng)與相同，但各組分的濃度以及混合氣體的密度則為的兩倍。2在1 l密閉容器中通入2 mol nh3，在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)：2nh3高溫、高壓催化劑n23h2，達(dá)平衡時，n2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為a%，維持容器的體積和溫度不變，分別通入下列幾組物質(zhì)，達(dá)到平衡時，容器內(nèi)n2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)仍為a%的是()a3 mol h2和1 mol nh3b2 mol nh3和1 mol n2c2 mol n2和3 mol h2d0.1 mol nh3、0.95 mol n2、2.85 mol h2答案d解析由題意可知，是在恒溫恒容下的等效平衡，應(yīng)滿足投料相等，利用極限轉(zhuǎn)化法可將各項(xiàng)中物質(zhì)轉(zhuǎn)化成第一種情況中nh3的物質(zhì)的量來比較：a1 mol nh33 mol h2 b2 mol nh31 mol n2c2 mol nh31 mol n2 d中2 mol nh3，故答案為d。3一定溫度下，在恒容密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：2a(g)b(g)3c(g)，若反應(yīng)開始時充入2 mol a和2 mol b，達(dá)平衡后a的體積分?jǐn)?shù)為a%。其他條件不變時，若按下列四種配比作為起始物質(zhì)，平衡后a的體積分?jǐn)?shù)大于a%的是()2 mol c2 mol a、1 mol b和1 mol he(不參加反應(yīng))1 mol b和1 mol c2 mol a、3 mol b和3 mol ca b c d答案a解析將選項(xiàng)中的各種配比全部轉(zhuǎn)化為起始時a和b的物質(zhì)的量并與題給平衡進(jìn)行對比分析：2a(g)b(g)3c(g)已知 2 2 0 a%a 0 a%b 2 1 0 a%c 0 1時，必然a的體積分?jǐn)?shù)增加，(a)a%，如選項(xiàng)、；當(dāng)n(a)n(b)1時，b的體積分?jǐn)?shù)增加，(a)1，b的物質(zhì)的量小于2 mol；若3a1，b的物質(zhì)的量等于2 mol；若3a丙甲 b乙丁甲丙c丁乙丙甲 d丁丙乙甲答案a解析本題主要考查外界條件對化學(xué)平衡的影響及等效平衡問題。解題時應(yīng)注意該反應(yīng)及反應(yīng)的特點(diǎn)，即反應(yīng)前后氣體體積不變，同時要明確等效平衡的條件。把丙中a mol co和a mol h2o按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)成co2和h2也分別為a mol，則甲與丙是等量等效，則達(dá)平衡時，n(co)應(yīng)相等；把丁中a mol co和a mol h2o按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)成co2和h2，則起始時丁中co2為2a mol、h2為a mol，則與乙等量等效，到達(dá)平衡時n(co)相等。乙與甲相比相當(dāng)于在甲的平衡中又加入了a mol的co2，導(dǎo)致平衡正移，則平衡時n(co)乙n(co)甲，故選a。2對反應(yīng)2no2(g)n2o4(g)，在恒溫的容器中，欲使比值增大，在溫度不變時應(yīng)采取()a體積不變，增加no2的物質(zhì)的量b體積不變，增加n2o4的物質(zhì)的量c使體積擴(kuò)大到原來的2倍d使體積不變充入n2答案c解析體積不變無論是增加no2物質(zhì)的量還是增加n2o4的物質(zhì)的量，從效果上來講，都相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡右移，no2相對含量減小，n2o4相對增多，故a、b錯；c項(xiàng)等效于減小壓強(qiáng)，c正確；需要注意的是b項(xiàng)單從平衡移動角度看，因c(n2o4)變大，使v正n bmm，b選項(xiàng)正確。練方法技巧5一定溫度下，在恒容密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：2a(g)b(g)3c(g)，若反應(yīng)開始時充入2 mol a和2 mol b，達(dá)平衡后a的體積分?jǐn)?shù)為a%。其他條件不變時，若按下列四種配比作為起始物質(zhì)，平衡后a的體積分?jǐn)?shù)小于a%的是()a2 mol cb2 mol a和1 mol bc1 mol b和1 mol cd2 mol a、3 mol b和3 mol c答案c解析由于壓強(qiáng)改變對平衡移動無影響，故平衡后a的體積分?jǐn)?shù)只與起始加入的a、b物質(zhì)的量之比有關(guān)。假設(shè)反應(yīng)都向逆反應(yīng)進(jìn)行到底，按四種配比加入起始物質(zhì)，可等效轉(zhuǎn)換成起始加入a、b的物質(zhì)的量之比為：an(a)n(b)21 bn(a)n(b)21cn(a)n(b)12 dn(a)n(b)11平衡后a的體積分?jǐn)?shù)為a%時，起始加入的a、b物質(zhì)的量之比為11。