2019-2020 年高中化學(xué) 2.3化學(xué)平衡的移動學(xué)案 蘇教版選修 4 化學(xué)平衡移動影響條件 （一）在反應(yīng)速率（v）時間（t）圖象中，在保持平衡的某時刻 t1改變某一條件前后， V 正 、V 逆 的變化有兩種： V 正 、V 逆 同時突變溫度、壓強(qiáng)、催化劑的影響 V 正 、V 逆 之一漸變一種成分濃度的改變 對于可逆反應(yīng)：mA(g) + nB(g) pc(g) + qD(g) + (正反應(yīng)放熱) 【總結(jié)】增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動；減小反應(yīng)物 濃度或增大生成物濃度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動。 反應(yīng)條件 條件改變 v 正 v 逆 v 正 與 v 逆 關(guān)系 平衡移 動方向 圖示 選項 濃 度 增大反應(yīng)物濃度 減小反應(yīng)物濃度 增大生成物濃度 減小生成物濃度 加快 減慢 不變 不變 不變 不變 加快 減慢 v 正 v 逆 v 正 v 逆 v 正 v 逆 v 正 v 逆 正反應(yīng)方向 逆反應(yīng)方向 逆反應(yīng)方向 正反應(yīng)方向 B C B C m+np+q m+np+q m+np+q 加壓 加快 加快 加快 加快 加快 加快 v 正 v 逆 v 正 v 逆 v 正 v 逆 正反應(yīng)方向 逆反應(yīng)方向 不移動 A A E 壓 強(qiáng) m+np+q m+np+q m+np+q 減壓 減慢 減慢 減慢 減慢 減慢 減慢 v 正 v 逆 v 正 v 逆 v 正 v 逆 逆反應(yīng)方向 正反應(yīng)方向 不移動 D D F 溫 度 升 溫 降 溫 加快 減慢 加快 減慢 v 正 v 逆 v 正 v 逆 逆反應(yīng)方向 正反應(yīng)方向 A D 催化劑 加快 加快 加 快 v 正 v 逆 不移動 E 增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡向系數(shù)減小的方向移動；減小壓強(qiáng)，平衡會向系數(shù)增大的方向移 動。 升高溫度，平衡向著吸熱反應(yīng)的方向移動；降低溫度，平衡向放熱反應(yīng)的方向移動。 催化劑不改變平衡移動 （二）勒夏特列原理(平衡移動原理) 如果改變影響平衡的一個條件，平衡就會向著減弱這種改變的方向移動。 具體地說就是：增大濃度，平衡就會向著濃度減小的方向移動；減小濃度，平衡就會向著 濃度增大的方向移動。 增大壓強(qiáng)，平衡就會向著壓強(qiáng)減小的方向移動；減小壓強(qiáng)，平衡就會向著壓強(qiáng)增大的方向 移動。 升高溫度，平衡就會向著吸熱反應(yīng)的方向移動；降低溫度，平衡就會向著放熱反應(yīng)的方向 移動。 平衡移動原理對所有的動態(tài)平衡都適用，如對后面將要學(xué)習(xí)的電離平衡，水解平衡也適 用。 （講述：“減弱”“改變”不是“消除”，更不能使之“逆轉(zhuǎn)”。例如，當(dāng)原平衡體系 中氣體壓強(qiáng)為 P 時，若其它條件不變，將體系壓強(qiáng)增大到 2P，當(dāng)達(dá)到新的平衡時，體系壓強(qiáng) 不會減弱至 P 甚至小于 P，而將介于 P2P 之間。） 化學(xué)平衡小結(jié)等效平衡問題 一、概念 在一定條件（恒溫恒容或恒溫恒壓）下，同一可逆反應(yīng)體系，不管是從正反應(yīng)開始，還 是從逆反應(yīng)開始，在達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時，任何相同組分的百分含量（體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量 分?jǐn)?shù)等）均相同，這樣的化學(xué)平衡互稱等效平衡（包括“全等等效和相似等效” ） 。 概念的理解：（1）只要是等效平衡，平衡時同一物質(zhì)的百分含量（體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分 數(shù)等）一定相同 （2）外界條件相同：通?？