等效平衡专题-教案
一、复习预习
1、化学平衡移动原理的内容是什么
2、影响平衡移动的外界因素有哪些
二、知识讲解
考点1等效平衡定义
对同一可逆反应，在一定条件下（常见的为恒温恒容或恒温恒压），起始投料方式不同（从正、逆或中间等方向开始），若达到的化学平衡同种物质的百分含量均相同，这样的平衡状态互称为等效平衡。
考点2等效平衡的常见分类和状态
以如下反应为例：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
（1）如果m+n≠p+q
①恒温恒容：使用极限转化分析法，一边倒后相同起始物质的物质的量相等。达到平衡后各物质浓度相等，百分含量相等，体积没变化，压强没有变化，达到平衡后正逆反应速率相同。唯一不同的是根据投料方式的不同会导致反应热不同。
②恒温恒压：一边倒后相同起始物质的物质的量之比相等。达到平衡后各物质浓度相等，百分含量相等，体积可有变化，压强没有变化，达到平衡后正逆反应速率相同。根据投料的量和方式的不同会导致反应热不同。 （2）如果m+n = p+q
③一边倒后相同起始物质的物质的量之比相等。恒温恒压的话，达到平衡后体积未必相等；恒温恒容的话，除了体积相等，达到平衡后各物质浓度、压强、正逆反应速率都可能不同。两种情况下反应热根据投料的量和方式的不同而不同。比较见下表1.
等效平衡解题建模过程
对于反应N 2(g)＋3H 2(g)
2NH 3(g)，按照①、②、③的投料方式进行反应，
（1）恒温恒容下，则所能达到等效平衡的状态为：①=②≠③。
③为①或②、④进行加压后的情况，对于这种△vg<0的情况,压强增大,平衡向正方向 移动, N 2转化率升高。 （2）恒温恒压下，则所能达到等效平衡的状态为：①=②=③。
对于反应H 2(g) +I 2(g)2HI(g) 按照⑤、⑥、⑦、⑧的投料方式进行反应，
（3）恒温恒容下、恒温恒压下，则所能达到等效平衡的状态为：⑤=⑥=⑦=⑧。
基于上面几种类型的建模过程，对照表1可进行分析能量变化等情况，再应用于解题。
三、例题精析
【例题1】
【题干】2.0molPCl3和1.0molCl2充入体积不变的密闭容器中，在一定条件下发生下述反应PCl 3(g) +Cl2(g) PCl5(g)，达到平衡时, PCl5为0.4mol，如果此时移走1.0molP Cl3和0.5mol Cl2,在相同温度下再达到平衡，PCl5的物质的量为（）。
A. 0.4mol
B. 0.2mol
C. 小于0.2mol
D. 大于0.2mol，小于0.4mol
【答案】C
【解析】此题属于恒温恒容，△Vg﹤0。移走后，相当于一开始就是1.0mol PCl3和0.5mol Cl2在反应。若平衡不移动，PCl5为0.2 mol。若用虚拟隔板将体积压缩为一半，则移走前后互为等效平衡。实际情况是要把隔板抽掉，压强变小，平衡左移，选C。
【例题2】
【题干】温度为T时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0 molPCl 5，反应PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2
下列说法正确的是
A．反应在前50 s的平均速率为v（PCl3）=0.0032 mol?L-1?s-1
B．保持其他条件不变，若升高温度，平衡时，c（PCl3）=0.11 mol?L-1，则反应为放热反应
C.相同温度下，起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2，达到平衡前v(正)＞v(逆)
D.相同温度下，起始时向容器中充入 2.0molPCl3、2.0molCl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%
【答案】C
【解析】此反应初始平衡状态用三行式分析如下：
PCl 5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)
C0（mol/L） 0.5 0 0
C变（mol/L） 0.1 0.1 0.1
C平（mol/L） 0.4 0.1 0.1
A、由表中数据可知50s内，△n（PCl3）=0.16mol，
根据v=
△n
V
△t
计算v（PCl3）；
B、由表中数据可知，平衡时n（PCl3）=0.2mol，保持其他条件不变，升高温度，平衡时，c（PCl3）=0.11 mol/L，则n′（PCl3）=0.22mol，根据平衡时n（PCl3），判断平衡移动方向，升高温度平衡向吸热反应方向移动；
C.先求得平衡常数K=（0.1）2/0.4=0.025，再求相同温度下，更换投料方式后的浓度商Qc=（0.1）2/0.5=0.02, Qc﹤K,相当于在原来的平衡基础上增大了反应物的浓度（原平衡状态
即为参照系），正逆反应速率均增大，要达到新的平衡分子应减小，分母应增大，平衡向正反应方向移动，达到平衡前v(正)＞v(逆)。
D.本题原平衡中PCl5的转化率为20%，采用一边倒的极限转化分析，若投料方式从逆向开始，则转化率为80%。先建立原容器体积的两倍的模型，可得等效平衡的参照系，再把容器压缩为原容器，则平衡向逆反应方向移动，PCl3的转化率应大于80%。
【例题3】
【题干】向体积不变的密闭容器中充入2 mol N2和6 mol H2，一定条件下发生反应：N2(g)＋3H 2(g)2NH3(g)，平衡时混合气体共7 mol。令a、b、c分别代表N2、H2、NH3起始加入的物质的量，维持温度不变，使达到平衡时各成分的百分含量不变。则：
(1)若a＝0，b＝0，则c＝；
(2)若a＝0.7，b＝2.1，则：①c＝②这时反应向进行；
③若要维持反应开始时即向该反应方向进行，c的取值范围是；
(3)欲使起始反应维持向正方向进行，则b的取值范围是。
【答案】⑴c＝4；(2) ① c＝2.6，②起始量5.4mol(0.7mol＋2.1mol＋2.6mol) ﹤7mol，向生成气体更多物质的量的逆向进行。③为了维持反应开始向逆向进行，c：1 【解析】根据题意，可以列三行式求得达到平衡时平衡时各成分的物质的量，设平衡时N2转化了x mol， N 2(g)＋3H2(g)2NH3(g) n0 （mol） 2 6 0 n变（mol）x 3x 2x n平（mol）2－x 6－3x 2x 依题意：(2－x)＋(6－3x)＋2x＝7，x＝0.5。 该题属于恒温恒容，△Vg≠0，一边倒后跟起始投料量完全一致时才能够达到等效平衡。可利用极限转化（极转）的思维进行分析。 N 2 ＋ 3H22NH3 n（原始投料/mol） 2 6 0 n（其他投料/mol） a b c n（等效平衡投料/mol）a+c/2=2 b+3c/2=6 0 n（平衡投料/mol） 1.5 4.5 1 n（逆向投料/mol） 0 0 4 解得（1）c＝4；(2) ① c＝2.6，②起始量5.4mol(0.7mol＋2.1mol＋2.6mol) ﹤7mol，向生成气体更多物质的量的逆向进行。③为了维持反应开始向逆向进行，c：1 4.5 四、课堂运用 【基础】 1.在一密闭的容器中充入2 mol A和1 mol B发生反应：2A(g)＋B(g)→xC(g)，达到平衡后，C的体积分数为w%；若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量A：0.6mol、B： 0.3 mol、C：1.4 mol充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为w%，则x的值为( ) A、只能为2 B、只能为3 C、可能为2，也可能为3 D、无法确定 【答案】C 【解析】包括两种情况。若x等于3，则这一反应是一个前后气体体积不变的类型，因此只要满足第二种投料方式中按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比与第一种投料方式相等即可达到等效平衡。若x不等于3，则须满足第二种投料方式中通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量与第一种投料方式完全相等，才能使两平衡等效。 2.一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：2A(g)＋B(g)3C(g)，若反应开始时充入2 mol A和2 mol B，达平衡后A的体积分数为a%。