高中化学 2.3 化学平衡学案 新人教版选修4

2.3 化学平衡学案（人教版选修4）

[学习目标] 1.熟练掌握影响化学平衡的因素，正确分析平衡移动的方向。2.熟练运用化学平衡常数和平衡转化率进行相关计算。3.熟练分析化学平衡图象。4.理解等效平衡并进行简单计算。

题型一影响化学平衡的因素考查

典例1某温度下，密闭容器中发生反应a X(g)b Y(g)＋c Z(g)，达到平衡后，保持温度不变，将容器的容积压缩到原来容积的一半，当达到新平衡时，物质Y和Z的浓度均是原来的1.8倍。则下列叙述正确的是( )

A．可逆反应的系数：a>b＋c

B．压缩容器的容积时，v正＝v逆

C．达到新平衡时，物质X的转化率减小

D．达到新平衡时，混合物中Z的质量分数增大

听课记录：

变式训练1在一密闭容器中，反应a A(g)b B(g)达平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，当达到新的平衡时，B的浓度是原来的60%，则( ) A．平衡向逆反应方向移动了

B．物质A的转化率减小了

C．物质B的质量分数增加了

D．a>b

变式训练2可逆反应m A(气)＋n B p C(气)＋q D(其中A和C都是无色气体)，当达到平衡时，下列叙述正确的是( )

A．增大压强，平衡不移动，说明(m＋n)一定等于(p＋q)

B．升高温度，A的转化率减小，说明正反应是吸热反应

C．若增加B的量，平衡体系颜色加深，说明B必是气体物质

D．若B是气体，增加A的量，A、B转化率都一定增大

题型二对化学平衡常数和平衡转化

率的综合考查

方法点拨：利用“三段式”分析法进行平衡常数和转化率的相关计算

如m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a、b，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx。

m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)

起始(mol·L－1)a b0 0

变化(mol·L－1)mx nx px qx

平衡(mol·L－1)a－mx b－nx px qx

K＝

px p·qx q

a－mx m·b－nx n

典例2在473 K时，反应PCl 5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝4.6×10－3mol·L －1。

(1)若PCl5的起始浓度为0.020 mol·L－1，求达到平衡时PCl5的分解率。

(2)PCl5的起始浓度为多大时，达到平衡时其分解率为50%?

题型三化学平衡图象

方法点拨：对于化学平衡的有关图象问题，可按以下方法进行分析：

1．认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒夏特列原理挂钩。

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。

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。

典例3已知：4NH 3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)

ΔH＝－1 025 kJ·mol－1，该反应是一个可逆反应。若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是( )

听课记录：

变式训练3在密闭容器中进行下列反应：M(g)＋N(g)R(g)＋2 L，此反应符合右边图象。下列叙述正确的是( )

A．正反应吸热，L是气体

B．正反应吸热，L是固体

C．正反应放热，L是气体

D．正反应放热，L是液体

题型四等效平衡

1．等效平衡的含义

在一定条件下的可逆反应里，起始投料不同，但达到平衡时同种物质的质量分数(或体积分数、物质的量分数)均相等，这样分别建立起来的平衡互称为等效平衡。

等效类型ⅠⅡ

外界条件恒温、恒容恒温、恒压

可逆反应类型任何可

逆反应

反应前后气体总体积

不变的可逆反应

任何可

逆反应

起始投料

按方程式中的系数关系转化

为方程式同一半边的物质，其

“量”相同

按方程式中的系数关系转化

为方程式同一半边的物质，其

物质的量之比符合同一比例

平衡特点(对各组分而言) 质量分数相同相同

物质的量相同成比例

物质的

量浓度

相同成比例

质量相同成比例

分子数相同成比例

g

＝0或Δνg≠0。

对于Δνg＝0的反应，无论在哪一个条件下均化为“等比”。

对于Δνg≠0的反应，则是“恒温恒容化为等同”，“恒温恒压化为等比”。

典例4某温度下，把1 mol N2和3 mol H2通入一个容积可变的密闭容器里，发生反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，反应达到平衡状态，测得NH3为s mol。若保持温度和压强不变，用m、n、p代表初始加入N2、H2、NH3的物质的量，只改变m、n数值，达到平衡时各组分的质量分数不变，请填写表中编号为(1)～(3)各状态空格内数据。