梢允呛銣?、恒容，恒溫、恒壓。 （3）平衡狀態(tài)只與始態(tài)有關(guān)，而與途徑無關(guān)， （如：無論反應(yīng)從正反應(yīng)方向開始，還是 從逆反應(yīng)方向開始投料是一次還是分成幾次反應(yīng)容器經(jīng)過擴(kuò)大縮小或縮小擴(kuò)大的過 程， ）比較時都運(yùn)用“一邊倒”倒回到起始的狀態(tài)進(jìn)行比較。 二、等效平衡的分類 在等效平衡中比較常見并且重要的類型主要有以下二種： I 類：全等等效不管是恒溫恒容還是恒溫恒壓。只要“一邊倒”倒后各反應(yīng)物起始用 量是一致的就是全等等效 “全等等效”平衡除了滿足等效平衡特征轉(zhuǎn)化率相同，平衡時百分含量（體積分?jǐn)?shù)、物 質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）一定相等外還有如下特征“一邊倒”后同物質(zhì)的起始物質(zhì)的量相等，平衡物 質(zhì)的量也一定相等。 拓展與延伸：在解題時如果要求起始“物質(zhì)的量相等”或“平衡物質(zhì)的量相等”字眼的肯 定是等效平衡這此我們只要想辦法讓起始用量相等就行 例 1將 6molX 和 3molY 的混合氣體置于密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：2X (g)+Y(g) 2Z (g)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài) A 時，測得 X、Y、Z 氣體的物質(zhì)的量分別為 1.2mol、0.6mol 和 4.8mol。若 X、Y、Z 的起始物質(zhì)的量分別可用 a、b、c 表示，請回答下列問題： （1）若保持恒溫恒容，且起始時 a=3.2mol，且達(dá)到平衡后各氣體的體積分?jǐn)?shù)與平衡狀態(tài) A 相同，則起始時 b、c 的取值分別為 ， 。 （2）若保持恒溫恒壓，并要使反應(yīng)開始時向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，且達(dá)到平衡后各氣體的物 質(zhì)的量與平衡 A 相同，則起始時 c 的取值范圍是 。 答案：（1）b=1.6mol c=2.8mol （2）4.8mol<c4.8mol,又由于是一個全等等效的問題，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 類：相似等效相似等效分兩種狀態(tài)分別討論 1恒溫恒壓下對于氣體體系通過“一邊倒”的辦法轉(zhuǎn)化后，只要反應(yīng)物（或生成物）的 物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。 恒溫恒壓下的相似等效平衡的特征是：平衡時同一物質(zhì)轉(zhuǎn)化率相同，百分含量（體積分?jǐn)?shù)、 物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）相同，濃度相同 2恒溫恒容下對于反應(yīng)前后氣體總物質(zhì)的量沒有變化的反應(yīng)來說，通過“一邊倒”的辦 法轉(zhuǎn)化后，只要反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。 恒溫恒容下的相似等效平衡的特征是：平衡時同一物質(zhì)轉(zhuǎn)化率相同，百分含量（體積分?jǐn)?shù)、 物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）相同，濃度不相同 拓展與延伸：屬于相似等效的問題，我們只要想辦法讓物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相 同起始用量相等就行 例 2將 6molX 和 3molY 的混合氣體置于容積可變的密閉容器中，在恒溫恒壓發(fā)生如下反 應(yīng)：2X (g)+Y(g) 2Z (g)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài) A 時，測得 X、Y、Z 氣體的物質(zhì)的量分別為 1.2mol、0.6mol 和 4.8mol。