化学平衡计算.pdf

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1、- 1 - 考点过关（上）考点5 化学平衡计算 化学平衡是中学化学重要基础之一，是中学化学所涉及的溶解平衡、电离平衡、水解平 衡等知识的核心，对很多知识的学习起着指导作用。而化学平衡计算是高考中的热点之一， 此类试题常把基本概念和基础知识融汇在一起，具有知识联系广、灵活度大、隐含条件多、 概念性强、思维层次高的特点。化学平衡的计算一般涉及到各组分的物质的量、浓度、转化 率、百分含量、气体混合物的密度、平均摩尔质量、压强等，通常的思路是写出平衡式，列 出相关量 ( 起始量、变化量、平衡量) ，确定各量之间的关系，列出比例式或等式或依据平衡 常数求解。 1. 计算模式：化学平衡计算的最基本的方法模

2、式是“平衡三段式法”。具体步骤是在化 学方程式下写出有关物质起始时的物质的量、发生转化的物质的量、平衡时的物质的量( 也可 以是物质的量浓度或同温同压下气体的体积)，再根据题意列式求解，起始、转化、平衡是化 学平衡计算的“三步曲”，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。 mA(g) nB(g)pC(g) qD(g) n( 起始 )/molab00 n( 转化 )/molmxnxpxqx n( 平衡 )/molamxbnxpxqx 反应可从左向右开始，也可以从右向左开始，也可以多种物质同

3、时充入。可逆反应达到 平衡状态时各物质浓度间的关系。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各物质的化学 计量数之比。 2. 解题思路：具体题目要具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量为x；根据反应 物、生成物及变化量的三者关系代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡 量并按“模式”列表；明确了“始”、“变”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系 求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等，得出题目答案。 3. 计算公式： (1) 变化量之比等于化学计量数之比v(A) v(B) v(C) v(D

4、) mnpq(未达到平衡 时，用于确定化学方程式中未知的化学计量数) 。 - 2 - (2) 化学平衡常数K c p c q c m c n px/V p qx/V q amxV m bnxV n，若用任意状 态的生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值称为浓度商，用Q表示。则其与K比较， 当QK，v正v逆。 (3) 平衡浓度c(A)平 n平 V amx V 。 (4) 反应物转化率(A) n 消耗 n起始 100% mx a 100% 。 (5) 平衡百分含量(A) n平 n总 100% 。 (6) 平衡时与起始时的压强比 p平 p始 n平 n始 abpqmnx ab ( 同T、V时) ，混

5、合气体的 密度比 1 2 M1 M2 ( 同T、p时) ， 1 2 V2 V1( 同质量的气体时 ) 等。 (7) 混合气体的密度 ( 混 ) m V aMbM V (gL 1)( T、V不变时， 不 变) 。 (8) 混合气体的平均摩尔质量M m n aMAbM abpqmnx(gmol 1) 。 【例题 1】在nL 密闭容器中， 使 1molX 和 2molY 在一定条件下反应：aX(g) bY(g)cZ(g) 。 达到平衡时，Y的转化率为20% ，混合气体压强比原来下降20% ，Z 的浓度为Y的浓度的0.25 倍，则a，c的值依次为 ( ) A1,2 B 3,2C2,1 D2,3 L，所

6、 以bc。 又根 据 压 强 比 等于 其 物 质的 量 之 比 ，可 得 出 0.4a b 1.6 mol 0.4 mol 1 mol 2 mol 1 0.2 1 ，即有3b2a，结合bc，可得a3 时，c 2。 【答案】 B 【例题 2】(1) 化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度，K值越大，表示 _，K值的 大小与温度的关系是：温度升高，K值_( 填“一定增大”“一定减小”或“可 能增大也可能减小” ) 。 - 3 - (2) 在一体积为10 L 的容器中，通入一定量的CO和 H2O，在 850时发生如下反应：CO(g) H2O(g)CO2(g) H2Q(Q0)，CO和 H2O的浓度变化

7、如图所示，则04 min 间平均反应速 率v(CO)_mol/(L min)。 (3)t( 高于850) 时，在相同容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度变化如下表，t 时物质浓度 (mol/L)的变化 时间 (min) CO H2O CO2H2 0 0.200 0.300 0 0 2 0.138 0.238 0.062 0.062 3 c1c2c3c3 4c1c2c3c3 50.1160.2160.084 60.960.2660.104 表中34 min之间反应处于 _状态；c1数值 _ 0.08 mol/L(填“大于”“小 于”或“等于” ) 。 反应在4 5 min 间，平衡逆向移动，可

8、能的原因是_( 单选 ) ，表中5 6 min 之间 数值发生变化，可能的原因是_。 a增加水蒸气b降低温度c使用催化剂d增加氢气浓度 - 4 - 率减小，所以第3 min 时，c(CO)0.138 mol/L0.031 mol/L 0.08 mol/L.4 5 min 间平 衡逆向移动，根据平衡移动的影响因素和题给条件分析应该是加入了生成物，即d；5 6 min 之间c(CO)减小，而c(H2O)和c(CO2) 增大，说明一定是增加了水蒸气，使平衡正向移动。 【答案】 (1) 可逆反应进行的程度越大可能增大也可能减小(2)0.03 (3) 平衡大于 da 在化学平衡的计算中，常常要计算反应物