其他条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后A的体积分数小于a%的是( ) A、2 mol C B、2 mol A和1 mol B C、1 mol B和1 mol C D、2 mol A、3 mol B和3 mol C 【答案】C 【解析】由于压强改变对平衡移动无影响，故平衡后A的体积分数只与起始加入的A、B物质的量之比有关。假设反应都向逆反应进行到底，按四种配比加入起始物质，可等效转换成起始加入A、B的物质的量之比为： A．n(A)∶n(B)＝2∶1 B．n(A)∶n(B)＝2∶1 C．n(A)∶n(B)＝1∶2 D．n(A)∶n(B)＝1∶1 平衡后A的体积分数为a%时，起始加入的A、B物质的量之比为1∶1。若平衡后A的体积分数小于a%，则起始加入A、B的物质的量之比应小于1∶1。 3.已知：H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH<0。有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，相同温度下分别达到平衡。欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，应采取的措施是( ) A、甲、乙提高相同温度 B、甲中加入0.1 mol He，乙不变 C、甲降低温度，乙不变 D、甲增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2 【答案】C 【解析】0.2 mol HI相当于H2、I2各0.1 mol，所以甲、乙在题述情况下达到的平衡是等效的。A项，甲、乙提高相同温度，仍等效；B项，甲中加入0.1 mol He对反应无影响；C 项，甲降低温度，平衡右移，HI的浓度增大；D项，甲增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2，平衡都向右移动，HI的浓度都增大。 【巩固】 1. 已知2SO 2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g)；ΔH ＝－197 kJ·mol－1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：(甲) 2 mol SO2和1 mol O2；(乙) 1 mol SO2和0.5 mol O2；(丙) 2 mol SO3。恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是（） A．容器内压强P：P甲＝P丙 > 2P乙 B．SO3的质量m：m甲＝m丙 > 2m乙 C．c(SO2)与c(O2)之比k：k甲＝k丙 > k乙 D．反应放出或吸收热量的数值Q：Q甲＝Q丙 > 2Q乙 【答案】B 【解析】恒温恒容，△Vg≠0，投料要一边倒后相等才是等效平衡，甲、丙属于此类，只是能量变化完全相反。隐含的关系为 lQ甲l+lQ丙l=197，转化率不一定为50%，所以Q甲不一定等于Q丙，D错，而平衡时m甲＝m丙是正确的。把甲装置用虚拟隔板均分两部分，其中一部分可作为参照系，之与乙的投料方式互为等效平衡，可见乙容器的真实状态是体积增大，压强变小，平衡向生成更多的气体即逆向移动。如果平衡不移动则SO3的质量：m甲=2m乙，实际m甲>2m乙，B对；若不移动压强：P甲=2P乙，实际P甲＜2P乙，A错； c(SO2)与c(O2)之比k：因为投料比和变化都正好成比例，所以不管什么反应状态下，都有k甲＝k丙=k乙，C错。 2. 有甲、乙两个完全相同的容器，发生反应A(g) + 2B(g)= 2C(g)，向甲容器中加入1molA(g)和4molB(g)，在一定条件下达到平衡时的热效应（吸热或放热）为Q，在相同条件下向乙容器中加入2molC(g) 和2molB(g)，达到平衡时的热效应（放热或吸热）为4Q。则甲容器中B 的转化率为。 【答案】10% 【解析】恒温恒容，两个等效平衡状态。 A(g) + 2B(g)= 2C(g) △H n甲（mol） 1 4 0 Q n乙（mol）0 2 2 4Q n乙（极转）（mol）1 4 0 此题隐含的关系式为，1molA和2molB完全反应的热量变化为I5QI，所以甲中α（B）=α（A）╳（1/2）=（Q/5Q）╳100%╳（1/2）=10%。 【拔高】 1. 向体积可变的密闭容器中充入2 mol N2和6 mol H2，一定条件下发生反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH 3(g)，平衡时混合气体共7 mol。令a、b、c分别代表N2、H2、NH3起始加入的物质的量，维持温度不变，使达到平衡时各成分的百分含量不变。则： (1)若a＝0，b＝0，则c＝；若a＝0.7，b＝2.1，c＝； （2）若初始投入量为a＝1，b＝4，能否达到跟上述平衡的等效平衡状态？ 【答案】（1）c均为任意值。（2）不能。 【解析】此题为恒温恒压，由于体积可变，只需要起始投入量一边倒后等比例即可达到等效平衡。这两个平衡状态各种物质的浓度相等，容器的体积和原平衡的体积成倍数关系。 2.某温度下，H2（g）+CO2(g)H2O（g）+CO(g)的平衡常数K=9/4．该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2（g）和CO2（g），其起始浓度如右表所示。下列判断不正确的是 A、平衡时，乙中CO2的转化率大于60% B、平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60％ C、平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012mol/L D、反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢 【答案】C 【解析】一般说来，如果选择题中涉及到计算，这样的选项可以最后考虑。首先看D选项，因为丙中反应物的起始浓度是甲中反应物起始浓度的2倍，因此反应速率丙大于甲，乙居中，但甲和丙的转化率是相等的，且丙中反应的H2和CO2是甲中的2倍；乙可以看作是在甲的基础上多加了H2，平衡向右移动了，因此乙中CO2的转化率大于甲中CO2的转化率，这样初断定ABD项正确，C错误。再通过平衡常数来计算转化率和平衡时c(CO2)，进一步确认。课程小结 解决等效平衡的问题，主要是找到等效平衡的参照系，进行与基本等效平衡类型建模比较分析。表1把能量变化纳入平衡移动的角度来分析，不难理解为何近年考题热衷这个综合的角度，这非常有利于全面理解化学反应原理，培养学生严谨求实的科学态度，与课程标准要求一致。 课后作业 【基础】 1. 保持恒温、恒容，在某密闭容器中发生反应：2A(g)＋2B(g) C(g)＋3D(g)．现分别从两条途径建立平衡：Ⅰ——从正反应开始，A、B的起始物质的量均为2 mol；Ⅱ——从逆反应开始，C、D的起始物质的量分别为2 mol和6 mol。以下叙述中正确的是( ) A．Ⅰ、Ⅱ两种途径从反应开始到平衡状态所消耗的时间相同 B．Ⅰ、Ⅱ两种途径从反应开始到平衡状态的过程中，体系的总密度始终保持不变 C．Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内A的物质的量分数相同 D．Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内A的浓度相同 【答案】BC 【解析】本题属于等效平衡，即在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体分子数不改变的可逆反应，只要起始时加入反应物(或生成物)的物质的量的比值与原平衡相同，则两平衡等效．这种等效平衡的结果是各物质所占的百分比相同，而物质的量和浓度成比例。 2. 甲、乙两恒温容器开始时压强相同，分别充入甲：2 molA +1 molB ，乙：1.4mol A +0.7 mol B +0.6 mol C，发生反应2A (g) +B (g) x C(g) 。达到平衡时两者中C的 体积分数相同。 (1)若甲、乙均为恒容容器，则x =___； (2)若甲、乙均为恒压容器，则x =___； (3)若x =3，甲为恒容容器，乙为恒压容器，则平衡时两者中C的量较多是_____。【答案】（1） 2 （2）任何正整数（3）甲 【解析】（1）根据恒温恒容Δn(g)≠0 ，即x≠3，将物质折为一侧，对应物质的物质的量（n）均相等。