若 X、Y、Z 的起始物質(zhì)的量分別可用 a、b、c 表示，若起始時 a=3.2mol，且達(dá)到平衡后各氣體的體積分?jǐn)?shù)與平衡狀態(tài) A 相同，則起始時 b、c 的取值分別 為 ， 。 答案： b=1.6mol c 為任意值 分析：通過題意達(dá)到平衡后各氣體的體積分?jǐn)?shù)與平衡狀態(tài) A 相同，且反應(yīng)是在恒溫恒壓下， 可以看出二者屬于相似等效，故起始加量只要滿足物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同即可， 從上述反應(yīng)我們可以看出生成物只有一種，故 c 為任何值時都能滿足比例故 C 可不看，只要 a:b 能滿足 2：1 即可，故 b=1.6mol 【總結(jié)】通過上述分析等效平衡的問題解題的關(guān)鍵是：讀題時注意勾畫出這些條件，分清 類別，用相應(yīng)的方法（使起始物質(zhì)量相等或起始物質(zhì)的量比相等）求解。我們常采用“一邊 倒” （又稱等價轉(zhuǎn)換）的方法，分析和解決等效平衡問題 例 3：在一定溫度下，把 2mol SO2和 1mol O2通入一定容積的密閉容器中，發(fā)生如下反 應(yīng)， ，當(dāng)此反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時反應(yīng)混合物就處于化學(xué)平衡狀態(tài)?，F(xiàn)在該容器中維持溫度 不變，令 a、b、c 分別代表初始時加入的的物質(zhì)的量（mol） ，如果 a、b、c 取不同的數(shù)值， 它們必須滿足一定的相互關(guān)系，才能保證達(dá)到平衡狀態(tài)時，反應(yīng)混合物中三種氣體的百分含 量仍跟上述平衡完全相同。請?zhí)羁眨?（1）若 a=0，b=0，則 c=_。 （2）若 a=0.5，則 b=_，c=_。 （3）a、b、c 的取值必須滿足的一般條件是_，_。 （請用兩個方 程式表示，其中一個只含 a 和 c，另一個只含 b 和 c） 解析：通過化學(xué)方程式：可以看出，這是一個化學(xué)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不等的可逆反應(yīng)， 在定溫、定容下建立的同一化學(xué)平衡狀態(tài)。起始時，無論怎樣改變的物質(zhì)的量，使化學(xué)反應(yīng) 從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，或者從正、逆反應(yīng)同時開始，但它們所建立起來的化學(xué) 平衡狀態(tài)的效果是完全相同的，即它們之間存在等效平衡關(guān)系。我們常采用“等價轉(zhuǎn)換”的 方法，分析和解決等效平衡問題。 （1）若 a=0，b=0，這說明反應(yīng)是從逆反應(yīng)開始，通過化學(xué)方程式可以看出，反應(yīng)從 2mol SO3開始，通過反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比換算成和的物質(zhì)的量（即等價轉(zhuǎn)換） ，恰好跟反 應(yīng)從 2mol SO2和 1mol O2的混合物開始是等效的，故 c=2。 （2）由于 a=0.5<2，這表示反應(yīng)從正、逆反應(yīng)同時開始，通過化學(xué)方程式可以看出，要 使 0.5 mol SO2反應(yīng)需要同時加入 0.25mol O2才能進(jìn)行，通過反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比換算成 SO3的物質(zhì)的量（即等價轉(zhuǎn)換）與 0.5 mol SO3是等效的，這時若再加入 1.5 mol SO3就與起 始時加入 2 mol SO3是等效的，通過等價轉(zhuǎn)換可知也與起始時加入 2 mol SO2和 1mol O2是等 效的。故 b=0.25，c=1.5。 （3）題中要求 2mol SO2和 1mol O2要與 a mol SO2、b mol O2和 c mol SO3建立等效平 衡。由化學(xué)方程式可知，c mol SO3等價轉(zhuǎn)換后與 c mol SO2和等效，即是說，和與 a mol SO2、b mol O 2和 c mol SO3等效，那么也就是與 2mol SO2和 1mol O2等效。故有。 例 4：在一個固定容積的密閉容器中，保持一定的溫度進(jìn)行以下反應(yīng)： 已知加入 1mol H2和 2mol Br2時，達(dá)到平衡后生成 a mol HBr（見下表已知項） ，在相同 條件下，且保持平衡時各組分的體積分?jǐn)?shù)不變，對下列編號的狀態(tài)，填寫下表中的空 白。 起 始 狀 態(tài) 時 物 質(zhì) 的 量 n（ mol） H 2 Br2 HBr 平 衡 時 HBr的 物 質(zhì) 的 量n（ mol） 已 知 編 號 1 2 0 a 2 4 0 1 0.5a m g( 2m) 解析：在定溫、定容下，建立起化學(xué)平衡狀態(tài)，從化學(xué)方程式可以看出，這是一個化學(xué)反應(yīng) 前后氣體分子數(shù)相等的可逆反應(yīng)。根據(jù)“等價轉(zhuǎn)換”法，通過反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比換算成 同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，則達(dá)到平衡后與原平衡等效。 因為標(biāo)準(zhǔn)項中 n（起始）：n（起始）：n（HBr 平衡）=1：2：a，將 n（H 2起始） =2mol，n（Br 2起始）=4mol，代入上式得 n（HBr 平衡）=2a。 參照標(biāo)準(zhǔn)項可知，n（HBr 平衡）=0.5a mol，需要 n（H 2起始）=0.5mol，n（Br 2起始） =1mol，n（HBr 起始）=0mol。而現(xiàn)在的起始狀態(tài)，已有 1mol HBr，通過等價轉(zhuǎn)換以后，就 相當(dāng)于起始時有 0.5 mol H2和 0.5 mol Br2的混合物，為使 n（H 2起始）：n（Br 2起始） =1：2，則需要再加入 0.5 mol Br2就可以達(dá)到了。故起始時 H2和 Br2的物質(zhì)的量應(yīng)為 0mol 和 0.5mol。 設(shè)起始時 HBr 的物質(zhì)的量為 x mol，轉(zhuǎn)換成 H2和 Br2后，則 H2和 Br2的總量分別為 （）mol 和（）mol，根據(jù)，解得。設(shè)平衡時 HBr 的物質(zhì)的量為 y mol，則有，解得。 例 5：如圖所示，在一定溫度下，把 2 體積 N2 和 6 體積 H2 通入一個帶有活塞的容積可 變的容器中，活塞的一端與大氣相通，容器中發(fā)生以下反應(yīng)：（正反應(yīng)放熱） ，若反應(yīng)達(dá)到 平衡后，測得混合氣體的體積為 7 體積。據(jù)此回答下列問題： N2 體 積 H2 6體 積 （1）保持上述反應(yīng)溫度不變，設(shè) a、b、c 分別代表初始加入的 N2、H 2和 NH3的體積，如 果反應(yīng)達(dá)到平衡后混合氣體中各氣體的體積分?jǐn)?shù)仍與上述平衡相同，那么： 若 a=1，c=2，則 b=_。在此情況下，反應(yīng)起始時將向_（填“正” 或“逆” ）反應(yīng)方向進(jìn)行。若需規(guī)定起始時反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，則 c 的取值范圍是 _。 （2）在上述裝置中，若需控制平衡后混合氣體為 6.5 體積，則可采取的措施是_， 原因是_。 解析：（1）化學(xué)反應(yīng)：在定溫、定壓下進(jìn)行，要使平衡狀態(tài)與原平衡狀態(tài)等效，只 要起始時就可以達(dá)到。已知起始時各物質(zhì)的體積分別為 1 體積 N2、b 體積 H2和 2 體積。根據(jù) “等價轉(zhuǎn)換”法，將 2 體積通過反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比換算成和的體積，則相當(dāng)于起始時有 （1+1）體積和（b+3）體積，它們的比值為，解得 b=3。 