資源簡介

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第三節 化學平衡的移動
課時2 化學平衡圖像
第二章 化學反應速率與化學平衡
授課人：
學習目標
1.通過濃度、溫度、壓強、催化劑等對速率、平衡的影響，建立圖像、分析量的變化。
2.由外界條件對平衡的影響，建立等效平衡思維，解決問題。
課程導入
判斷平衡移動方向
根據v′正、v′逆的相對大小
v′正＜v′逆
v′正=v′逆
平衡不移動
v′正＞v′逆
平衡向正反應方向移動
平衡向逆反應方向移動
判斷改變的是哪種外界條件
根據改變條件的那一時刻
v′正、v′逆的變化
若v′正或v′逆有一個發生了“突變”
若兩個都發生了“突變”且仍然相等
1
2
3
若兩個都發生了“突變”
則為改變的濃度
則為改變的溫度或壓強
則為加入催化劑或等體積反應改變壓強
一、速度—時間圖像
“漸變”類v-t圖
濃度對化學反應速率的影響
有一條線是連續的，v′(正)突變，v′(逆)漸變，v′(正)>v′(逆)
說明t1時刻增大了反應物的濃度，
使v′(正)突變，平衡正向移動。
有一條線是連續的，v′(逆)突變，v′(正)漸變，v′(正)>v′(逆)
說明t1時刻減小了生成物的濃度，使v′(逆)突變，平衡正向移動。
“斷點”類v-t圖
溫度(或壓強)對化學反應速率的影響
一、速度—時間圖像
v′(正)、v′(逆)都是突然增大的，
t1時刻，圖像中出現了“斷點”，
且v′(正)>v′(逆)，平衡正向移動。
說明該反應的正反應是吸熱反應(或氣體分子數減小的反應)，改變的外界條件是升高溫度(或增大壓強)。
“斷點”類v-t圖
溫度(或壓強)對化學反應速率的影響
一、速度—時間圖像
v′(正)、v′(逆)都是突然變小的，
t1時刻，圖像中出現了“斷點”，
且v′(正)>v′(逆)，平衡正向移動。
說明該反應的正反應是放熱反應(或氣體分子數增大的反應)，改變的條件是降低溫度(或減小壓強)。
“平臺”類v-t圖
催化劑(或壓強)對化學反應速率的影響
一、速度—時間圖像
圖像中v′(正)、v′(逆)都是突然增大，且增大的程度相同，
t1時刻，圖像中出現了“平臺”，化學平衡不發生移動，
改變的條件是使用了催化劑或反應前后氣體分子數目不發生變化的反應增大了壓強。
一、速度—時間圖像
全程類v-t圖
Zn與足量鹽酸的反應
溶液中c(H＋)逐漸減小，v減小。
AB段(v增大)，反應放熱，
BC段(v減小)
溶液溫度逐漸升高，v增大。
Ⅰ.T2 T1，溫度升高，平衡 移動，正反應是 反應。
＞
逆向
放熱
拐點：先拐先平數值大
二、百分含量(或轉化率)—時間—溫度(或壓強)圖像
Ⅱ.p2 p1，壓強增大，A(反應物)的轉化率 ，說明正反應是氣體總體積 的反應。
＞
減小
增大
拐點：先拐先平數值大
二、百分含量(或轉化率)—時間—溫度(或壓強)圖像
＞
Ⅲ.生成物C的百分含量 ，說明平衡 移動，但反應速率a b，故a可能使用了 ；若該反應是反應前后氣體總體積不變的可逆反應，a也可能是增大了壓強(壓縮體積)。
不變
不發生
催化劑
二、百分含量(或轉化率)—時間—溫度(或壓強)圖像
定一議二
確定橫坐標所表示的量，討論縱坐標與曲線的關系，或者確定縱坐標所表示的量，討論橫坐標與曲線的關系。
等溫線或等壓線
二、百分含量(或轉化率)—時間—溫度(或壓強)圖像
105Pa時，A→C溫度 ，C%減小，平衡 移動，則正反應是 反應。
T1溫度下，A→B壓強 ，C%增大，平衡 移動，則正反應是氣體分子數 的反應；
增大
正向
減小
升高
逆向
放熱
二、百分含量(或轉化率)—時間—溫度(或壓強)圖像
①對于反應aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)　ΔH＜0，M點前，表示化學反應從反應開始到建立平衡的過程，則v正 v逆，M點為 ，M點后為平衡受溫度的影響情況。
＞
平衡點
由于某一條件對平衡的影響只能向一個方向移動，所以最高點(最低點)及以后為平衡狀態受條件的影響情況，前面為未達到平衡的情況。
三、特殊圖像
②如圖所示曲線是其他條件不變時，某反應物的平衡轉化率與溫度的關系曲線。圖中標出的1、2、3、4四個點，表示v正＞v逆的是點 ，表示v正＜v逆的是點 ，而點2、4表示v正 v逆。
3
1
＝
曲線上的點全為對應條件下的平衡點。
三、特殊圖像
化學平衡圖像讀圖策略
典例解析
例1 可逆反應mA(g)＋nB(s) pC(g)＋qD(g)，在反應過程中，當其他條件不變時，D的百分含量與溫度(T)和壓強(p)的關系如圖所示，下列敘述中錯誤的是(　　)
A．達到平衡后，升高溫度，平衡向逆反應方向移動
B．達到平衡后，若使用催化劑，D的物質的量分數不變
C．化學方程式中一定有mD．平衡后增大B的量，有利于平衡向正反應方向移動
D
四、等效平衡
