2019-2020年高中化学 2.3《化学平衡的移动》学案 苏教版选修4.doc

2019-2020 年高中化学 2.3化学平衡的移动学案 苏教版选修 4 化学平衡移动影响条件 （一）在反应速率（v）时间（t）图象中，在保持平衡的某时刻 t1改变某一条件前后， V 正 、V 逆 的变化有两种： V 正 、V 逆 同时突变温度、压强、催化剂的影响 V 正 、V 逆 之一渐变一种成分浓度的改变 对于可逆反应：mA(g) + nB(g) pc(g) + qD(g) + (正反应放热) 【总结】增大反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡向正反应方向移动；减小反应物 浓度或增大生成物浓度，化学平衡向逆反应方向移动。 反应条件 条件改变 v 正 v 逆 v 正 与 v 逆 关系 平衡移 动方向 图示 选项 浓 度 增大反应物浓度 减小反应物浓度 增大生成物浓度 减小生成物浓度 加快 减慢 不变 不变 不变 不变 加快 减慢 v 正 v 逆 v 正 v 逆 v 正 v 逆 v 正 v 逆 正反应方向 逆反应方向 逆反应方向 正反应方向 B C B C m+np+q m+np+q m+np+q 加压 加快 加快 加快 加快 加快 加快 v 正 v 逆 v 正 v 逆 v 正 v 逆 正反应方向 逆反应方向 不移动 A A E 压 强 m+np+q m+np+q m+np+q 减压 减慢 减慢 减慢 减慢 减慢 减慢 v 正 v 逆 v 正 v 逆 v 正 v 逆 逆反应方向 正反应方向 不移动 D D F 温 度 升 温 降 温 加快 减慢 加快 减慢 v 正 v 逆 v 正 v 逆 逆反应方向 正反应方向 A D 催化剂 加快 加快 加 快 v 正 v 逆 不移动 E 增大压强，化学平衡向系数减小的方向移动；减小压强，平衡会向系数增大的方向移 动。 升高温度，平衡向着吸热反应的方向移动；降低温度，平衡向放热反应的方向移动。 催化剂不改变平衡移动 （二）勒夏特列原理(平衡移动原理) 如果改变影响平衡的一个条件，平衡就会向着减弱这种改变的方向移动。 具体地说就是：增大浓度，平衡就会向着浓度减小的方向移动；减小浓度，平衡就会向着 浓度增大的方向移动。 增大压强，平衡就会向着压强减小的方向移动；减小压强，平衡就会向着压强增大的方向 移动。 升高温度，平衡就会向着吸热反应的方向移动；降低温度，平衡就会向着放热反应的方向 移动。 平衡移动原理对所有的动态平衡都适用，如对后面将要学习的电离平衡，水解平衡也适 用。 （讲述：“减弱”“改变”不是“消除”，更不能使之“逆转”。例如，当原平衡体系 中气体压强为 P 时，若其它条件不变，将体系压强增大到 2P，当达到新的平衡时，体系压强 不会减弱至 P 甚至小于 P，而将介于 P2P 之间。） 化学平衡小结等效平衡问题 一、概念 在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还 是从逆反应开始，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量（体积分数、物质的量 分数等）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡（包括“全等等效和相似等效” ） 。 概念的理解：（1）只要是等效平衡，平衡时同一物质的百分含量（体积分数、物质的量分 数等）一定相同 （2）外界条件相同：通常可以是恒温、恒容，恒温、恒压。 （3）平衡状态只与始态有关，而与途径无关， （如：无论反应从正反应方向开始，还是 从逆反应方向开始投料是一次还是分成几次反应容器经过扩大缩小或缩小扩大的过 程， ）比较时都运用“一边倒”倒回到起始的状态进行比较。 二、等效平衡的分类 在等效平衡中比较常见并且重要的类型主要有以下二种： I 类：全等等效不管是恒温恒容还是恒温恒压。只要“一边倒”倒后各反应物起始用 量是一致的就是全等等效 “全等等效”平衡除了满足等效平衡特征转化率相同，平衡时百分含量（体积分数、物 质的量分数）一定相等外还有如下特征“一边倒”后同物质的起始物质的量相等，平衡物 质的量也一定相等。 拓展与延伸：在解题时如果要求起始“物质的量相等”或“平衡物质的量相等”字眼的肯 定是等效平衡这此我们只要想办法让起始用量相等就行 例 1将 6molX 和 3molY 的混合气体置于密闭容器中，发生如下反应：2X (g)+Y(g) 2Z (g)，反应达到平衡状态 A 时，测得 X、Y、Z 气体的物质的量分别为 1.2mol、0.6mol 和 4.8mol。若 X、Y、Z 的起始物质的量分别可用 a、b、c 表示，请回答下列问题： （1）若保持恒温恒容，且起始时 a=3.2mol，且达到平衡后各气体的体积分数与平衡状态 A 相同，则起始时 b、c 的取值分别为 ， 。 （2）若保持恒温恒压，并要使反应开始时向逆反应方向进行，且达到平衡后各气体的物 质的量与平衡 A 相同，则起始时 c 的取值范围是 。 答案：（1）b=1.6mol c=2.8mol （2）4.8molc4.8mol,又由于是一个全等等效的问题，所以其最大值一定是起始是 a、b 等于 0，只投入 c,即 c 等于 6mol 值最大. II 类：相似等效相似等效分两种状态分别讨论 1恒温恒压下对于气体体系通过“一边倒”的办法转化后，只要反应物（或生成物）的 物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。 恒温恒压下的相似等效平衡的特征是：平衡时同一物质转化率相同，百分含量（体积分数、 物质的量分数）相同，浓度相同 2恒温恒容下对于反应前后气体总物质的量没有变化的反应来说，通过“一边倒”的办 法转化后，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。 