【风向标】年高考化学 第二章 第三节 化学平衡 第3课时　化学平衡图像分析 选修4

第3课时化学平衡图像分析等效平衡1.等效平衡原理

由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关，因而在一定条件下(定温、定容或定温、定压)，对同一可逆反应只要起始时加入物质的物质的量相同或相当，而达到化学平衡时，同种物质的含量相同，这样的平衡称为等效平衡。如常温常压下，可逆反应：①2mol②0mol③0.5mol1mol0mol 0.25mol0mol2mol1.5mol

①从正反应开始，②从逆反应开始，③从正逆反应同时开始，由于①、②、③三种情况如果按方程式的计量关系折算成同一方向的反应物或生成物，对应各组分的物质的量均相等(如将②、③折算为①)，因此三者为等效平衡。2.等效平衡规律

(1)在定温、定容条件下，对于反应前后气体分子数改变的可逆反应，只要改变起始时加入物质的物质的量，如通过可逆反应的化学计量数之比换算后的物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。

(2)在定温、定容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要反应物(或生成物)的物质的量的比值与原平衡相同，则两平衡等效。(3)在定温、定压条件下，只要按化学计量数换算后的物质的物质的量之比与原平衡相同，则两平衡等效。3.等效平衡原理的应用①判断同一可逆反应在相同的反应条件下是否为相同的平衡状态。②求要达到等效平衡，两种不同状态下起始量之间的关系式。③求属于等效平衡状态下的反应方程式的化学计量数。化学反应速率、化学平衡图像分析1.化学平衡移动与化学反应速率之间的内在联系

化学平衡移动的实质是外界条件改变时，正、逆反应速率变化程度不同，从而导致正、逆反应速率不相等，破坏了原平衡状态，使平衡发生移动，二者的关系如下表：平衡体系条件变化速率变化平衡变化速率变化曲线任一平衡体系①增大反应物浓度v(正)、v(逆) 均增大，且

v(正)>v(逆)正向移动②减小反应物浓度v(正)、v(逆) 均减小，且

v(逆)>v(正)逆向移动平衡体系条件变化速率变化平衡变化速率变化曲线任一平衡体系③增大生成物浓度v(正)、v(逆) 均增大，且

v(逆)>v(正)逆向移动④减小生成物浓度v(正)、v(逆) 均减小，且

v(正)>v(逆)正向移动续表平衡体系条件变化速率变化平衡变化速率变化曲线正反应方向气体体积增大或放热反应⑤增大压强或升高温度v(正)、v(逆) 均增大，且

v(逆)>v(正)逆向移动⑥减小压强或降低温度v(正)、v(逆) 均减小，且

v(正)>v(逆)正向移动续表平衡体系条件变化速率变化平衡变化速率变化曲线正反应方向气体体积缩小或吸热反应⑦增大压强或升高温度v(正)、v(逆) 均增大，且

v(正)>v(逆)正向移动⑧减小压强或降低温度v(正)、v(逆) 均减小，且

v(逆)>v(正)逆向移动续表平衡体系条件变化速率变化平衡变化速率变化曲线任一平衡体系⑨使用催 化剂v(正)、v(逆) 均增大，且v(逆)＝v(正)不移 动续表

2.化学反应速率及化学平衡图像解答的基本方法与思路 (1)分析清楚反应的特点：包括各反应物的状态，化学方程式中各物质的化学计量系数的变化情况、热效应等。 (2)分析看懂图像，做到五看：一看面，即看清横坐标和纵坐标各表示的意义；二看线，即图中曲线的走向、变化趋势、是否连续或跳跃及其表示的意义；三看点，包括起点、折点、交点、极值点等及它们表示的含义；四看是否要作辅助线(如等温线、等压线)；五看图像中各种量的多少。(3)联想相关规律和原理：如联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。(4)依题意作出定性分析和正确判断。3.化学反应速率及化学平衡图像的分类及特点

一般来说，图像类型可分为单一函数图和复合函数图两类，在每一类中如果根据横坐标的不同含义，可把图像分为两(1)时间(t)类①v—t图a.改变浓度。图2－3－2b.改变温度。图2－3－3c.改变压强。当m＋n＝p＋q：图2－3－4当m＋n>p＋q：图2－3－5当m＋n<p＋q：图2－3－6②α－t(反应物A或B的转化率－时间)图a.改变温度。图2－3－7b.改变压强。图2－3－8(2)压强(p)或温度(T)类。

①图像特点：图像均为曲线；曲线上的点表示可逆反应在相应压强或温度下处于平衡状态；而不在曲线上的点表示可逆反应在相应压强或温度下未达到平衡状态，但能自发进行至平衡状态；曲线的相对位置、变化趋势决定了化学平衡移动的方向。固定其他条件不变，若温度变化引起的平衡移动，即可确定可逆反应中ΔH>0还是ΔH<0；若因压强改变引起的平衡移动，即可确定在可逆反应中气态反应物的化学计量数和与气态生成物的化学计量数和之间的相对大小。②常见的图像。a.v—T(速率—温度)图图2－3－9b.α—T或φ—T(转化率—温度或体积分数—温度)图图2－3－104.化学平衡的图像分析(1)三步分析法。一看反应速率是增大还是减小；二看Δv正

、Δv逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。(2)四要素分析法。看曲线的起点；看曲线的变化趋势；看曲线的转折点；看曲线的终点。(3)先拐先平。

对于同一化学反应在化学平衡图像，“先拐先平”的曲线表示温度高或压强大。例如在转化率—时间曲线中，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、压强大。(4)定一议二。

在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系。如确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后，讨论横坐标与曲线的关系。等效平衡【例1】在一盛有催化剂且容积可变的密闭容器中，保持入1molN2

和4molH2

时，达到平衡后，生成amolNH3(见下表“已知”项)。在相同温度、压强下，保持平衡时各组分体积分数不变。对下列编号①～③的状态，填写表中空白。

已知编号起始状态物质的量n/mol平衡时NH3

的物质的量n/molN2H2NH3140a①1.560②10.5a③mg(g≥4m)答案：①1.5a②00.5③2(g－4m)(g－3m)a

1.将3molA和1molB混合于一体积可变的密闭容器P中，以此时温度、压强和体积作为起始条件，发生如下反应：

压强不变，达到平衡时C的浓度为wmol/L，请回答： (1)若反应过程中仍保持温度和压强不变，按下列4种方法配比充入容器P，平衡后C的浓度仍为wmol/L的是()。AA.6molA＋2molBB.3molA＋1molB＋2molCC.2molC＋1molB＋1molDD.1molC＋2molD

(2)若将2molC和2molD按起始温度和体积充入容器Q中，保持温度和体积不变，平衡时C的浓度为Vmol/L，则V)。B和w的关系是( A.V>w

B.V<w

C.V＝w

D.无法比较

化学反应速率、化学平衡图像分析图2－3－11请回答下列问题：(1)前2min内，用H2表示的平均反应速率为________。(3)若改变反应条件，在某条件下V%的变化如图2－3－11曲线I所示，则该条件可能是_______(填序号)。①恒容条件下，升高温度②恒容条件下，降低温度③恒温条件下，缩小反应容器的体积④恒温条件下，扩大容器的体积⑤恒温恒容条件下，加入适当的催化剂(2)0.05(3)③⑤这个可逆反应的正确图像为()。A数据并绘出图2－3－12，下列说法正确的是()。

图2－3－12A.图Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ均使用了催化剂B.图Ⅰ中甲最快到达平衡C.图Ⅱ研究的是温