故有 2A (g) + B (g) x C(g) 起始：1.4mol 0.7 mol 0.6 mol 转化：mol mol 0.6 mol 所以：1.4 + = 2 或 0.7 + = 1 解得：x = 2 又根据恒温恒容时，当Δn (g) = 0 ，x =3时，0.6 mol C分解成0.4molA与0.2molB，即折为一侧后，n(A)=1.4mol + 0.4mol = 1.8 mol，n(B)=0.7mol + 0.2mol = 0.9 mol，显然，n(A)：n(B)=2:1，同样符合要求。 （2）恒温恒压时起始A、B的物质的量之比2:1，且不论x为何值，也不论C为多少，C 分解生成的A、B的物质的量之比都是2:1，则n(A):n(B)恒为2:1，符合恒温恒压时的要求。此时x为任何正整数。 （3）若x = 3，甲、乙均成为恒温恒太容器，起始时甲充入2 molA +1 molB，乙中折为一侧可看成充入1.8 molA +0.9 molB,显然n(A)：n(B) = 2:1，二者是等效平衡，甲中C 的量多。 【巩固】 1. 一定条件下存在反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，其正反应放热。现有三个相同的2L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器I、II、III，在I中充入1molCO和1molH2O，在II中充入1molCO2和1mol H2，在III中充入2molCO和2molH2O，700℃条件下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是 A.容器I、II中正反应速率相同 B.容器I、III中反应的平衡常数相同 C.容器I中CO的物质的量比容器II中的多 D.容器I中CO的转化率与容器II中CO2的转化率之和小于1 【答案】CD 【解析】属于恒容不恒温，△Vg=0，容易错误地套用上述常规分类进行分析错答为AB。不过仍然可以用建立“等效平衡参照系”的方法进行综合分析。 700℃，2L： CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH＜0 I （mol/L） 0.5 0.5 0 0 II （mol/L） 0 0 0.5 0.5 III （mol/L） 1 1 0 0 先分析I和II。设I在温度不变时达到的平衡状态为参照系，达到平衡时温度高于700℃。 容器II从逆向即吸热方向开始反应，达到的平衡状态容器II温度小于700℃，最终为不等效平衡, v正（I）≠v正（II）。相对参照系，容器I平衡逆向移动，容器II平衡正向移动，容器I中CO的物质的量比容器II中的多，α（CO）、α（CO2）均相应减小。若温度恒定，容器I、II等效，α（CO）+α（CO2）=1，温度可变则小于1。A错C、D正确。容器III可看成两个容器I叠加并压缩为一半，各物质浓度增加一倍，若温度恒定，则平衡不移动；恒容绝热下，容器III中温度比容器I高，平衡逆向移动，故K(III) ＜K(I)。B错。 2. 向某密闭容器中充入1 mol CO和2 mol H2O(g)，发生反应：CO＋H2O(g) CO2＋H2.当反应达到平衡时，CO的体积分数为x.若维持容器的体积和温度不变，起始物质按下列四种配比充入该容器中，达到平衡时CO的体积分数大于x的是( ) A．0.5 mol CO＋2 mol H2O(g)＋1 mol CO2＋1 mol H2 B．1 mol CO＋1 mol H2O(g)＋1 mol CO2＋1 mol H2 C．0.5 mol CO＋1.5 mol H2O(g)＋0.4 mol CO2＋0.4 mol H2 D．0.5 mol CO＋1.5 mol H2O(g)＋0.5 mol CO2＋0.5 mol H2 【答案】B 【解析】A项，相当于向容器中充入1.5 mol CO和3 mol H2O(g)，与原始比例1∶2相同，构成等效平衡，CO体积分数不变；B项，相当于向容器中充入1 mol CO和2 mol H2O(g)，再充入1 mol CO，故前一步建立与题述等效的平衡，再充入1 mol CO，虽使平衡向正向移动，但移动是由CO的浓度增加引起的，CO的体积分数增大；C项，相当于向容器中充入0.9 mol CO和1.8 mol H2O(g)(两者比值1∶2)，再充入0.1 mol H2O(g)，故加入H2O(g)而使平衡向正向移动，CO体积分数减小；D项，相当于向容器中充入1 mol CO和2 mol H2O(g)，与原平衡等效，CO体积分数不变． 【拔高】 1. CO（g）+H 2O（g） H2（g）+CO2（g）△H﹤0，在其他条件不变的情况下 A．加入催化剂，改变了反应的途径，反应的△H也随之改变 B．改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变 C．升高温度，反应速率加快，反应放出的热量不变 D．若在原电池中进行，反应放出的热量不变 【答案】B 【解析】催化剂虽然改变了反应途径，但是△H只取决于反应物、生成物的状态，△H不变；△Vg=0，改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量也不变；△H﹤0，升高温度，平衡逆向移动，反应放出的热量减小；若在原电池中进行，反应不放出热量，而是转换为电能。2. 某恒温密闭容器中，可逆反应A(s) B+C(g)-Q达到平衡。缩小容器体积，重新达到平衡时，C(g)的浓度与缩小体积前的平衡浓度相等。以下分析正确的是 A.产物B的状态只能为固态或液态 B.平衡时，单位时间内n(A)消耗﹕n(C)消耗=1﹕1 C.保持体积不变，向平衡体系中加入B，平衡可能向逆反应方向移动 D.若开始时向容器中加入1molB和1molC，达到平衡时放出热量Q 【答案】AB 【解析】若B是气体，平衡常数K=c(B)·c(C)，若B是非气体，平衡常数K=c(C)，恒温时K不变，改变压强C的浓度不变，因此B是非气体，A正确，C错误。根据平衡的v（正）=v （逆）可知B正确（注意，不是浓度消耗相等）；由于反应是可逆反应，因此达到平衡时放出热量小于Q，D项错误。 教学目标：1．了解可逆反应，掌握化学平衡状态的建立。 2．化学平衡常数的概念、，运用化学平衡常数进行计算，转化率的计算 教学重点：化学平衡状态的建立，运用化学平衡常数对化学反应进行的程度判断。 教学难点：化学平衡状态的建立 课时安排：1课时 教学过程： 一、化学平衡状态 1、可逆反应 定义：在相同条件下同时向正、反两个方向进行的反应称可逆反应。 例：下列说法是否正确： （1）氢气在氧气中燃烧生成水，水在电解时生成氢气和氧气，H2+O2=H2O是可逆反应。 （2）硫酸铜晶体加热变成白色粉末，冷却又变成蓝色，所以无水硫酸铜结合结晶水的反应是可逆反应。 （3）氯化铵加热变成氨气和氯化氢气体，两种气体又自发变成氯化铵，氯化铵的分解是可逆反应。 可逆反应的特点： （1）不能进行到底，有一定限度 （2）正反两个方向的反应在同时进行 （3）一定条件下，正逆反应达平衡 可逆反应在反应过程中的速率变化： 反应开始V正> V逆 反应过程中V正减小, V逆增大 到一定时间V正＝V逆≠0 2．化学平衡 定义：在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。 要点：对象——可逆反应 条件——一定条件下，V正=V逆 特征——各成份的浓度不再变化 特点： 动—化学平衡是一种动态平衡V正＝V逆≠0； 定—反应混合物中各组成的浓度保持不变； 变—当外界条件（C、P、T）改变时，V正≠V逆，平衡发生改变 二、化学平衡状态的标志: （1）等速标志，υ正= υ逆（本质特征） ①同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。 ②不同的物质：速率之比等于方程式中各物质的计量数之比，但必须是不同方向 的速率。 （2）恒浓标志，反应混合物中各组成成分的浓度保持不变（外部表现）： ①各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积（气体）、物质的量浓度均保持不 变。 ②各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。 TTE 五星级专题系列 化学等效平衡 等效平衡问题：对于同一可逆反应，在同一相同条件下，无论反应是从正反应开始、还是从逆反应开始或从中间态开始，以一定的配比投入物质，则可以达到相同的平衡状态。 