专题六_化学平衡计算题求解技巧教师版(已整理完)[1]2
- 格式:doc
- 大小:394.43 KB
- 文档页数:6
化学平衡计算专题 教师版 第 1 页 共 6 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(α):α=(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×100% (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:n1/n2=V1/V2
(4)计算模式(“三段式”) 浓度(或物质的量) aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) 起始 m n O O 转化 ax bx cx dx 平衡 m-ax n-bx cx dx A的转化率:α(A)=(ax/m)×100%
C的物质的量分数:ω(C)=×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 + 2Y2Z,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、%1005ba B、%1005)(2bba C、%1005)(2ba D、%1005)(aba 解析:设Y的转化率为 X + 2Y 2Z 起始(mol) a b 0
转化(mol) b21 b b
平衡(mol)ab21 bb b 依题意有:ab21+ bb = b,解得:= %1005)(2bba。故应选B。 化学平衡计算专题 教师版 第 2 页 共 6 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1.1VL ③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 L A、②③ B、②④ C、①③ D、①④
解析: A + 3B 2C 小V 1 3 2 2 0.05V 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,2A(g)2B(g)+C(g),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 mol×20%=0.4 mol,即平衡时气体的物质的量变为2.4 mol。 2A(g) 2B(g) + C(g) △n 2 2 1 1 变化 0.8 mol 0.4 mol
平衡时,n(A)=2 mol-0.8 mol =1.2 mol,n(总)=2.4 mol,故A的体积分数为:2.4mol1.2mol×100%=50%。
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、%1001722817cbac B、%10022817bac
C、%100cbac D、%10022834bac 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%10022817bac。故本题应选B。 2、原子个数守恒 例4、加热时,N2O5可按下列分解:N2O5 N2O3 + O2、N2O3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(O2)= 4.5 mol/L, c(N2O3)= 1.62 mol/L,c(N2O)= _______ mol/L,此时N2O5的分解率为 ________。
解析:N2O5的起始浓度为c(N2O5)=LmolLmol/414,平衡时的气体成份及浓度为: 达平衡时的气体成份:N2O5 N2O3 N2O O2 平衡浓度(mol/L) 设x 1.62 设y 4.5
由N原子守恒:422262.12yx 化学平衡计算专题 教师版 第 3 页 共 6 页 由O原子守恒:4525.4362.15yx 解得:x = 0.94 mol/L,y = 1.44 mol/L,所以,c(N2O)= 1.44 mol/L,N2O5的分解率为:%5.76%100/4/94.0/4LmolLmolLmol。
专练.一定温度下,反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡时,n(SO2):n(O2):n(SO3)=2:3:4。缩小体积,反应再次达到平衡时,n(O2)=0.8 mol,n(SO3)=1.4 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n(SO2)、n(O2)、n(SO3)分别为2xmol、3xmol、4xmol,第二次平衡时n(SO2)=ymol。 由O元素守恒得:2x·2+3x·2+4x·3=2y+0.8×2+1.4×3……① 由S元素守恒得:2x+4x=y+1.4……② 解得:x=0.3,y=0.4。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: 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)+Q(Q>0)。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11 mol和20 mol,此时容器内SO2
的物质的量应是
A 07 mol B 09 mol C 11 mol D 13 mol
解析:设第一种平衡状态下O2为x,则SO3为23,变成第二种平衡时O2变化量为y, 2SO2g+O2g 2SO3g+Q x 23x 23x+2y=20 解得: x=12 mol y 2y x-y=11 y=01 mol 答案:A。 11 20 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 <3。故选A。
技巧五:赋值法 例6、在一密闭容器中,用等物质的量的A和B发生如下反应: A(g) + 2B(g) 2C(g),反应达到平衡时,若混合气体中A和B的物质的量之和与C的物质的量相等,则这时A的转化率为( ) A、40% B、50% C、60% D、70% 解析:由题意可知:设A反应掉一半(即转化率为50%),则可推知B全部反应掉(即转化率为100%),很显然,这是不可能的,故A的转化率必小于50%。正确答案应选A。
技巧六:极端假设法 化学平衡研究的对象是可逆反应,这类反应的特点是不能进行到底。据此,若假定某物质完全转化学平衡计算专题 教师版 第 4 页 共 6 页 化(或完全不转化),可求出其它物质的物质的量(或物质的量浓度、气体体积)的范围。 1、判断化学平衡移动方向 例7、在一密闭容器中,aA(g) bB(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、平衡向正反应方向移动了 B、物质A的转化率减少了 C、物质B的质量分数增加了 D、a > 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32molCO2,当H2O(g)改为4mol时,在上述条件下生成的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,32mol < n(CO2 < 1mol。故选B。 3、确定平衡时各物质的浓度范围 例9、在密闭容器中进行X(g)+ 4Y2(g) 2Z2(g)+ 3Q2(g)的反应中,其中X2、Y2、Z2、Q2的开始浓度分别为0.1mol/L、0.4mol/L、0.2mol/L,0.3mol/L,当反应达到平衡后,各物质的浓度不可能是( ) A、c(X2)= 0.15mol/L B、c(Y2)= 0.9mol/L C、c(Z2)= 0.3mol/L D、c(Q2)= 0.6mol/L 解析:假设正向进行到底时,则生成物c(Z2)= 0.4mol/L、c(Q2)= 0.6mol/L,但此反应实为可逆反应,由此可推知:c(Z2)= 0.3mol/L可能,c(Q2)= 0.6mol/L是不可能的。 又假设反应向逆反应方向进行到底时,则反应物c(X2)= 0.2mol/L、c(Y2)= 0.8mol/L,同时由于该反应的可逆性,故c(X2)= 0.15mol/L可能,而c(Y2)= 0.9mol/L是不可能的。综上所述,该题正确答案是BD。 专练.某密闭容器中进行如下反应:X(g)+2Y(g)2Z(g),若要使平衡时反应物的总物质的量与生成物的总物质的量相等,则X、Y的初始物质的量之比k应满足( ) A.1<k<3 B.1/4<k<3/2 C.3<k<4 D.1/4<k<2/3 解析:设x、y分别为X、Y的初始物质的量。 若反应物X全部转化,据题意有:y-2x=2x,即:k=x/y=1/4; 若反应物Y全部转化,据题意有:x-y/2=y,即:k=x/y=3/2。 由于可逆反应的反应物不可能全部转化,故1/4<k<3/2。答案:B。