2019高中化学 等效模型的建立（基础）知识导学学案 新人教版选修4.doc

1等效模型的建立等效模型的建立【学习目标学习目标】1等效平衡的概念； 2等效平衡的拓展与应用。【要点梳理要点梳理】 【高清课堂：提升训练二高清课堂：提升训练二-等效模型的建立】 要点一、等效平衡的含义： 在相同条件下，对同一可逆反应，不论从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，或从正、逆两个方向 同时开始；投料是一次还是分成几次，只要起始浓度相当（即按方程式中的计量系数转换成同一半边满足对应 相等或对应成比例），均可达到同一平衡状态，即平衡时相应组分的含量(体积分数、物质的量分数、质量分数)相 同，这样的化学平衡称为等效平衡。即在满足质量（原子）守恒定律的前提下，一定条件下的同一个平衡状态 可以对应无数个起始状态。 如果将两种不同方式的起始投料按方程式中的计量系数转换成同一半边满足对应相等，这样最终达到的等 效平衡不仅各组分的物质的量分数对应相等，而且其物质的量也对应相等，则两平衡互为等同平衡。等同平衡 可视为等效平衡的一种特殊情况。遇到等效平衡问题时，特别注意以下几点：一看外界条件恒温、恒容，恒温、恒压； 二看反应前后气体体积变化与否；三看“等效平衡”中的“等效”要求：一般指“物质的量分数相等”，但有些题目中要求达到的等效平衡是“等物质的量”或“等浓度”等，应格外注意题目的要求。解题时要分清类别，用相应的方法求解。我们常采用“等价转换”的方法，分析和解决等效平衡问题。 【高清课堂：提升训练二高清课堂：提升训练二-等效模型的建立】 要点二、等效平衡的类型和规律：外界条件等温等容等温等容等温等压反应类型任意可逆反应n(g)=0 的反应任意可逆反应等价转换转化为同一方物质n 相等转化为同一方物质n 成比例转化为同一方物质n 成比例等效情况%相等C 相等n 相等%相等C 成比例n 成比例%相等C 相等n 成比例注：n 表示各物质的物质的量、%表示质量分数、C 表示物质的量浓度、n(g) =0 表示反应前后气体的 总物质的量不变 要点诠释：要点诠释： 等效平衡的解题方法与技巧是明确等效平衡的种类：一是恒温恒容下的等效平衡，它再细分成二种情况， 是反应前后气体的体积不相等的的反应，只要按照化学计量数换算到一边即“一边倒” ，与原平衡的初始量相 同，则建立的平衡与原平衡视为等效；是反应前后气体的体积相等，只要按照化学计量数换算到一边即“一 边倒” ，与原平衡物质的初始量的比值相同，则建立的平衡与原平衡视为等效。二是恒容恒压（容器的体积可变） 条件下，只要按照化学计量数换算到一边即“一边倒” ，与原平衡的初始量的比值相同，则建立的平衡与原平衡 视为等效。要点三、等效平衡的分类和规律的实例分析21 1、对反应前后气体体积不等的反应：、对反应前后气体体积不等的反应：2N（g g）+3+32H（g g）2 2 3NH（g g）转换转换条件条件浓度浓度含量含量物质的量物质的量质量分数质量分数定定 T T 定定 V V相等相等相等相等 对应相等对应相等 定定 T T 定定 P P相等相等相等相等定定 T T 定定 V V不相等不相等不相等不相等对应对应成比例成比例定定 T T 定定 P P相等相等成比例相等2 2、对反应前后气体体积相等的反应：、对反应前后气体体积相等的反应：H2(g) I2(g)2H I(g)转换转换条件条件等浓度等浓度等含量等含量等物质的量等物质的量等质量分数等质量分数定定 T T 定定 V V相等相等相等相等 对应相等对应相等 定定 T T 定定 P P相等相等相等相等定定 T T 定定 V V不相等相等成比例相等对应对应成比例成比例定定 T T 定定 P P相等相等成比例相等要点四、等效模型：在化学平衡中经常对已达平衡的某反应体系继续投入一定量的反应物或生成物，再次达到平衡后讨论其浓度、压强、转化率等的变化趋势，并与起始平衡时的状态进行比较。一般的解题思路是在这两个平衡状态之间建立一个中间状态，进行分步讨论：此中间状态和第一次反应达到的平衡为等效平衡，通过改变外界条件瞬间改变该中间状态，根据平衡移动原理该状态最终趋于新的平衡。