若平衡后a的體積分?jǐn)?shù)小于a%，則起始加入a、b的物質(zhì)的量之比應(yīng)小于11。點(diǎn)撥：等效平衡問題一般涉及的是氣體參加的反應(yīng)。解決問題時同學(xué)們?nèi)菀壮霈F(xiàn)下面兩個錯誤：(1)忽略了反應(yīng)條件對等效平衡的限制作用。(2)不注意反應(yīng)類型的特殊性，即等體反應(yīng)和非等體反應(yīng)的等效平衡建立的限制條件是不同的。6已知：h2(g)i2(g)2hi(g)h0。有相同容積的定容密閉容器甲和乙，甲中加入h2和i2各0.1 mol，乙中加入hi 0.2 mol，相同溫度下分別達(dá)到平衡。欲使甲中hi的平衡濃度大于乙中hi的平衡濃度，應(yīng)采取的措施是()a甲、乙提高相同溫度b甲中加入0.1 mol he，乙不變c甲降低溫度，乙不變d甲增加0.1 mol h2，乙增加0.1 mol i2 答案c解析0.2 mol hi相當(dāng)于h2、i2各0.1 mol，所以甲、乙在題述情況下達(dá)到的平衡是等效的。a項(xiàng)，甲、乙提高相同溫度，仍等效；b項(xiàng)，甲中加入0.1 mol he對反應(yīng)無影響；c項(xiàng)，甲降低溫度，平衡右移，hi的濃度增大；d項(xiàng)，甲增加0.1 mol h2，乙增加0.1 mol i2，平衡都向右移動，hi的濃度都增大。點(diǎn)撥：任何一個可逆反應(yīng)體系，在相同條件下從不同的狀態(tài)開始，只要達(dá)到平衡時的條件(溫度、壓強(qiáng)、濃度)完全相同，則可以形成等效平衡。我們在解題中若遇到將兩個狀態(tài)進(jìn)行比較這類問題，可以“虛擬”一個中間過程，如一個容器、一個隔板等，然后再進(jìn)行比較。綜合拓展7某溫度下，密閉容器中充入1 mol n2和3 mol h2，使之反應(yīng)合成nh3，平衡后，測得nh3的體積分?jǐn)?shù)為n0，如果溫度不變，只改變起始加入量，使反應(yīng)平衡后nh3的體積分?jǐn)?shù)為n0，若n2、h2、nh3的物質(zhì)的量分別用x、y、z表示。.恒溫恒容條件下若x0，y0，則z_。若x0.75 mol，則y_，z_。x、y、z滿足的一般條件是_。.恒溫恒壓條件下，上述結(jié)論又如何？答案.2 mol2.25 mol0.5 mol2xz2,2y3z6.z為大于0的任意值2.25 molz為任意值xy13，z為任意值，或x或y均等于0，z為大于0的任意值。解析本題起始狀態(tài)不同，但最終nh3的百分含量相同，即最終各平衡是等效的。恒溫恒容條件下，“一邊倒”后，對應(yīng)的各物質(zhì)的物質(zhì)的量相等即可，例如“左倒”后，都是1 mol n2和3 mol h2，故x0，y0，則z2 mol；若x0.75 mol，則y2.25 mol，z0.5 mol；“左倒”后，生成的n2為 mol，生成的h2為 mol，所以x1，y3。還可以用原子守恒：2xz2(n守恒)；2y3z6(h守恒)。恒溫恒壓下，“一邊倒”后，求得n2、h2物質(zhì)的量之比為13即可。因?yàn)閚2、h2、nh3的計(jì)量數(shù)之比為132，所以x0，y0，則z為大于0的任意值；x0.75 mol，則y2.25 mol，z為任意值；xy13；z為任意值，若x與y均等于0，z為大于0的任意值。8在恒溫容器中加入1 mol n2和3 mol h2，達(dá)到平衡時nh3的體積分?jǐn)?shù)為m%。若n2、h2、nh3的起始加入量分別為x mol、y mol、z mol，達(dá)到平衡時nh3的體積分?jǐn)?shù)仍為m%。(1)該容器恒容，則x、y、z應(yīng)滿足的關(guān)系是_。(2)該容器恒壓，則x、y、z應(yīng)滿足的關(guān)系是_，設(shè)前者達(dá)到平衡時生成nh3 a mol，則后者達(dá)到平衡時生成nh3_mol(用a、x、z表示)。答案(1)xz/21且y3z/23(2)(2xz)/(2y3z)1/3(xz/2)a mol解析解法一：極限法n23h2高溫、高壓催化劑2nh3起點(diǎn)1: 1 mol 3 mol 0起點(diǎn)2: x mol y mol z mol逆推： (xz/2) mol (y3z/2) mol 0(1)根據(jù)題意，兩起點(diǎn)達(dá)到平衡時，nh3的量相等，而化學(xué)平衡的建立只與條件(溫度、濃度、壓強(qiáng))有關(guān)，與途徑無關(guān)，故將起點(diǎn)2“推回”至與起點(diǎn)1相同時(即將z mol nh3完全分解，如上所示)，n2與h2的量應(yīng)分別與起點(diǎn)1完全相同，這樣兩者達(dá)到平衡時n2、h2、nh3的量才完全相同，故x、y、z應(yīng)滿足的關(guān)系如下：xz/21且y3z/23。(2)根據(jù)題意，兩起點(diǎn)達(dá)到平衡時，nh3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相等，故只需“一邊推”后，兩者的投料比相等即可，故x、y、z應(yīng)滿足的關(guān)系如下：1 mol3 mol(xz/2)mol(y3z/2)mol即：(xz/2)mol/(y3z/2)mol1/3因?yàn)椤耙贿呁啤焙?，后者的n2為前者的(xz/2)倍，故平衡時生成的nh3也為前者的(xz/2)倍，即(xz/2)a mol解法二：原子守恒法(1)因