在一定條件下，同一可逆反應只要起始組分的量相當，無論經過何種途徑，但達到化學平衡時，只要任何相同組分（同種物質）的物質的量分數（百分含量）相同，這樣的平衡稱為等效平衡。
四、等效平衡
如無論反應從正反應方向開始，還是從逆反應方向開始；
投料是一次還是分成幾次；
反應容器是經過擴大—縮小，還是縮小—擴大的過程，
都可運用“一邊倒”的方法回到起始的狀態進行比較。
1
只要是等效平衡，達到平衡狀態時同一物質的百分含量(體積分數、物質的量分數等)一定相同。
2
外界條件相同：通常是恒溫恒容或恒溫恒壓。
3
平衡狀態只與始態有關，而與途徑無關。
四、等效平衡
虛擬“中間態”法構建等效平衡
(1)構建恒溫恒容平衡思維模式
新平衡狀態可認為是兩個原平衡狀態簡單的疊加并壓縮而成，相當于增大壓強。
四、等效平衡
(1)恒溫恒容條件下反應前后體積改變的反應
判斷方法：極值等量即等效。
例如：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
① 2 mol 1 mol 0
② 0 0 2 mol
③ 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol
④ a mol b mol c mol
④中a、b、c關系滿足：c＋a＝2， ＋b＝1，即與上述平衡等效。
①②③三種配比，按化學方程式的化學計量數關系均轉化為反應物，則SO2均為2 mol，O2均為1 mol，三者建立的平衡狀態完全相同。
四、等效平衡
虛擬“中間態”法構建等效平衡
(2)構建恒溫恒壓平衡思維模式(以氣體物質的量增加的反應為例，見圖示)
新平衡狀態可以認為是兩個原平衡狀態簡單的疊加，壓強不變，平衡不移動。
四、等效平衡
(2)恒溫恒壓條件下反應前后體積改變的反應
判斷方法：極值等比即等效。
例如：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
① 2 mol 3 mol 0
② 1 mol 3.5 mol 2 mol
③ a mol b mol c mol
按化學方程式的化學計量數關系均轉化為反應物，則①②中 ，故互為等效平衡。
③中a、b、c三者關系滿足： ，即與①②平衡等效。
四、等效平衡
(3)恒溫條件下反應前后體積不變的反應
判斷方法：無論是恒溫恒容，還是恒溫恒壓，只要極值等比即等效，因為壓強改變對該類反應的化學平衡無影響。
例如：H2(g)＋I2(g) 2HI(g)
① 1 mol 1 mol 0
② 2 mol 2 mol 1 mol
③ a mol b mol c mol
③中a、b、c三者關系滿足 ＝1∶1或a∶b＝1∶1，c≥0，
即與①②平衡等效。
①②兩種情況下，n(H2)∶n(I2)＝1∶1，故互為等效平衡。
四、等效平衡
條件 等效條件 結果
恒 溫 恒 容 (△n(g)≠0)
(△n(g)=0)
恒溫恒壓
投料換算成相同物質表示時量相同
投料換算成相同物質表示時等比例
投料換算成相同物質表示時等比例
兩次平衡時各組分百分量、n、c均相同
兩次平衡時各組分百分量相同，n、c同比例變化
兩次平衡時各組分百分量、c相同n同比例變化
四、等效平衡
例2.已知2SO2 (g)＋O2 (g) 2SO3 (g)ΔH＝－197 kJ mol－1。向同溫、同體積的三個密閉容器中分別充入氣體：(甲)2 mol SO2和1 mol O2；(乙) 1 mol SO2和0.5 mol O2 ；(丙) 2 mol SO3 。恒溫、恒容下反應達平衡時，下列關系一定正確的是(　　)
A．容器內壓強p：p甲＝p丙>2p乙
B．SO3的質量m：m甲＝m丙>2m乙
C．c(SO2)與c(O2)之比為k：k甲＝k丙>k乙
D．反應放出或吸收熱量的數值Q：Q甲＝Q丙>2Q乙
B
課堂小結
化學平衡圖像
等效平衡
不良反應
速度—時間圖像
百分含量(或轉化率)—時間—溫度(或壓強)圖像
特殊圖像
定義
恒溫恒容
恒溫恒壓
隨堂練習
1、工業上可通過甲醇羰基化法制取甲酸甲酯(HCOOCH3)：CH3OH(g)＋CO(g) HCOOCH3(g)，在容積固定的密閉容器中，投入等物質的量CH3OH和CO，測得相同時間內CO的轉化率隨溫度變化曲線如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
A．增大甲醇蒸氣的濃度，CO的轉化率增大
B．平衡常數K(75 ℃)>K(85 ℃)
C．b點反應速率v正＝v逆
D．生產時反應溫度控制在80～85 ℃為宜
C
隨堂練習
2.把晶體N2O4放入一固定容積的密閉容器中氣化并建立N2O4(g)
2NO2(g)平衡后，保持溫度不變，再通入與起始時等量的N2O4氣體，反應再次達平衡，則新平衡時c(NO2)/c(N2O4)與原平衡比，其比值(　　)
A．變大 B．變小
C．不變 D．無法確定
B
謝謝觀看
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