例如，在同一相同条件下：N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 配比1（单位mol）： 1 3 0 配比2（单位mol）：0 0 2 配比3（单位mol）：0.5 1.5 1 以上3种配比投入物质，可以达到相同的平衡状态。在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含 ．．．量．（体积分数、物质的量分数、质量分数等）均相同. 一、等效平衡概念 在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量（体积分数、物质的量分数、质量分数等）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。 注意：（1）外界条件相同：①恒温、恒容，②恒温、恒压。 （2）“等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同：“等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数（或体积分数）对应相同，各组份的浓度、物质的量、反应的速率、压强等可以不同。 （3）平衡状态只与始态有关，而与途径无关，只要物料相当，就达到相同的平衡状态。 二、等效平衡的分类和判断方法 （一）：恒温、恒容条件下对反应前后气体分子数发生变化的反应（即△V≠0的体系）： 判断方法：极值等量即等效 恒温、恒容时，根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，反应物（或生成物）中同一组分的物质的量完全相同，则互为等效平衡。此时一般不考虑反应本身的特点，计算的关键是换算到同一边后各组分要完全相同。 特点：两次平衡时各组分的百分含量、物质的量、浓度均相同（全等平衡）. 【例1】定温定容下，可逆反应N2(g) +3H2(g)2NH3(g)按下列四种不同投料方式达到平衡后，N2的体积分数都相等，请填写下面的空格。 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 平衡时n（NH3）/mol 起始量（投料1）/ mol： 1 3 0 a 等效于（投料2）/ mol：0 等效于（投料3）/ mol：4/3 等效于（投料4）/ mol： a b c a、b、c取值必须满足的一般条件是（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）：、。 （二）：恒温、恒容条件下对反应前后气体分子数不发生变化的反应（即△V=0的体系）： 教学过程 一、复习预习 回顾上节课关于化学平衡状态的知识，通过多媒体展示进行回顾，引出本节课内容。 二、知识讲解 考点/易错点1 化学平衡的移动：（板书） 1、概念：改变外界条件，破坏原有的平衡状态，建立起新的平衡状态的过程。 2、移动的原因：外界条件发生变化。 （板书） 3、移动的方向：由v正和v逆的相对大小决定。 ①若V正＝V逆，平衡不移动。 ②若V正＞V逆，平衡向正反应方向移动。 ③若V正＜V逆，平衡向逆反应方向移动。 4、结果：新条件下的新平衡 考点/易错点2 影响化学平衡移动的条件 （一)、浓度的变化对化学平衡的影响： 教师：我们先通过速率-时间图从理论上来分析 反应物→生成物 （1）增大反应物浓度，教师带着学生绘制图形并且解释和判断化学平衡移动的方向 （2）分别叫三位同学上黑板绘制减小反应物浓度，减小反应物浓度，增大生成物浓度的速率-时间图，其余同学在学案上完成相关任务。 （3）放映幻灯片检查黑板上同学所画是否正确，下面同学自查。 教师：（板书）总结 结论：其它条件不变的情况下 ①增大反应物浓度，V（正）＞V（逆），平衡向正方向移动 ②减小生成物浓度，V（正）＞V（逆），平衡向正方向移动 ③增大生成物浓度，V（正）＜V（逆），平衡向逆方向移动 ④减小反应物浓度，V（正）＜V（逆），平衡向逆方向移动 学生阅读实验2-5并根据以上理论知识填写表格 教师放映实验相关视频，学生自查 考点/易错点3 勒夏特列原理： 教师和学生一起再次分析上述结论总结出：增大一种物质的浓度，平衡将向着减小这种物质浓度的方向移动。减小一种物质的浓度，平衡将向着增大这种物质浓度的方向移动。 导入：引入勒夏特列原理。 等效平衡 （三课时） 比喻：从我家到你家的中间有一个美丽的花园，从我家出发可以去，从你家出发也可以去，从我家和你家的任意一个地方出发都可以到达这个美丽的花园。引出课题：等效平衡问题。 建立等效平衡的途径： 1、先加入反应物，从正反应方向开始，可以建立化学平衡。 2、若先加入生成物，从逆反应方向开始，也可以建立等效的化学平衡。 3、若同时加入反应物与生成物，从中间状态开始，同样可以建立等效的化学平衡。 一、等效平衡的概念 外界条件相同时，同一可逆反应只要起始浓度相当，无论经过何种途径，都可以达到相同的平衡状态。 概念的理解： （1）外界条件相同：通常可以是①恒温、恒容（同T同V），②恒温、恒压（同T同P），读题时注意勾画出这些条件。 （2）相同的平衡状态：通常是指平衡混合物各组分的百分含量相同，但各组分的物质的量、浓度及转化率可能不同。 （3）平衡状态（终态）只与始态有关，而与途径无关，（如：①无论反应从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始②投料是一次还是分成几次③反应容器经过扩大—缩小或缩小—扩大的过程，）只要起始浓度相当，就达到相同的平衡状态。 二、等效平衡的判断及处理 1、步骤：（1）进行等效转化——一边倒法，即按照反应方程式的计量数之比转化到同一边的量，与题干所给起始投料情况比较。 （2 ）判断起始浓度是否相当。 2、三种类型： （1）I类：恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说（即△n≠0的体系）：等效转化后，对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同。 例： N2＋H2≒ 2NH3 A 1mol 3mol 0mol B 0mol 0mol 2mol C 0.5mol 1.5mol 1mol D a b c（ABC均为等效平衡） 【思考】D途径下，满足等效平衡的条件？ 专题·静电场复习课 一、教学目标 1在物理知识方面要求 加深理解电场强度、电势、电势差、电势能、电容等重点概念 2在熟练掌握上述概念的基础上，能够分析和解决一些物理问题 3通过复习，培养学生归纳知识和进一步运用知识的能力，学习一定的研究问题的科学方法 二、重点、难点分析 概念的综合性运用 三、教具 投影片(或小黑板) 四、教学过程设计 (一)引入新课 1提问： 静电场一章中的概念有哪些？它们如何表述？它们之间有什么联系？ 2归纳上述内容如下表(见投影片) 适当讲述后，应着重讲清每个概念的物理含义以及概念间的联系和区别 (二)主要教学过程设计 1静电场特性的研究 研究方法(一)用电场强度E(矢量) 从力的角度研究电场，电场强度E是电场本身的一种特性，与检验电荷存在与否无关E是矢量要区别公式E=F/q(定义式)、E=kQ/r2(点电荷电场)、E=U/d(匀强电场)的物理意义和适用范围E既然是矢量，那么如何比较电场中任两点的场强大小和方向呢？ 启发学生用多种方法判断然后将学生回答内容归纳可能方法有： (1)判断电场强度大小的方法 ①根据定义式E=F/q； ②点电荷电场，E=kQ/r2； ③匀强电场，场强处处相等，且满足E=U/d； ④电场线密(疏)处场强大(小) (2)判断电场强度方向的方法 ①正电荷所受电场力的方向即是该点的场强方向； ②电场线上每一点的切线方向即是该点的场强方向； ③电势降低最快的方向就是场强的方向是非题(投影片)(由学生口答并简要说明理由)： (A)若将放在电场中某点的电荷q改为-q，则该点的电场强度大小不变，方向与原来相反(×) (B)若取走放在电场中某点的电荷，则该点的电场强度变为零(×) (C)无论什么电场，场强的方向总是由高电势面指向低电势面(√) (D)已知A、B为某一电场线(直线)上的两点，由此可知，A、B两点的电场强度方向相同，但E A和E B的大小无法比较(√) (E)沿电场线方向，场强一定越来越小(×) (F)若电荷q在A处受到的电场力比在B点时大，则A点电场强度比B点的大(√) (G)电场中某点电场线的方向，就是放在该点的电荷所受电场力的方向(×) 研究方法(二)：用电势U(标量) 从能的角度研究电场，电势U是电场本身的一种特性，与检验电荷存在与否无关U是标量规定：无限远处的电势为零电势的正负和大小是相对的，电势差的值是绝对的实例：在+Q(-Q)的电场中，U＞0(＜0) 电势能是电荷和电场所组成的系统共有的规定：无限远处的电势能为零电势能的正负和大小是相对的，电势能的差值是绝对的实例：+q在+Q(-Q)的电场中，εP ＞0(＜0)；-q在+Q(-Q)的电场中，εP＜0(＞0) 提出的问题： (1)如何判断电势的高低？ 