恒温恒容下的相似等效平衡的特征是：平衡时同一物质转化率相同，百分含量（体积分数、 物质的量分数）相同，浓度不相同 拓展与延伸：属于相似等效的问题，我们只要想办法让物质的量的比例与原平衡起始态相 同起始用量相等就行 例 2将 6molX 和 3molY 的混合气体置于容积可变的密闭容器中，在恒温恒压发生如下反 应：2X (g)+Y(g) 2Z (g)，反应达到平衡状态 A 时，测得 X、Y、Z 气体的物质的量分别为 1.2mol、0.6mol 和 4.8mol。若 X、Y、Z 的起始物质的量分别可用 a、b、c 表示，若起始时 a=3.2mol，且达到平衡后各气体的体积分数与平衡状态 A 相同，则起始时 b、c 的取值分别 为 ， 。 答案： b=1.6mol c 为任意值 分析：通过题意达到平衡后各气体的体积分数与平衡状态 A 相同，且反应是在恒温恒压下， 可以看出二者属于相似等效，故起始加量只要满足物质的量的比例与原平衡起始态相同即可， 从上述反应我们可以看出生成物只有一种，故 c 为任何值时都能满足比例故 C 可不看，只要 a:b 能满足 2：1 即可，故 b=1.6mol 【总结】通过上述分析等效平衡的问题解题的关键是：读题时注意勾画出这些条件，分清 类别，用相应的方法（使起始物质量相等或起始物质的量比相等）求解。我们常采用“一边 倒” （又称等价转换）的方法，分析和解决等效平衡问题 例 3：在一定温度下，把 2mol SO2和 1mol O2通入一定容积的密闭容器中，发生如下反 应， ，当此反应进行到一定程度时反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中维持温度 不变，令 a、b、c 分别代表初始时加入的的物质的量（mol） ，如果 a、b、c 取不同的数值， 它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡状态时，反应混合物中三种气体的百分含 量仍跟上述平衡完全相同。请填空： （1）若 a=0，b=0，则 c=_。 （2）若 a=0.5，则 b=_，c=_。 （3）a、b、c 的取值必须满足的一般条件是_，_。 （请用两个方 程式表示，其中一个只含 a 和 c，另一个只含 b 和 c） 解析：通过化学方程式：可以看出，这是一个化学反应前后气体分子数不等的可逆反应， 在定温、定容下建立的同一化学平衡状态。起始时，无论怎样改变的物质的量，使化学反应 从正反应开始，还是从逆反应开始，或者从正、逆反应同时开始，但它们所建立起来的化学 平衡状态的效果是完全相同的，即它们之间存在等效平衡关系。我们常采用“等价转换”的 方法，分析和解决等效平衡问题。 （1）若 a=0，b=0，这说明反应是从逆反应开始，通过化学方程式可以看出，反应从 2mol SO3开始，通过反应的化学计量数之比换算成和的物质的量（即等价转换） ，恰好跟反 应从 2mol SO2和 1mol O2的混合物开始是等效的，故 c=2。 （2）由于 a=0.5v(放)， 在速率-时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。 例如，升高温度，v(吸)大增，v(放)小增，增大反应物浓度，v(正)突变，v(逆)渐变。 （4）注意终点。例如在浓度-时间图上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的 增加量，并结合有关原理进行推理判断。 3对于化学平衡的有关图象问题，可按以下的方法进行分析： （1）认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒沙特列原理挂钩。 （2）紧扣可逆反应的特征，搞清正反应方向是吸热还是放热，体积增大还是减小、不 变，有无固体、纯液体物质参加或生成等。 （3）看清速率的变化及变化量的大小，在条件与变化之间搭桥。 （4）看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势。 （5）先拐先平。例如，在转化率-时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向 推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。 （6）定一议二。当图象中有三个量时，先确定一个量不变再讨论 另外两个量的关系。 【例 1】某温度下，在体积为 5的容器中，、三种 物质物质的量随着时间变化的关系如图 1 所示，则该反应的化 学方程式为_，2内用的浓度变化和用的浓度变 化表示的平均反应速率分别为_、_。 【例 2】 对达到平衡状态的可逆反应 X+Y Z+W，在其他条件 不变的情况下，增大压强，反应速率变化图象如图 1 所示，则图象中关于 X、Y、Z、W 四种 物质的聚集状态为 AZ、W 均为气体，X、Y 中有一种是气体 BZ、W 中有一种是气体，X、Y 皆非气体 CX、Y、Z、W 皆非气体 DX、Y 均为气体，Z、W 中有一种为气体 【例 3】下列各图是温度（或压强）对应 ；的正、逆 反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是 【例 4】 现有可逆反应 A（g）2B（g）nC（g）Q，在相同温度、不同压强时，A 的转化 率跟反应时间（t）的关系如图 4，其中结论正确的是 Ap 1p 2，n3 Bp 1p 2，n3 Cp 1p 2，n3 Dp 1p 2，n=3