化学平衡计算题求解技巧.docx
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化学平衡计算题求解技巧
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=
×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mnOO
转化axbxcxdx
平衡m-axn-bxcxdx
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amolX和bmolY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()
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VL,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1.2VL②原混合气体的体积为1.1VL
③反应达平衡时,气体A消耗掉0.05VL④反应达平衡时,气体B消耗掉0.05VL
A、②③B、②④C、①③D、①④
技巧三:
守恒法
1、质量守恒
例3、amolN2与bmolH2混合,要一定条件下反应达到平衡,生成了cmolNH3,则NH3在平衡体系中质量分数为()
A、
B、
C、
D、
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4molN2O5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)=4.5mol/L,c(N2O3)=1.62mol/L,c(N2O)=_______mol/L,此时N2O5的分解率为________。
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)=0.8mol,n(SO3)=1.4mol,此时SO2的物质的量应是( )
A.0.4mol B.0.6mol C.0.8mol D.1.2mol
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11mol和20mol,此时容器内SO2的物质的量应是
A07molB09molC11molD13mol
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、2B、3C、4D、5
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%
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(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
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,在上述条件下生成的CO2为()
A、0.60molB、0.95molC、1.0molD、2.50mol
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/LB、c(Y2)=0.9mol/L
C、c(Z2)=0.3mol/LD、c(Q2)=0.6mol/L
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
技巧七:
虚拟状态法
例10、在一密闭容器中充入1molNO2,建立如下平衡:
2NO2
N2O4,测得NO2的转化率为a%,在其它条件不变下,再充入1molNO2,待新平衡建立时,又测得NO2的转化率为b%,则a与b的关系为()
A、a>bB、a 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: 2SO2+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 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A: 0.6mol、B: 0.3mol、C: 1.4mol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2B、只能为3 C、可能是2,也可能是3D、无法确定 专练.在一个固定容积的密闭容器中,加入2molA和1molB,发生反应: 2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g),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+2molB B.2molA+1molB+3molC+1molD C.3molC+1molD+1molB D.3molC+1molD 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,A2+B2 2C,达到平衡状态时,测得c(A2)=0.5mol/L,c(B2)=0.1mol/L,c(C)=1.6mol/L,若A2、B2、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___________。 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: CO2+H2 CO+H2O。 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() A1.2mol B1.5mol C1.8mol D2.5mol 平衡常数的相关练习: 1.高炉炼铁中发生的基本反应之一: FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g);正反应吸热 (l)该反应中平衡常数的表达式K==。 (2)已知1100℃时K=0.263。 温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,高炉内CO2和CO的体积比,平衡常数K值。 (均填增大、减小或不变) (3)1100℃时测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L,c(CO)==0.lmol/L,在这种情况下该反应是否处于平衡状态(填是或否),此时化学反应速率是v(正)v(逆)(填=、>或<),其原因是。 2.现代炼锌的方法可分为火法和湿法两大类。 