启发学生用多种方法判断然后将学生回答内容归纳可能方法有： ①根据电势的定义式U=W/q，将+q从无穷远处移至+Q电场中的某点，外力克服电场力做功越多，则该点的电势越高； 等效平衡原理及练习 一、等效平衡概念 等效平衡是指在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，只是起始加入情况不同的同一可逆反应达平衡后，任何相同组分的体积分数或物质的量分数均相等的平衡。 在等效平衡中，有一类特殊的平衡，不仅任何相同组分X的含量（体积分数、物质的量分数）均相同，而且相同组分的物质的量均相同，这类等效平衡又称为同一平衡。同一平衡是等效平衡的特例。 如，常温常压下，可逆反应： 2SO2 + O2 2SO2 ①2mol 1mol 0mol ②0mol 0mol 2mol ③0.5mol 0.25mol 1.5mol 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，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 二、等效平衡规律 判断是否建立等效平衡，根据不同的特点和外部条件，有以下几种情况： ①在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体分子数改变的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，通过化学计量数计算，把投料量换算成与原投料量同一则物质的物质的量，若保持其数值相等，则两平衡等效。此时，各组分的浓度、反应速率等分别与原平衡相同，亦称为同一平衡。 ②在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，通过化学计量数计算，把投料量换算成与原投料量同一则物质的物质的量，只要物质的量的比值与原平衡相同则两平衡等效。此时，各配料量不同，只导致其各组分的浓度反应速率等分别不同于原平衡，而各组分的百分含量相同。 ③在恒温、恒压下，不论反应前后气体分子数是否发生改变，改变起始时加入物质的物质的量，根据化学方程式的化学计量数换算 高考复习专题--静电 平衡及电容 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 授课教案 教学标题静电平衡;电容器 教学目标1静电平衡状态下导体特点与应用;2电容器问题分析 教学重难点静电平衡状态下导体特点; 电容器动态问题分析 上次作业检 查 授课内容： 1. 静电感应 E中，由于导体内的自由电子在外电场力作用下重新分把金属导体放在外电场 外 布的现象叫作静电感应。（在靠近带电体端感应出异种电荷，在远离带电体端感应出同种电荷）。 由带电粒子在电场中受力去分析。静电感应可从两个角度来理解： ①根据同种电荷相排斥，异种电荷相吸引来解释； ②也可以从电势的角度来解释，导体中的电子总是沿电势高的方向移动。 2. 静电平衡 （1）静电平衡 E 增大到与原电场等大时，导体内合场强为零，自由电子定向移动停止，这时附 的导体处于静电平衡状态。 注意：没有定向移动不是说导体内部的电荷不动，内部的电子仍在做无规则的运动。 （2）处于静电平衡状态下的导体的特点 ①内部场强处处为零，电场线在导体内部中断。②整个导体是等势体，表面是个等势面；导体表面上任意两点间电势差为零。（因为假如导体中某两点电势不相等，则这两点有电势差，那么电荷就会定向运动） ③表面上任何一点的场强方向都跟该点表面垂直；（因为假如不是这样，场强就有一个沿导体表面的分量，导体上的电荷就会发生定向移动，这就不是平衡状态了） ④净电荷分布在导体的外表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大。 3. 尖端放电 （1）空气的电离：使分子的正负电荷分离的现象。 （2）尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象。 4. 静电屏蔽 等效平衡 1、向某密闭容器中充入1 mol CO和2 mol H2O(g)，发生反应CO＋H2O(g)CO2＋H2当反应达到平衡时，CO的体积分数为x。若维持容器的体积和温度不变，起始物质按下列四种配比充入该容器中，达到平衡时CO的体积分子大于x的是 A、0.5mol CO＋2mol H2O(g)＋1mol CO2＋1mol H2 B、1mol CO＋1mol H2O(g)＋1mol CO2 ＋1mol H2 C、0.5mol CO＋1.5mol H2O(g)＋0.4mol CO2＋0.4molH2 D、0.5mol CO＋1.5mol H2O(g)＋0.5molCO2＋0.5mol H2 2、在一定温度下，向容积固定不变的密闭容器中充入a mol NO2，发生如下反应：2NO2（g） N2O4（g）；△H<0。达平衡后再向容器中充入amol NO2，再次达到平衡后，与原平衡比较，下列叙述不正确的是 A．相对平均分子质量增大B．NO2的转化率提高 C．NO2的质量分数增大D．反应放出的总热量大于原来的2倍 3、已知甲为恒温恒压容器，乙为恒温恒容容器。初始时，两容器的温度、体积相同，两容器中均充入2molSO2和lmolO2，且发生反应为2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)；△H<0；当两容器都达到平衡后，为使两者中的SO2在平衡混合物中的物质的量分数相同，下列措施中不可行的是 A．向甲容器中再充人一定量的氦气B．向乙容器中再充人2mol的SO3气体 C．适当降低乙容器的温度D．缩小甲容器的体积 4、将4mol SO2与2 mol O2的混合气分别置于容积相等的甲、乙两容器中，发生反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）；△H<0，在相同温度下，使其均达到平衡状态。甲是恒压容器，乙是恒容容器。甲容器达到平衡状态时，测得混合气体的物质的量为 4.2mol；乙容器经50s达到平衡状态。请回答： （1）甲容器达到平衡时SO2的转化率是，其所需时间50s（填“大于”、“小于”或“等于”）。 （2）达到平衡状态后，要使甲、乙两容器中SO2物质的量相等，可采取的措施是（填字母）。 A．保持温度不变，适当扩大甲容器的容积 B．保持容积不变，使乙容器升温 C．保持容积和温度不变，向乙容器中加入适量SO3（g） D．保持容积和温度不变，向甲容器中加入适量SO3（g） 5、t℃时，将3mol A和1mol B气体通入容积为2L的密闭容器中（容积不变），发生如下反应3A（G）＋B（x）xC(g)，2min时反应到达平衡状态（温度不变），此时容器内剩余了0.8mol B,并测得C的浓度为0.4mol·L-1。请填写下列空白： 1 静电平衡状态下导体特点与应用 以静电平衡状态下的导体为命题点的考题时现于高考卷面，充分表明当今高考已无热点，然而该类命题以其背景的抽象性、知识的综合性，始终是考生应考的难点。 高考对静电平衡内容的命题考查主要集中于对导体达到静电平衡的动态过程的分析以及对静电平衡导体特点的把握与运用.命题综合性强，背景抽象，常以填空与选择题型呈现于卷面，能考查学生的抽象思维能力及严密的逻辑推理能力，有较高的区分度.预计在"3+X"的理综测试中仍有可能再现. 一、静电平衡导体的特点 孤立的带电导体和处于感应电场中的感应导体，当达到静电平衡时，具有以下特点： 1.导体内部的场强处处为零，E 内=0.没有电场线. 2.整个导体是等势体，导体表面是等势面,但导体表面的场强并不一定相同. 3. 导体外部电场线与导体表面垂直，表面场强不一定为零. 4.对孤立导体，净电荷分布在外表面上，并且电荷的分布与表面的曲率有关，曲率大的地方电荷分布密. 二、用导线连接不同静电平衡导体或同一导体不同部位时，判断电流方向的方法 1.判断有无电流要看导线两连接点有无电势差，判断电流流向要看两点电势高低（电流总是由高电势点流向低电势点）. 2.