可通过中间状态的移动判断改变条件后的平衡移动所造成的相关量的变化。等效模型的使用条件：当改变量为整个反应体系时，用等效模型分析；当改变量为整个反应体系中的某一 个组分，用勒夏特列原理分析。 【典型例题典型例题】 类型一：恒温恒容类型一：恒温恒容 A A： 恒恒温温恒恒容容下下，对对于于反反应应前前后后气气体体体体积积发发生生变变化化的的反反应应来来说说（即即V V0 0 的的体体系系）：等等价价转转化化后后，对对应应各各 物物质质起起始始投投料料的的物物质质的的量量与与原原平平衡衡起起始始态态相相同同，则两平衡等效。则两平衡等效。例 1、在一定温度下，把 2 mol SO2和 1 mol O2通入一定容积的密闭容器中，发生如下反应，2SO2+O22SO3，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 SO2、O2、SO3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（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）【答案】 （1）故 c=2。（2）b=0.25，c=1.5。（3）a+c=2，b+c/2=1。【解析】该反应是一个化学反应前后气体分子数减小的可逆反应，在定温、定容下建立的同一化学平衡状态。 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 2SO2+O22SO3可以看出，反应从 2 mol SO3开始，通过反应的化学计量数之比换算成 SO2和 O2的物质的量（即等价转换），恰好跟反应从 2 mol SO2和 1 mol O2的混合物开始是等效的，故 c=2。 （2）由于 a=0.5b（乙）ab，即应填（甲）。【解析】 （一）（1）此时剩余 A 的物质的量为（1a）mol。 （2）C 的物质的量为 3a mol。 （3）由于达到平衡时 C 的物质的量为 3a mol，故此平衡状态与（2）完全相同。若把 C 的物质的量完全转 化为 A 和 B，A、B 的物质的量应与（2）完全相等。据题意有：，解得；，解得 y=33a。通过上述可知，平衡时 B 的物质的量为（33a）mol，由于该反应起始时投放的物质为 A、B、C 均有，即 从中间状态开始达到平衡，故平衡可能向左、向右或不移动，也即 3a 可能大于、小于或等于 1（不移动时， ），故（3）中 B 的物质的量应为（丁）。（4）在（3）的平衡中，再加入 3mol C，所达到的平衡状态与（1）、（2）、（3）皆为等效状态，通过（1）可求出 C 的物质的量分数为，也就是在（3）的平衡状态时 C 的物质 的量分数。（二）（5）因此时容器的容积不变，而（1）中容器的容积缩小，（5）小题中容器相当于在（1）的基础上减 压，则平衡逆向移动，故反应达到平衡后 a>b，即应填（甲）。 举一反三：举一反三：【变式 1】 在一定条件下，向一带活塞的密闭容器内充入 2molSO2和 1molO2，发生下列反应：2 SO2 (g)+O2(g)2SO3(g)，达到平衡后改变下列条件，SO3气体平衡浓度不改变的是（ ）A.保持温度和容器体积不变，充入 1mol SO3 B. 保持温度和容器压强不变，充入 1mol SO3 C. 保持温度和容器压强不变，充入 1mol O2 D. 保持温度和容器压强不变，充入 1mol Ar【答案】B 【高清课堂：提升训练二高清课堂：提升训练二-等效模型的建立】 【变式 2】 某温度下，在容积可变的容器中，反应 2A（g）B（g） 2C（g） ，达到平衡时，A、B、C 的物 质的量分别是 4mol、2mol、4mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量作如下调整，可使平 衡右移动的是 A均减半 B均加倍 C均增加 1mol D均减少 1mol 【答案】C