9、的转化率、各组分的转化浓度、转化的物质的 量、平衡浓度、平衡时物质的量等。若在反应方程式下用“三段式”列出各物质的开始、转 化、平衡的量，能理顺关系，找出已知与未知的关系，对正确分析和解决问题有很大帮助。 【考点练习】 1. 羰基硫 (COS)可作为一种粮食熏蒸剂, 能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容 器中 , 将 CO和 H2S 混合加热并达到下列平衡:CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g) K=0.1 ，反应前 CO物质的量为10 mol, 平衡后 CO物质的量为8 mol 。下列说法正确的是( ) A.升高温度 ,H2S浓度增大 , 表明该反应是吸热反应B.压缩容器

10、容积 , 反应的平衡常数将增大 C.反应前 H2S物质的量为7 molD.CO 的平衡转化率为80% 2. 等物质的量的X(g) 与 Y(g) 在密闭容器中进行反应:X(g)+2Y(g)3Z(g)+Q(s) H0, 下列 叙述正确的是( ) A.当容器中X与 Y的物质的量之比满足12时反应达到平衡 B.达到平衡时X的转化率为25%,则平衡常数K为 C.达到平衡后 , 反应速率2v正(Y)=3v逆(Z) D.达到平衡后 , 加入 Q,平衡逆向移动 3. 在一定条件下，1mol N2和 3mol H2混合后反应，达到平衡时测得混合气体的密度是同温同 压下氢气的5 倍，则氮气的转化率为( ) A20

11、% B30%C 40% D50% 4. 在一定温度下，反应 1 2H 2(g) 1 2X 2(g)HX(g)的平衡常数为10。若将1.0mol 的 HX(g) 通入 体积为 1.0L 的密闭容器中，在该温度时HX(g)的最大分解率接近于( ) A5% B17% C25% D33% 5将 4 mol SO2与 2 mol O2放入 4 L 的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡：2SO2(g) - 5 - O2(g)2SO3(g) ， 测得平衡时SO3的浓度为0.5 molL 1。则此条件下的平衡常数 K为( ) A4 B0.25 C0.4 D 0.2 6. 已知可逆反应CO H2O(g)CO2

12、 H2，达到平衡时，K c 2c2 cc2O ，K是常数，只 与温度有关，与浓度无关。 (1)830 K时，若起始时：c(CO) 2 mol/L ，c(H2O)3 mol/L ，平衡时 CO的转化率为60% ，水 蒸气的转化率为_；K值为 _。 (2)830 K时，若只将起始时，c(H2O)改为 6 mol/L ，则水蒸气的转化率为_。 (3) 若 830 K 时，起始浓度c(CO)amol/L ，c(H2O)bmol/L ，H2的平衡浓度c(H2) cmol/L a、b、c之间的关系式是_，当ab时，a_。 7.T时 , 在一个体积为2 L 的容器中 ,A 气体与 B 气体反应生成C 气体

13、, 反应过程中A、B 、 C 的浓度变化如图所示 已知 :K(300 )K(350 ) 。 (1) 写出该反应的化学方程式: 。 (2) 该温度下该反应的平衡常数为。 (3) 该反应是( 填“放”或“吸” ) 热反应。 (4)04 min内,A 的平均反应速率为。 (5) 达到平衡时B的转化率为。 (6) 恒容条件下 , 下列措施中能使减小的有。 A.充入氦气B.使用催化剂C.再充入 2.4 mol A和 1.6 mol BD.降低温度 8. 在容积为1.00 L 的容器中 , 通入一定量的N2O4, 发生反应 :N2O4(g)2NO2(g),随着温度升高 , 混合气体的颜色逐渐变深。请回答下

14、列问题: (1) 反应的 H(填“”或“ ”或“ K(350 ), 故该反应为放热反应。(4)04 min 内,A 的平均反应速率为(2.4 mol-2.0 mol) 2 L 4 min=0.05 mol L -1 min -1 。(5) 到达 平衡时 B的转化率为100%=25%。 (6) 恒容条件下充入氦气和使用催化剂, 平衡不发生移 动,不变 ; 再充入 2.4 mol A和 1.6 mol B时, 平衡正向进行的程度增大, 反应物的转化率增 大, 故减小 ; 降低温度 , 平衡正向移动 , 反应物的转化率增大, 故减小。 【答案】 (1)2A(g)+B(g)C(g)(2)0.52(3)

15、放(4)0.05 mol L -1min-1 (5)25%(6)CD molL -1 ,NO2为 0.16 molL -1 , 由平衡常数表达式可得K2的值。 (3) 缩小体积 , 即增大压强 , 平衡 - 9 - 向气体体积减小的方向移动, 所以平衡逆向移动。 【答案】 (1);0.0010;0.36(2); 正反应吸热, 反应向吸热方向进行, 故温度升高平衡 时 ,c(NO2)=0.120 molL -1 +0.0020 molL -1 s -1 10 s2=0.16 molL -1 ,c(N2O4)=0.040 molL -1 -0.0020 molL -1s-1 10 s=0.020 mol L -1 ,K2=1.28(3) 逆反应 ; 对气 体分子数增大的反应, 增大压强 , 平衡向逆反应方向移动