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专题六 化学平衡计算题求解技巧教师版(已整理完).doc

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化学平衡计算专题 教师版第 1 页 共 7 页化学平衡计算题求解技巧知识体系和复习重点一、化学平衡常数(浓度平衡常数)及转化率的应用1、化学平衡常数(1)化学平衡常数的数学表达式(2)化学平衡常数表示的意义平衡常数数值的大小可以反映可逆反应进行的程度大小,K 值越大,反应进行越完全,反应物转化率越高,反之则越低。2、有关化学平衡的基本计算1物质浓度的变化关系反应物平衡浓度=起始浓度-转化浓度生成物平衡浓度=起始浓度转化浓度其中,各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的计量数之比。2反应的转化率αα= 100%( 或 质 量 、 浓 度 )反 应 物 起 始 的 物 质 的 量 ( 或 质 量 、 浓 度 )反 应 物 转 化 的 物 质 的 量3在密闭容器中有气体参加的可逆反应,在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论恒温、恒容时 ;恒温、恒压时n 1/n2V1/V24计算模式(“三段式” )浓度或物质的量 aAgbBg cCgdDg起始 m n O O转化 ax bx cx dx平衡 m-ax n-bx cx dxA 的转化率αA(ax/m)100%C 的物质的量分数ωC= 100%技巧一三步法三步是化学平衡计算的一般格式,根据题意和恰当的假设列出起始量、转化量、平衡量。但要注意计算的单位必须保持统一,可用 mol、mol/L,也可用 L。例 1、X、Y、Z 为三种气体,把 a mol X 和 b mol Y 充入一密闭容器中,发生反应 X 2Y 2Z,达到平衡时,若它们的物质的量满足n(X) n(Y) n(Z) ,则 Y 的转化率为( )A、 B、 C、 D、05??ba1052??b1052??a105??ab解析设 Y 的转化率为 X 2Y 2Z?起始(mol) a b 0转化(mol) ?2?b平衡(mol) ?1依题意有 ,解得 。故应选 B。?a?b21b105??ba化学平衡计算专题 教师版第 2 页 共 7 页技巧二差量法差量法用于化学平衡计算时 ,可以是体 积差量、压强差量、物质的量差量等等。例 2、某体积可变的密闭容器,盛有适量的 A 和 B 的混合气体,在一定条件下发生反应A 3B 2C,若维持温度和压强不变,当达到平衡时,容器的体积为 V L,其中 C 气体的体积占 10,下列推断正确的是( )①原混合气体的体积为 1.2VL ②原混合气体的体积为 1.1VL③反应达平衡时,气体 A 消耗掉 0.05VL ④反应达平衡时,气体 B 消耗掉 0.05V LA、②③ B、②④ C、①③ D、①④解析 A 3B 2C 小V?1 3 2 20.05V 0.15V 0.1V 0.1V???所以原混合气体的体积为 VL 0.1VL 1.1VL,由此可得气体 A 消耗掉 0.05VL,气体 B 消耗掉0.15VL。故本题选 A。专练.某温度下,在密闭容器中发生如下反应,2Ag 2Bg+Cg,若开始时只充入 2 mol A 气体,达平衡时,混合气体的压强比起始 时增大了 20%, 则平衡 时 A 的体积分数为 。解析等温度、等体积时,压强增大了 20%,也就是气体的物质的量增多了 2 mol20%0.4 mol ,即平衡时气体的物质的量变为 2.4 mol。2Ag 2Bg Cg △n2 2 1 1变化 0.8 mol 0.4 mol 平衡时,nA2 mol-0.8 mol 1.2 mol, n总2.4 mol,故 A 的体积分数为 100%50%。2.4mol1技巧三守恒法1、质量守恒例 3、a mol N2与 b mol H2混合,要一定条件下反应达到平衡,生成了 c mol NH3,则 NH3在平衡体系中质量分数为( )A、 B、1078???c 10287??bacC、 D、ba 34解析由质量守恒定律可知在平衡体系中的混合气体总质量应等于反应前 N2和 H2混合气的总质量。即 NH3在平衡体系中的质量分数为 。故本题应选 B。10287??bac2、原子个数守恒例 4、加热时,N 2O5可按下列分解N 2O5 N2O3 O2、N 2O3又可按下列分解 N2O3 N2O O2。今将 4 molN2O5充入一升密闭容器中,加热至 t℃时反应达到了平衡状态。平衡时,c(O 2) 4.5 mol/L, c(N 2O3) 1.62 mol/L,c(N 2O) _______ mol/L,此时 N2O5的分解率为 ________。