火法炼锌是将闪锌矿(主要含ZnS)通过浮选、焙烧使它转化为氧化锌,再把氧化锌和焦炭混合,在鼓风炉中加热至1373-1573K,使锌蒸馏出来。 主要反应为: 焙烧炉中: 2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2① 鼓风炉中: 2C+O2=2CO② 鼓风炉中: ZnO(s)+CO(g)Zn(g)+CO2(g)③ ⑴请写出反应③的平衡常数表达式,若在其它条件不变时,在鼓风炉中增大CO的浓度,平衡将向移动,此时平衡常数 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 3、PCl5的热分解反应如下: PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) (1) 写出反应的平衡常数表达式; (2) 已知某温度下,在容积为10.0L的密闭容器中充入2.00molPCl5,达到平衡后,测得容器内PCl3的浓度为0.150mol/L。 计算该温度下的平衡常数。 4、(09天津)人体血液内的血红蛋白(Hb)易与O2结合生成HbO2,因此具有输氧能力,CO吸入肺中发生反应: CO+HbO2 O2+HbCO,37℃时,该反应的平衡常数K=220。 HbCO的浓度达到HbO2浓度的0、02倍,会使人智力受损。 据此,下列结论错误的是 A、CO与HbO2反应的平衡常数K= B、人体吸入的CO越多,与血红蛋白结合的O2越少 C、当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0、02时,人的智力才会受损 D、把CO中毒的病人放入高压氧仓中解毒,其原理是使上述平衡向左移动 5.在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应: CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表: t℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列问题: (1)该反应的化学平衡常数表达式为K= (2)该反应△H0 (3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 A.容器内压强不变B.混合气体中c(CO)不变 C.v正(H2)=v逆(H2O)D.c(CO2)=c(CO) (4)某温度下,平衡浓度符合下式: c(CO2)c(H2)=c(CO)c(H2O),此时t=℃;反应CO+H2O(g) CO2+H2在800℃时达到平衡, 分别改变下列条件,K发生改变的是() A.将压强减小至原来的一半B.将反应温度升高至1000℃ C.及时把CO2分离掉D.增大水蒸气的浓度 6、向50ml0.018mol/l的AgNO3溶液中加入50ml0.02mol/l的盐酸,生成沉淀。 如果Ksp=1×10-10试求 (1)沉淀生成后溶液中C(Ag+)= (2)沉淀生成后溶液的pH是 7、实验测得某水样中的铁离子的浓度为2.6×10-6mol·l-1若要使水中的铁离子转化为沉淀,则溶液的PH值至少要控制在多少以上? [已知Fe(OH)3的Ksp为2.6×10-39] 8、(2009年广东)硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线如下,下列说法正确 A.温度一定时,Ksp(SrSO4)随 的增大 而减小 B.三个不同温度中,313K时Ksp(SrSO4)最大 C.283K时,图中a点对应的溶液是不饱和溶液 D.283K下的SrSO4饱和溶液升温到363K后变为不饱和溶液 9、(09年海南化学·4) 在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表: 物质 X Y Z 初始浓度/mol·L-1 0.1 0.2 0 平衡浓度/mol·L-1 0.05 0.05 0.1 下列说法错误的是 A.反应达到平衡时,X的转化率为50% B.反应可表示为X+3Y 2Z,其平衡常数为1600 C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大 D.改变温度可以改变此反应的平衡常数 10、下列有关电离平衡常数(K)的说法正确的是() A.相同条件下,电离平衡常数越小,表示弱电解质的电离能力越弱 B.电离平衡常数与温度无关 C.在CH3COOH的稀溶液中存在如下电离平衡: CH3COOH CH3COO-+H+,当再加入量冰醋酸时,(K)值增大 D.多元弱酸各步电离平衡常数相互关系为K1<K2<K3 一、选择题 1.在一个密闭容器中进行反应: 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 已知反应过程中某一时刻,SO2、O2、SO3分别是0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L,当反应达到平衡时,可能存在的数据是() A.SO2为0.4mol/L,O2为0.2mol/L B.SO2为0.25mol/L C.SO2、SO3(g)均为0.15mol/L D.SO3(g)为0.4mol/L 2.在一定温度下,可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是() A.C生成的速率与C分解的速率相等 B.A、B、C的浓度不再变化 C.单位时间生成nmolA,同时生成3nmolB D.A、B、C的分子数之比为1: 3: 2 3.可逆反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)达到平衡时的标志是() A.混合气体密度恒定不变 B.混合气体的颜色不再改变 C.H2、I2、HI的浓度相等 D.I2在混合气体中体积分数不变 4.在一定温度下的定容密闭容器中,取一定量的A、B于反应容器中,当下列物理量不再改变时,表明反应: A(s)+2B(g) C(g)+D(g)已达平衡的是() A.混合气体的压强B.混合气体的密度 C.C、D的物质的量的比值D.气体的总物质的量 5.在一真空密闭容器中,通入一定量气体A.在一定条件下,发生如下反应: 2A(g) B(g)+xC(g),反应达平衡时,测得容器内压强增大为P%,若此时A的转化率为a%,下列关系正确的是() A.若x=1,则P>aB.若x=2,则P<a C.若x=3,则P=aD.若x=4,则P≥a 6.密闭容器中,用等物质的量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% 7.