因反應(yīng)前混合氣體為 8 體積，反應(yīng)后混合氣體為 7 體積，體積差為 1 體積，由差量法可 解出平衡時為 1 體積；而在起始時，的體積為 c=2 體積，比平衡狀態(tài)時大，為達(dá)到同一平衡 狀態(tài)，的體積必須減小，所以平衡逆向移動。 若需讓反應(yīng)逆向進(jìn)行，由上述所求出的平衡時的體積為 1 可知，的體積必須大于 1，最大值則為 2 體積和 6 體積完全反應(yīng)時產(chǎn)生的的體積，即為 4 體積，則。 （2）由 6.5b（乙）ab，即應(yīng)填（甲） 。 化學(xué)平衡的圖像 1牢固掌握有關(guān)的概念與原理，尤其要注意外界條件的改變對一個可逆反應(yīng)來講，正逆 反應(yīng)速率如何變化，化學(xué)平衡如何移動，在速度-時間圖、轉(zhuǎn)化率-時間圖、反應(yīng)物的含量- 濃度圖等上如何體現(xiàn)。要能夠畫出有關(guān)的變化圖象。 2對于化學(xué)反應(yīng)速率的有關(guān)圖象問題，可按以下的方法進(jìn)行分析： （1）認(rèn)清坐標(biāo)系，搞清縱、橫坐標(biāo)所代表的意義，并與有關(guān)的原理掛鉤。 （2）看清起點，分清反應(yīng)物、生成物，濃度減小的是反應(yīng)物，濃度增大的是生成物一 般生成物多數(shù)以原點為起點。 （3）抓住變化趨勢，分清正、逆反應(yīng)，吸、放熱反應(yīng)。升高溫度時，v（吸）>v(放)， 在速率-時間圖上，要注意看清曲線是連續(xù)的還是跳躍的，分清漸變和突變，大變和小變。 例如，升高溫度，v(吸)大增，v(放)小增，增大反應(yīng)物濃度，v(正)突變，v(逆)漸變。 （4）注意終點。例如在濃度-時間圖上，一定要看清終點時反應(yīng)物的消耗量、生成物的 增加量，并結(jié)合有關(guān)原理進(jìn)行推理判斷。 3對于化學(xué)平衡的有關(guān)圖象問題，可按以下的方法進(jìn)行分析： （1）認(rèn)清坐標(biāo)系，搞清縱、橫坐標(biāo)所代表的意義，并與勒沙特列原理掛鉤。 （2）緊扣可逆反應(yīng)的特征，搞清正反應(yīng)方向是吸熱還是放熱，體積增大還是減小、不 變，有無固體、純液體物質(zhì)參加或生成等。 （3）看清速率的變化及變化量的大小，在條件與變化之間搭橋。 （4）看清起點、拐點、終點，看清曲線的變化趨勢。 （5）先拐先平。例如，在轉(zhuǎn)化率-時間圖上，先出現(xiàn)拐點的曲線先達(dá)到平衡，此時逆向 推理可得該變化的溫度高、濃度大、壓強(qiáng)高。 （6）定一議二。當(dāng)圖象中有三個量時，先確定一個量不變再討論 另外兩個量的關(guān)系。 【例 1】某溫度下，在體積為 5的容器中，、三種 物質(zhì)物質(zhì)的量隨著時間變化的關(guān)系如圖 1 所示，則該反應(yīng)的化 學(xué)方程式為_，2內(nèi)用的濃度變化和用的濃度變 化表示的平均反應(yīng)速率分別為_、_。 【例 2】 對達(dá)到平衡狀態(tài)的可逆反應(yīng) X+Y Z+W，在其他條件 不變的情況下，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率變化圖象如圖 1 所示，則圖象中關(guān)于 X、Y、Z、W 四種 物質(zhì)的聚集狀態(tài)為 AZ、W 均為氣體，X、Y 中有一種是氣體 BZ、W 中有一種是氣體，X、Y 皆非氣體 CX、Y、Z、W 皆非氣體 DX、Y 均為氣體，Z、W 中有一種為氣體 【例 3】下列各圖是溫度（或壓強(qiáng)）對應(yīng) ；的正、逆 反應(yīng)速率的影響，曲線交點表示建立平衡時的溫度或壓強(qiáng)，其中正確的是 【例 4】 現(xiàn)有可逆反應(yīng) A（g）2B（g）nC（g）Q，在相同溫度、不同壓強(qiáng)時，A 的轉(zhuǎn)化 率跟反應(yīng)時間（t）的關(guān)系如圖 4，其中結(jié)論正確的是 Ap 1p 2，n3 Bp 1p 2，n3 Cp 1p 2，n3 Dp 1p 2，n=3