解析N 2O5的起始浓度为 c(N 2O5) ,平衡时的气体成份及浓度为Lmoll/41?达平衡时的气体成份N 2O5 N2O3 N2O O2平衡浓度(mol/L) 设 x 1.62 设 y 4.5由 N 原子守恒 6.1??y化学平衡计算专题 教师版第 3 页 共 7 页由 O 原子守恒 452.362.15????yx解得x 0.94 mol/L,y 1.44 mol/L,所以,c(N 2O) 1.44 mol/L,N 2O5的分解率为。.70/49.0??Lmol专练.一定温度下,反应 2SO2g+O 2g 2SO3g达到平衡时, nSO2nO2nSO3234。缩小体积,反应再次达到平衡时,nO 20.8 mol,nSO31.4 mol,此 时 SO2 的物质的量应是 A.0.4 mol B.0.6 mol C.0.8 mol D.1.2 mol 解析设第一次平衡时 nSO2、nO2、nSO3分别为 2xmol、3xmol、4xmol,第二次平衡 时 nSO2ymol。由 O 元素守恒得2x·2+3x·2+4x·32y+0.82 +1.43 ①由 S 元素守恒得2x+4xy +1.4② 解得x0.3 ,y0.4。答案 A。专练.一定条件下,在一密闭容器中通入一定量 SO2 和 O2 的混合气体,发生如下反应2SO2gO2g 2SO3gQQ0。反 应达平衡后 SO2、O2 和 SO3 的物质的量之比为 3∶4∶6,保持其它条件不变,降低温度后达到新的平衡 时, O2 和 SO3 的物质 的量分别是 1?1 mol 和 2?0 mol,此时容器内 SO2的物质的量应是? ?A? 0?7 mol B? 0?9 mol C? 1?1 mol D? 1?3 mol解析设第一种平衡状态下 O2为 x,则 SO3为 ,变成第二种平衡时 O2变化量为 y,22SO2?g?+O 2?g? 2SO3?g?+Qx x x+2y=2?0 解得 x=1?2 moly 2y x-y=1?1 y=0?1 mol 答案A。1?1 2?0技巧四估算法例 5、在一定体积的密闭容器中放入 3L 气体 R 和 5L 气体 Q,在一定条件下发生反应2R (g) 5Q(g) 4X( g) nY(g) 反应完全后,容器温度不变,混合气体的压强是原来 87.5,则化学方程式中的 n 值是( )A、2 B、3 C、4 D、5解析本题貌似化学平衡的计算,但实则不然,题干中最关键的一句话为“压强是原来 87.5”说明体积和温度不变,压强减小了,故该反应是气体的物质的量减小的反应,即 2 5 4 n,即 n b解析保持温度不变,将容器体积增加一倍(即减小压强) ,假如化学平衡不移动,则各种物质的浓度都应是原平衡时的一半,但现在生成物 B 的浓度却是原平衡的 60,这说明平衡向正反应方向发生移动,A 的转化率升高,所以化学计量数 b a,又由于 B 的物质的量增加,B 的质量增加,物质 B 的质量分数必然增大(因为总质量保持不变) 。故本题应选 AC。2、判断生成物的量例 8、在一密闭容器中充入 1molCO 和 1molH2O(g) ,在一定条件下发生反应CO(g) H2O(g) CO2(g) H2(g) ,达到平衡时,生成 molCO2,当 H2O(g) 改为 4mol 时,在上3述条件下生成的 CO2为( )A、0.60mol B、0.95mol C、1.0mol D、2.50mol 解析假设反应向正向进行到底,由于 CO 仍为 1mol,故生成的 CO2才为 1m ol,但由于反应的可逆性,这是不可能的。所以, mol b B、a b 的结论。技巧八参照物法例 11、体积相同的甲、乙两个容器中,分别都充入等物质的量的 SO2和 O2,在相同温度下发生反应2 SO2 O2 2SO3,并达到平衡。在这过程中,甲容器保持体积不变,乙容器保持压强不变,若甲容器中 SO2的转化率为 p,则乙容器中 SO2的转化率( )A、等于 p B、大于 p C、小于 p D、无法判断解析以甲为参照物,甲容器保持体积不变,由化学方程式可知反应过程中甲容器内压强越来越小,而乙容器保持压强不变 乙容器体积减小 相当于加压(与甲比较) 反应向正向进行。故乙容器中??SO2的转化率大,故本题应选 B。技巧九等效平衡法例 12、在一恒定的容器中充入 2molA 和 1molB 发生反应2A (g) B(g) xC(g) ,达到平衡后,C 的体积分数为 ω;若维持容器的容积和温度不变,按起始物质的量A0.6mol、B0.3mol、C1.4mol 充入容器,达到平衡后,C 的体积分数仍为 ω,则 x 值为( )A、只能为 2 B、只能为 3C、可能是 2,也可能是 3 D、无法确定解析根据题意,这两平衡为等效平衡。