听课记录：

变式训练4 在一真空密闭容器中盛有1 mol PCl 5，加热到200℃，发生反应：PCl 5(g) PCl 3(g)＋Cl 2(g)，反应达到平衡时，PCl 5在混合气体中的体积分数为m %，若在相同的温度和相同的容器中，起始时加入2 mol PCl 5，反应达到平衡时，PCl 5在混合气体中的体积分数为n %，则m 和n 的关系正确的是( )

A ．m >n

B ．m

C ．m ＝n

D ．无法比较

参考答案

要点突破区

典例1 C

变式训练1 C [温度不变，体积增大一倍，压强减小，若平衡不移动，则B 的浓度应为原来的50%，现为60%，说明平衡向正反应方向移动，则a

变式训练2 C [A 项是错误的，压强改变平衡不移动只能说明是气体分子数反应前后没有变化，而反应物和生成物不一定都是气体，所以这个关系式不正确；B 项根据平衡移动原理，升高温度，平衡左移只能说明正反应是放热的；D 项若增加A 的量，A 的转化率减小而不是增大；所以C 项是正确的。]

典例2 (1)38% (2)9.2×10－3mol·L －1

解析 (1)设PCl 5的转化浓度为x ，

PCl 5(g)PCl 3(g)＋Cl 2(g)

起始浓度/mol·L －1 0.020 0 0

平衡浓度/mol ·L －1 0.020－x x x

K ＝c PCl 3·c Cl 2c PCl 5＝x 2

0.020－x

＝4.6×10－3 mol·L －1， 解得x ＝7.6×10－3 mol·L －1。

故PCl 5的分解率α＝7.6×10－3mol·L －10.02 mol·L －1×100%＝38%。 (2)设PCl 5起始浓度为c 时，达到平衡时分解率为50%，

PCl 5(g)PCl 3(g)＋Cl 2(g)

起始浓度/mol·L －1 c 0 0

平衡浓度/mol·L －1 c －0.5c 0.5c 0.5c

由K ＝0.5c 2c －0.5c

＝4.6×10－3 mol·L －1解得c ＝9.2×10－3mol·L －1。 典例3 C [由于该反应为放热反应，升高温度平衡左移，NO 的含量降低，因此A 正确、C 错；又由于该反应为气体体积增大的反应，增大压强平衡左移，因此压强越大，NO 的含量越低，故B 正确；而催化剂只能提高反应速率，不会引起平衡的移动，因此D 正确。]

变式训练3 C [由“先拐先平”可推知，T 1>T 2，p 1

典例4 (1)2s (2)3 9 (3)0.3 0.3

解析 本题为恒温、恒压条件下达成等效平衡的问题，必须按照恒温、恒压等比例的规

律进行求算，即把所加入的物质进行换算，如换算为N 2、H 2的物质的量后只要再符合n N 2n H 2

＝13

即符合题意。 具体计算可参考下列方法进行。

N 2(g)＋3H 2(g) 2NH 3(g)

初始： m n p

换算： m ＋p 2 n ＋32

p 0 (1)m ＝0，n ＝0，p ＝4得：m ＋p 2＝2，n ＋32

p ＝6，n (N 2)、n (H 2)均为已知的2倍，所以平衡时，n (NH 3)＝2s mol 。

(2)平衡时n (NH 3)＝3s mol ，n (N 2)、n (H 2)均为已知的3倍，则有：m ＋p 2＝3，n ＋32

p ＝9，代入p ＝0，得：m ＝3，n ＝9。

(3)平衡时n (NH 3)＝0.25s mol ，n (N 2)、n (H 2)均为已知的0.25倍，则有：m ＋p 2＝14

，n ＋32p ＝34

，代入m ＝0.1，得p ＝0.3，n ＝0.3。 变式训练4 B [设计如下等效平衡模型：

在上述模型中，①和②互为等效平衡，平衡混合气体中PCl 5的体积分数为m %。③达到平衡时，PCl 5体积分数为n %，从②到③，由于增大压强，平衡向逆反应方向移动，所以PCl 5在平衡混合气体中的体积分数增大，即：n >m 。]