一般思路：首先要明确哪个导体是场源电荷，哪个导体是电场中的导体.其次，判明两不同导体或同一导体不同部位的两点间电势的高低，最后确定有无电流产生及电流的流向. ［例1］如图11-4所示，水平放置的金属板正上方有一固定的正点电荷Q ，一表面绝缘的带电的小球（可视为质点且不影响Q 的电场），从左端以初速度v 0滑上金属板，沿光滑的上表面向右运动到右 端，在该运动过程中 A.小球做匀速直线运动 B.小球做先减速，后加速运动 C.小球的电势能保持不变 D.电场力对小球所做的功为零 命题意图：考查对静电平衡导体特点的理解与应用能力.B 级要求. 错解分析：由于受思维定势的影响，误选B ，没有充分考虑到导体的放入.由于静电感应而导致空间电场的变化因素，思维片面化. 解题方法与技巧：水平放置的金属板处于点电荷Q 的电场中而达到静电平衡状态，是一个等势体，其表面处电场线处处与表面垂直，故带电小球（表面绝缘，电量不变）在导体表面滑动时，电场力不做功，故小球做匀速直线运动，所以A 、C 、D 选项正确. 图11-4 《等效平衡》教学设计 【学习目标】 等效平衡的类型和解题方法。 【学习内容】 一．等效平衡 １．含义 在一定条件下（恒温恒容或恒温恒压），对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的。 ２．分析方法 按照化学方程式的化学计量数关系，把起始物转化为化学方程式同一边的物质，通过对比两种情况下对应组分的起始量是相等，还是等比，来判断化学平衡是否等效（即“一边倒”）。３．分类及判断方法 等效平衡有两类反应（即Δn＝0、Δn≠0的反应）、两种状态（即恒温恒容、恒温恒压）。（１）恒温恒容条件下体积可变的反应 判断方法：极值等量即等效 例如，一定条件下的可逆反应： ２SO２（g）＋O２（g）２SO３（g） １２mol １mol 0 ２0 0 ２mol ３0．５mol 0．２５mol １．５mol ４a mol b mol c mol 上述１２３三种配比，按方程式的化学计量数关系均转化为反应物，即SO２均为２mol、O２均为１mol，三者建立的平衡状态完全相同。 ４中a、b、c三者的关系满足：，即与上述平衡等效。 （２）恒温恒压条件下体积可变的反应 判断方法：极值等比即等效 例如：２SO２（g）＋O２（g）２SO３（g） １２mol ３mol 0 mol ２１mol 0.５mol ２mol ３a mol b mol c mol １２中错误!＝２∶３，故互为等效平衡。 ３中a、b、c三者关系满足：，即与１２平衡等效。（３）恒温条件下体积不变的反应 判断方法：无论是恒温恒容，还是恒温恒压，只要极值等比即等效，因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。 例如：H２（g）＋I２（g）２HI（g） １１mol １mol 0 mol ２２mol ２mol １mol ３a mol b mol c mol １２两种情况下，n（H２）∶n（I２）＝１∶１，故两平衡等效。 ３中a、b、c三者关系满足：，即与１２等效。 【课堂练习】 １．在一个固定容积的密闭容器中，２mol A和１mol B发生反应２A（g）＋B（g）３C（g）＋D（g）， 达到平衡时，C的浓度为W mol·L—１.维持容器体积和温度不变，按下列四种配比作为起始物 《静电屏蔽》教学设计 【课题自选】静电屏蔽 【教材】人教版高二物理第13章第四节《静电屏蔽》 【设计思路】体现“从生活走向物理、从物理走向社会”的课堂教学思想；并针对基础较好的班级学生的教学，充分体现教师在课堂教学过程中的组织者、引导者和启发者的作用；学生是课堂教学的主体，在整个教学过程中，学生的自主意识、独立思考意识、合作探究意识、才能展示意识得到充分体现。 通过防电服的精彩演示引入同学们要共同研究的课题（静电平衡状态及特点）通过每个同学的独立思考和小组合作探究既经过理论探究得到静电平衡状态及其特点，又通过分小组实验验证了理论探究结果的正确性，紧接着教师通过引导将当下获得的知识应用于社会实践既静电屏蔽，课后留疑促使学生自主探究相关问题，这对提高学生的探究意识、参与社会实践意识和增强社会责任感是大有裨益的。 【教材分析】学生在学习本节之前已经学习了静电场的力的性质、能的性质中的重要物理概念：电场强度、电场线、电势、电势差、电势线、电势面等知识及相关方法。从本节课开始到带电粒子在电场中的运动都是静电场知识和方法的应用，从本节课开始教学重点转移到培养学生的应用意识、实践意识和应用知识解决实际问题的能力，因此本节课具有承上启下的功能。应用静电知识分析问题和解决问题是教学的重点也是教学的难点。 【学情分析】学生学习本节之前，已经学习了静电场的基础知识和基本方法。电 荷守恒定律、电场力、电场强度、电势差等知识和研究电场的基本方法。学生自觉应用这些知识、方法解决实际问题的意识淡薄，相关能力也是不足的，针对该种情况在课堂教学中有意识的通过教师的引导让学生自觉应用静电场知识和方 法分析和解决实际问题。 【教学目标】 知识与技能： （1）知道什么是静电平衡状态，理解导体处于静电平衡状态的特征； （2）理解静电屏蔽现象的原理及其应用； （3）通过学生亲自操作静电实验训练学生的静电实验技能 过程与方法： （1）通过导体处于电场中的过程状态的理论探究过程中，学生应用静电场知识、方法通过分析推理、判断得到静电平衡状态及其特征。在理论探究过程中训练学生的理论探究能力。 （2）在静电屏蔽形成的教学过程中，应用等效的方法、实验验证方法 训练学生设计实验方案和动手操作能力。 （3）在整个教学过程中学生的独立探究能力、合作探究能力、交流能力得到有效提升。 情感态度与价值观： ⑴通过从生活到物理激发学生学习物理的兴趣；通过从物理到社会培养学生理论联系实际、理论应用实际的意识和科学的价值观。 ⑵学生通过理论探究、科学实验和将知识运用到实际中的过程中，树立了实事求是、具体问题具体分析的意识。 （3）通过新课程教学理念的实施，学生自主学习的意识、合作意识、交流意 一、复习预习 1、化学平衡移动原理的内容是什么 2、影响平衡移动的外界因素有哪些 二、知识讲解 考点1等效平衡定义 对同一可逆反应，在一定条件下（常见的为恒温恒容或恒温恒压），起始投料方式不同（从正、逆或中间等方向开始），若达到的化学平衡同种物质的百分含量均相同，这样的平衡状态互称为等效平衡。 考点2等效平衡的常见分类和状态 以如下反应为例：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) （1）如果m+n≠p+q ①恒温恒容：使用极限转化分析法，一边倒后相同起始物质的物质的量相等。达到平衡后各物质浓度相等，百分含量相等，体积没变化，压强没有变化，达到平衡后正逆反应速率相同。唯一不同的是根据投料方式的不同会导致反应热不同。 ②恒温恒压：一边倒后相同起始物质的物质的量之比相等。达到平衡后各物质浓度相等，百分含量相等，体积可有变化，压强没有变化，达到平衡后正逆反应速率相同。根据投料的量和方式的不同会导致反应热不同。 （2）如果m+n = p+q ③一边倒后相同起始物质的物质的量之比相等。恒温恒压的话，达到平衡后体积未必相等；恒温恒容的话，除了体积相等，达到平衡后各物质浓度、压强、正逆反应速率都可能不同。两种情况下反应热根据投料的量和方式的不同而不同。比较见下表1. 等效平衡解题建模过程 对于反应N 2(g)＋3H 2(g) 2NH 3(g)，按照①、②、③的投料方式进行反应， （1）恒温恒容下，则所能达到等效平衡的状态为：①=②≠③。 ③为①或②、④进行加压后的情况，对于这种△vg<0的情况,压强增大,平衡向正方向 移动, N 2转化率升高。 （2③。 2(g) （3基于上面几种类型的建模过程，对照表1 三、例题精析 【例题1】 3和2PCl 1.0molP Cl 3和0.4mol 【答案】C 【解析】此题属于恒温恒容，△Vg ﹤0。移走后，相当于一开始就是1.0mol PCl 3和0.5mol Cl 2在反应。若平衡不移动，PCl 5为0.2 mol 。若用虚拟隔板将体积压缩为一半，则移走前后互 等效平衡学案 一、概念 在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量．．．． （体积分数、物质的量分数等）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。 概念的理解：（1）外界条件相同：通常可以是①恒温、恒容，②恒温、恒压。 （2）“等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同： “等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数（或体积分数）对应相同，反应的速率、压强等可以不同。 （3）平衡状态只与始态有关，而与途径无关，只要物料相当，就达到相同的平衡状态。 二、等效平衡的分类 在等效平衡中比较常见并且重要的类型主要有以下三种： I 类：恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说（即△V ≠0的体系）：等价转化后，对应各物质起始投料的物质的量．．．．与原平衡起始态相同．． 。 II 类：恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应来说（即△V=0的体系）：等价转化后，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例．．．．．．． 与原平衡起始态相同，两平衡等效。 III 类：恒温恒压下对于气体体系等效转化后，要反应物（或生成物）的物质的．．．量的比例．．．． 与原平衡起始态相同，两平衡等效。 解题的关键，读题时注意勾画出这些条件，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 三、例题解析 I 类： 在恒温恒容下，对于反应前后气体体积改变(m+n ≠p+q)的反应，只 有物质的量按方程式的化学计量关系转化为 例： N 2(g) + 3H 2(g) 2NH 3(g) 起始量 1 mol 3 mol 0 mol 等效于 0 mol 0 mol 2 mol 0.5 mol 1.5 mol 1 mol a mol b mol c mol 则a 、b 、c 关系：___________ 2002年9月第19卷 第3期广西师范学院学报(自然科学版)Journal of Guangxi T eachers Co llege (N atural Science Editi on )Sep.2002V o l .19N o.3文章编号:100228743(2002)0320089203 导体静电平衡中几个问题的讨论 蒋 艳 玲 (广西师范学院物理系,广西南宁530001) 摘 要:对导体静电平衡教学过程中几个问题进行了讨论. 关键词:静电平衡;导体表面;电荷分布 中图分类号:O 441 文献标识码:A 在电磁学“导体静电平衡”的教学过程中,有些问题很容易混淆,教师对这些问题的论述又不甚确切.对此,本文提出一些看法,供参考. 1 电荷面密度和导体表面的曲率关系 电荷密度与导体表面形状的定量关系,是比较复杂的.只有?当?孤?立?带?电?导?体?形?状?比?较?简?单?时,曲率越大的地方,电荷密度才越大. 在这里,要特别注意两点限制:一是要求导体是孤立导体,二是要求导体表面形状比较简单.(1)若不是孤立导体,周围有 其它带电体或外电场影响,上述 定性的规律不一定成立.如图1所 示的导体,A 点曲率比B 点大.但 是,在有外电场时,电荷重新分 布,正电荷沿外电场方向运动,B 点的电荷面密度增大,当外电场 达到一定强度时,B 点的电荷面 密度可以大于A 点的电荷面密 度. (2)即使是孤立导体,如果导体形状比较复杂,由于导体表面上任意点的电荷密度要受其它部分的电荷在该点产生的电场的影响,曲率越大的地方,电荷面密度也不一定越大. 这点可用等位面来讨论.在静电平衡条件下,导体外表面为等位面,距导体很远处,任意形状的孤立带电导体所产生的等位面均可视为球面;越接近导体,等位面越和导体外表面形状相似.如图2,虚线表示等位面.显然A 处附近等位面最密,因之场强最大.B 处附近等位面较疏,场强较弱.C 处等位面更疏,场强更弱. 由Ρ=Ε0E → 知道,ΡA >ΡB >ΡC .因此,在静电平衡条件下,孤立带电导体外表面越突出越尖锐处,Ρ越大;较平坦处,Ρ较小.而局部看虽然尖锐,但整体看是凹进去的地方,如C 处,则Ρ很小. 总的来说,图中A 、C 两点的曲率虽然相同,但它们在整体中所处的位置不同,因而电荷面密度也就不同. 收稿日期:2002206215 作者简介:蒋艳玲(19742),女,广西全州县人,主要从事电磁学的教学与研究. 等效平衡教案 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT TTE 五星级专题系列 化学等效平衡 等效平衡问题：对于同一可逆反应，在同一相同条件下，无论反应是从正反应开始、还是从逆反应开始或从中间态开始，以一定的配比投入物质，则可以达到相同的平衡状态。 例如，在同一相同条件下： N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 配比1（单位mol）： 1 3 0 配比2（单位mol）： 0 0 2 配比3（单位mol）： 1 以上3种配比投入物质，可以达到相同的平衡状态。在达到化学平衡状态时，任何相同 组分的百分含量 ．．．．（体积分数、物质的量分数、质量分数等）均相同. 一、等效平衡概念 在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量（体积分数、物质的量分数、质量分数等）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。 注意：（1）外界条件相同：①恒温、恒容，②恒温、恒压。 （2）“等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同：“等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数（或体积分数）对应相同，各组份的浓度、物质的量、反应的速率、压强等可以不同。 （3）平衡状态只与始态有关，而与途径无关，只要物料相当，就达到相同的平衡状态。 二、等效平衡的分类和判断方法 （一）：恒温、恒容条件下对反应前后气体分子数发生变化的反应（即△V≠0的体系）： 判断方法：极值等量即等效 恒温、恒容时，根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，反应物（或生成物）中同一组分的物质的量完全相同，则互为等效平衡。此时一般不考虑反应本身的特点，计算的关键是换算到同一边后各组分要完全相同。 特点：两次平衡时各组分的百分含量、物质的量、浓度均相同（全等平衡）. 《恒温恒容、恒温恒压条件下的化学平衡》教学案 静电感应、静电平衡与静电屏蔽 1、什么叫静电感应金属导体中存在着大量的自由电子，在一般情况下，自由电子均匀分布在导体内部，导体不显出任何带电现象．若把导体放入电场中，导体内的自由电子受到电场力的作用，要向着和电场相反的方向移动．例如，把一导体B放 入带正电的导体A所激发的电场中，导体B中的自由电 子就会从左向右运动，自由电子定向运动的结果，使导 体B的左端电子逐渐减少，因而显出带正电；同时，导 体B的右端电子逐渐增多，因而显出带有等量的负电（由电量守恒知）如图所示． 这种导体内的正、负电荷因受外电场作用而重新分布的现象叫做“静电感应”．静电感应过程中出现的电荷称为“感应电荷”，如图所示的q与就是感应电荷．若导体B原来不带电，则两端的感应电荷绝对值相等；若原来带电，则两端电量的代数和应与导体B原带电量相同．有时也把导体A上所带的电荷Q称作施感电荷，而把导体B上的感应电荷称作被感电荷．根据电力线性质可以证明，在静电感应现象中，导体B右端的感应负电荷绝对值小于等于施感电荷Q．一般情况下，导体B任一端的被感电荷绝对值并不等于施感电荷绝对值，只有当被感导体B把施感导体A全部封闭时，被感导体上的被感电荷绝对值才与施感电荷绝对值相等．如图所示，施感导体A处在金属球壳这个被感导体B中，理论上可证明． 静电感应现象给我们提供了一种起电方法．把被感导体B做成一个可分可合的导体组，然后放入施感导体的电场中，如图所示．待被感导体B由于静电感应在左、右两端出现等量异号电荷后，我们再把它分开，如图所示．这样便可使分开的两部分都带上电，从而达到起电的目的．摩擦起电大家都很熟悉，而且清楚地知道摩擦起电所得到的电能是由摩擦时所作的功转化而来．所以，它仍是遵循能量守恒与转化定律的．这里由静电感应的方法起电的电能似乎没有什么来由，其实不然．当我们把被感导体B 一分为二时，一定要施感导体存在，这样，当我们分开被感导体的左、右两部分时，就一定要克服与q之间的静电引力而作功．最后，由此法得到的电能就是由此功转化而来的，放利用“静电感应法”起电还是遵循能量转化与守恒定律的． 