等效平衡有两种类型(对于可逆反应mA (g) nB(g) pC(g) qD(g) )Ⅰ类恒温恒容①若 m n p q,只要“极限转换”后,与原起始物质的物质的量(或浓度)相等,就可以达到相同平衡状态。②若 m n p q,只要 “极限转换”后,对应物质的物质的量之比?相等,就可达珐相同的平衡状态。Ⅱ类恒温恒压只要“极限转换”后,对应物质的物质的量之比相等,就可达到相同的平衡状态。本题属于Ⅰ类(恒温恒容) ,由于已知方程式中 x 未知,故有两种可能一是 x 3(即系数不等) ,?二是 x 3(即系数相等) 。若 x 3,2A (g) B(g) xC(g)?2 1 00.6 0.3 1.4极限换算 0 x8.60?4.依题意可得 2.NO21molNO2 2mol化学平衡计算专题 教师版第 6 页 共 7 页 1 解得x 2 符合题意。x4.30?若 X 3 时,则( )( )( )( )4.62.321。826. 4.30?38.60?34.10?符合题意。故本题正确答案为 C。专练.在一个固定容积的密闭 容器中,加入 2 molA 和 1 molB,发生反应2Ag+Bg 3Cg+Dg,达平衡 时,C 的浓度为 Wmol/L,若维持容器体积和温度不变,按下列四种配比做起始物质,达平衡后,C 的 浓度仍 为 Wmol/L 的是( ) A.4molA 2 molB B.2molA 1molB 3molC 1molDC.3molC 1molD 1molB D.3molC 1molD解析本题考查恒温恒压下的等效平衡,可以采用 “一边倒”的方法。结合本题情况,可将 选项中各物质均倒向反应物 A 和 B,若为 2 molA+1 molB,则可达到等效平衡,达平衡后,C 的浓度仍为 Wmol/L。A 选项因 A、B 投料是原来的 2 倍,又是一个固定容 积的容器,达到平衡时 C 的浓度必然大于Wmol/L。B 选项 把“3molC 1molD”倒向反应物, 则反应 物的物质的量也是 4molA 2 molB,实际上相当于与选项 A 投料完全相同,达到平衡时 C 的浓度必然大于 Wmol/L。C 选项把“3molC 1molD”倒向反应物,相当于投入 2 molA 和 2 molB,与起始投入 2 molA 和 1 molB 的平衡相比较,平衡向右 发生移动,则达到平衡时 C 的浓度必然大于 Wmol/L。D 选项把 3molC 1molD 倒向左边,恰好相当于 2 molA+1 molB,与原平衡的起始投料相同,达平衡后,C 的浓度仍为 Wmol/L。答案D。技巧十讨论法对于可逆反应,不论在什么情况下,一定是反应物与生成物共存的状 态,即任何物质的物质的量均大于零例 13、在一定条件下,A 2 B2 2C,达到平衡状态时,测得 c(A 2) 0.5 mol/L,c(B 2) 0.1mol/L,c(C) 1.6 mol/L,若 A2、B 2、C 起始浓度分别为 a、b、c(mol/L) ,试回答(1)a、b 应满足的关系是 ___________ ;(2)a 的取值范围是 ___________ 。解析(1) A 2 B2 2C起始浓度(mol/L) a b c平衡浓度 0.5 0.1 1.6若反应从正向开始,则转化浓度 A2 ,B 2 ,C ,5.0?1.0bc?6.所以, ,即 a b 0.4。5.0?1.(2)若平衡时,1.6 mol/LC 是由 A2、B 2反应生成,则反应中生成 A2的量等于生成 B2的量为0.1mol/L,则 a 的最小值为 0.4mol/L,所以 a 的取值范围是0.4 ≤ a ≤ 1.3。专练在一个密闭容器中充入 1molCO2 和 3molH2 ,在 850℃ 时,气体混合物达到下式所示平衡CO2H2 COH2O 。已知达到平衡时生成 0.75molCO 。那么当 H2 改为 9mol,在上述条件下平衡时生成CO 和 H2O 的物质的量之和可能为( )A 1. 2mol B 1. 5mol C 1. 8mol D 2. 5mol 【分析解答】对于可逆反应,不 论在什么情况下,一定是反 应 物与生成物共存的状态,即任何物质的物质的量均大于零。CO2 H2 CO H2O 起始 1 3 0 0变化 x x x x平衡 0.25 2.25 0.75 0.75在此基础上,增加 H2 的用量,平衡右移,CO 2 的转化率增大,CO、H 2O 的物质的量均增大。设平衡移动后,CO、 H2O 的物质的量为 a,则 a0.750.751.5。但 CO2 不能完全转化, (若 CO2 完全转化, 则 a2),故化学平衡计算专题 教师版第 7 页 共 7 页a2。因而 a 的取 值范围1.5a2。答案为 C。
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