在1L的密闭容器中通入2molNH3,在一定温度下发生下列反应: 2NH3 N2+3H2,达到平衡时,容器内N2的百分含量为a%。 若维持容器的体积和温度都不变,分别通入下列初始物质,达到平衡时,容器内N2的百分含量也为a%的是() A.3molH2+1molN2B.2molNH3+1molN2 C.2molN2+3molH2D.0.1molNH3+0.95molN2+2.85molH2 8.在密闭容器中发生反应2SO2+O2 2SO3(g),起始时SO2和O2分别为20mol和10mol,达到平衡时,SO2的转化率为80%。 若从SO3开始进行反应,在相同的条件下,欲使平衡时各成分的体积分数与前者相同,则起始时SO3的物质的量及SO3的转化率分别为() A10mol10% B20mol20% C20mol40% D30mol80% 9.X、Y、Z为三种气体,把amolX和bmolY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. 10.一定条件下,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11mol和20mol,此时容器内SO2的物质的量应是A A07molB09molC11molD13mol 11.在一定温度下,某密闭容器中发生反应: 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)+Q达平衡后,SO2、O2、SO3的物质的量之比为3∶2∶4。 其它条件不变,升温达到新平衡时,SO2为1.4mol,O2为0.9mol,则此时SO3的物质的量为() A.1.4molB.1.6molC.1.8molD.2.0mol 12.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VL,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反应达到平衡时气体A消耗掉0.05VL ④反应达到平衡时气体B消耗掉0.05VL A、②③B、②④C、①③D、①④ 13.在一定温度时,将1molA和2molB放入容积为5L的某密闭容器中发生如下反应: A(s)+2B(g) C(g)+2D(g),经5min后,测得容器内B的浓度减少了0.2mol/L。 下列叙述不正确的是() A.在5min内该反应用C的浓度变化表示的反应速率为0.02mol/(L·min) B.5min时,容器内D的浓度为0.2mol/L C.当容器内压强保持恒定时,该可逆反应达到平衡状态 D.5min时容器内气体总的物质的量为3mol 14.把6molA和5molB两气体通入容积为4L的密闭容器中,一定条件下反应: 3A(气)+B(气) 2C(气)+xD(气)+Q,5min达平衡,此时生成2molC,测得D的平均反应速率为0.1mol·(L·min)-1。 下列说法中正确的是() A.降低平衡体系的温度,逆反应速率最小,正反应速率增大,平衡正向移动 B.恒温下达到平衡的标志是C和D的生成速率相等 C.A的平均反应速率为0.15mol·(L·min) D.B的转化率为25% 15.一定温度下,向一固定容积的容器中放入1molA和1molB,待反应A(s)+B(g) C(g)+2D(g)达到平衡时,C的质量分数是M%,在相同的条件下,若按以下配比开始反应,平衡时C的质量分数比为M%的是() A.2molA+2molBB.2molD+1molC C.2molD+1molA+1molBD.0.5molA+0.5molB+0.5molC+1.0molD 16.在密闭容器中发生反应2SO2+O2 2SO3(g),起始时SO2和O2分别为30mol和15mol,达到平衡时,SO2的转化率为80%,若从SO3开始进行反应,在相同条件下,欲使平衡时各成分的体积分数与前者相同,则起始时SO3的物质的量及SO3的转化率为() A.15mol和10%B.30mol和20% C.30mol和40%D.45mol和80% 二、填空题 17.写出下列化学反应的化学平衡常数表达式: ①N2+3H2 2NH3K= ② N2+H2 NH3K= ③Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2K= 18.在1L密闭容器中,充入amolN2和bmolH2,在一定温度下N2+3H2 2NH3,达到平衡,容器中还剩余CmolN2,则平衡时N2的转化率是,H2的转化率是,生成NH3是mol,容器中H2的平衡浓度是。 19.一定温度下在10L容器中加入5molSO2和3molO2,当反应达到平衡时,有3molSO2发生了反应,则: (1)生成了molSO3,SO2的转化率为。 (2)平衡时容器内气体的总物质的量为。 (3)平衡时SO2的浓度是,O2的浓度是,SO3的浓度是。 20.一定条件下,可逆反应: A2+B2 2C达到平衡。 经测定,平衡时c(A2)=0.5mol/L,c(B2)=0.1mol/L,c(C)=1.6mol/L,若A2、B2和C的起始浓度分别为amol/L,bmol/L,cmol/L。 请回答: (1)a、b应满足的关系是____________________ (2)a的取值范围是___________________________ 21.在温度830K时,下列可逆反应及其平衡有某些特殊性: CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 若c(CO)始为2mol/L,c(H2O)始为3mol/L,反应达平衡时,CO的转化率为60%,如果c(H2O)始为6mol/L,c(CO)始为2mol/L,反应达到平衡时,则CO的转化率为75%。 1计算上述两种情况下H2O的转化率、,CO和H2O的转化率之间的关系可表示为。 (2)设830K时,c(CO)始=amol/L,c(H2O)始=bmol/L,达平衡时c(H2)平=cmol/L。 ①当a=5,c= 时,b=;②当a=b时, =; ③用以表示a、b、c之间关系的式子是。 22.将2molH2O和2molCO置于1L容器中,在一定条件下,加热至高温,发生如下可逆反应: 2H2O(g) 2H2+O22CO+O2 2CO2 (1)当上述系统达到平衡时,欲求其混合气体的平衡组成,则至少还需要知道两种气体的平衡浓度,但这两种气体不能同时是和,或和。 (填它们的分子式) (2)若平衡时O2和CO2的物质的量分别为n(O2)平=
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