2、什么叫静电平衡当一带电系统（可以是一个带电导体）中的电荷静止不动，从而电场分布不随时间变化时，我们就说该带电系统达到了静电平衡．如考虑到电荷要作热运动，那我们可换一说法：导体中（包括表面）没有电荷作走向运动的状态叫做导体的静电平衡状态．导体的特点是其体内存有大量自由电子，它们在电场作用下可以移动，从而改变电荷分布；反过来，电荷分布的改变又会影响到电场分布（前节施感导体上的电荷Q之所以偏聚左端就是考虑到这种影响）．由此可见，电场中有导体存在时，电荷分布和电场的分布将互相影响、互相制约，并不是电荷和电场的任何一种分布都是静电平衡分布．必须满足一定的条件，导体才能达到静电平衡分布．导体的静电平衡条件是导体内场强处处为零．关于这个平衡条件，根据导体静电平衡的定义利用反证法极易论证．上面的论述我们并未涉及导体从非静电平衡趋于静电平衡的过程．这种过程事实上是相当复杂的，但也是短促的．下面我们仅举一个例子作定性的说明．如图（a）所示，把一个原先不带电的导体放在电场中．在 第六章 静电场 一、点电荷和库仑定律 1．如何理解电荷量、元电荷、点电荷和试探电荷？ (1)电荷量是物体带电的多少，电荷量只能是元电荷的整数倍． (2)元电荷不是电子，也不是质子，而是最小的电荷量，电子和质子带有最小的电荷量， 即e ＝1.6×10－ 19 C. (3)点电荷要求“线度远小于研究范围的空间尺度”，是一种理想化的模型，对其带电荷量无限制． (4)试探电荷要求放入电场后对原来的电场不产生影响，且要求在其占据的空间内场强“相同”，故其应为带电荷量“足够小”的点电荷． 2．库仑定律的理解和应用 (1)适用条件 ①在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公式． ②当两个带电体的间距远大于本身的大小时，可以把带电体看成点电荷． (2)库仑力的方向 由相互作用的两个带电体决定，且同种电荷相互排斥，为斥力；异种电荷相互吸引，为引力． 【例1】 (2011·海南·3)三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径．球1的带电量为q ，球2的带电量为nq ，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F.现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时1、2之间作用力的大小仍为F ，方向不变．由此可知( ) A ．n ＝3 B ．n ＝4 C ．n ＝5 D ．n ＝6 图2 【例2】 (2010·启东模拟)如图2所示，两个质量均为m 的完全相同的金属球壳a 与b ，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心间的距离L 为球半径的3倍．若使它们带上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为Q ，那么a 、b 两球之间的万有引力F 引、库仑力F 库分别为( ) A ．F 引＝G m 2L 2，F 库＝k Q 2 L 2 B ．F 引≠G m 2L 2，F 库≠k Q 2 L 2 C ．F 引≠G m 2L 2，F 库＝k Q 2 L 2 D ．F 引＝G m 2L 2，F 库≠k Q 2 L 2 二、库仑力作用下的平衡问题 1．分析库仑力作用下的平衡问题的思路 分析带电体平衡问题的方法与力学中分析物体平衡的方法是一样的，学会把电学问题力学化．分析方法是： (1)确定研究对象．如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”，一般是先整体后隔离． 1．已知：H2(g)＋I2(g)2HI(g)ΔH＜0。有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，相同温度下分别达到平衡。欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，应采取的措施是() A．甲、乙提高相同温度B．甲中加入0.1 mol He，乙不变 C．甲降低温度，乙不变D．甲增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2 2．向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应 SO 2(g) + NO2(g) SO3(g) + NO(g) 达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如右图所示。由图可得出的正确结论是（11年天津） A．反应在c点达到平衡状态 B．反应物浓度：a点小于b点 C．反应物的总能量低于生成物的总能量 D．△t1=△t2时，SO2的转化率：a~b段小于b~c段 3．在一个不导热的密闭反应器中，只发生两个反应： a(g)+b(g) 2c(g)；H1<0 x(g)+3y(g)2z(g)；H2<0 进行相关操作且达到平衡后（忽略体积改变所做的功），下列叙述错误 ．．的是A．等压时，通入惰性气体，c的物质的量不变 B．等压时，通入z气体，反应器中温度升高 C．等容时，通入惰性气体，各反应速率不变 D．等容时，通入z气体，y的物质的量浓度增大 4．向某密闭容器中充入1molCO和2molH 2O(g)，发生反应：CO＋H2O (g) CO2＋H2。 当反应达到平衡时，CO的体积分数为x。若维持容器的体积和温度不变，起始物质按下列四种配比充入该容器中，达到平衡时CO的体积分数大于x的是 A．0.5molCO＋2molH2O(g)＋1molCO2＋1molH2 B．1molCO＋1molH2O(g)＋1molCO2＋1molH2 C．0.5molCO＋1.5molH2O(g)＋0.4molCO2＋0.4molH2 D．0.5molCO＋1.5molH2O(g)＋0.5molCO2＋0.5molH2 5．在恒容密闭容器中存在下列平衡：CO(g)＋H 2O(g) CO2(g)＋H2(g)。CO2(g)的平衡物质的量浓度c(CO2)与温度T的关系如图所示。下列说法错误的是() A．反应CO(g)＋H 2O(g)CO2(g)＋H2(g)的ΔH>0 B．在T2时，若反应处于状态D，则一定有v正高中化学选修四：化学平衡状态教案
等效平衡教案
化学平衡的移动教案
等效平衡教案
静电场复习课-教案
高中化学等效平衡原理(习题练习)
高考复习专题--静电平衡及电容
等效平衡练习题含答案
静电平衡习题典型
江苏省海门实验学校人教版化学选修等效平衡教案
静电屏蔽教学设计
等效平衡专题教案
等效平衡学案
导体静电平衡中几个问题的讨论_蒋艳玲
等效平衡教案
恒温恒容的等效平衡
广州市第四十七中学 毛艳滨
[考纲要求]
1．了解化学反应的可逆性。
2．了解化学平衡建立的过程。理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简
单的计算。
2．理解外界条件（浓度，温度，压强，催化剂等）对反应速率和化学平衡的影响，认识
其一般规律。
一．课前思考：
1-1、在恒温时，一固定容积的密闭容器内发生如下反应： 2NO2（气） N2O4（气）
达到平衡时，再向容器内通入一定量 NO2（g），重新达到平衡后，与第一次平衡时相比，
NO2 的浓度：
A 不变
B 增大
C 减小
D 无法判断
1-2、在恒温时，一固定容积的密闭容器内发生如下反应： 2NO2（气） N2O4（气）
达到平衡时，再向容器内通入一定量 NO2（g），重新达到平衡后，与第一次平衡时相比，
NO2 的体积分数：
A 不变
B 增大
C 减小
D 无法判断
1-3、在恒温时，一容积可变的密闭容器内发生如下反应： 2NO2（气） N2O4（气）
达到平衡时，再向容器内通入一定量 NO2（g），重新达到平衡后，与第一次平衡时相比，
NO2 的质量百分含量：
A 不变
B 增大
C 减小
D 无法判断
1-4、一定条件下：2SO2（g）+ O2（g）
2SO3（g），△H= —akJ/mol
(1) 若在甲、乙两个容积相等的容器中，分别充入
甲：2molSO2、1molO2；
乙：1molSO2、0.5molO2;
在上述条件下充分反应，并保持容积不变，当达到平衡后，试比较：
① 甲、乙两个容器中放出的热量与 a 的关系； ② 甲、乙两个容器中 SO2 的转化率的大小关系； ③ 甲、乙两个容器中平衡常数的大小关系；
1静电感应、静电平衡与静电屏蔽
静电场高三第一轮复习教案
等效平衡高考题