化学平衡计算题求解技巧讲解.docx
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化学平衡计算题求解技巧讲解.docx
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化学平衡计算题求解技巧讲解
化学平衡计算题求解技巧
技巧一:
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%
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()
A、
B、
C、
D、
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
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2molA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。
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 考点1浓度与转化率的计算 1.(08海南卷)X、Y、Z三种气体,取X和Y按1: 1的物质的量之比混合,放入密闭容器中发生如下反应: X+2Y 2Z,达到平衡后,测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3: 2,则Y的转化率最接近于() A.33%B.40%C.50%D.65% 2.(08广东卷)将H2(g)和Br2(g)充入恒容密闭容器,恒温下发生反应H2(g)+Br2(g) 2HBr(g) g平衡时Br2(g)的转化率为a;若初始条件相同,绝热下进行上述反 应,平衡时Br2(g)的转化率为b。 a与b的关系是() A.a>bB.a=bC.a<bD.无法确定 3.(07宁夏卷)一定条件下,合成氨反应达到平衡时,测得混合气体中氨气的体积分数为20.0%,与反应前的体积相比,反应后体积缩小的百分率是() A.16.7%B.20.0%C.80.0%D.83.3% 4.(07江苏卷)一定温度下可逆反应: A(s)+2B(g) 2C(g)+D(g);H<0。 现将1molA和2molB加入甲容器中,将4molC和2molD加入乙容器中,此时控制活塞P,使乙的容积为甲的2倍,t1时两容器内均达到平衡状态(如图1所示,隔板K不能移动)。 下列说法正确的是() 图1图2图3 A.保持温度和活塞位置不变,在甲中再加入1molA和2molB,达到新的平衡后,甲中C的浓度是乙中C的浓度的2倍 B.保持活塞位置不变,升高温度,达到新的平衡后,甲、乙中B的体积分数均增大 C.保持温度不变,移动活塞P,使乙的容积和甲相等,达到新的平衡后,乙中C的体 积分数是甲中C的体积分数的2倍 D.保持温度和乙中的压强不变,t2时分别向甲、乙中加入等质量的氦气后,甲、乙中 反应速率变化情况分别如图2和图3所示(t1前的反应速率变化已省略) 5.(05广东)对可逆反应4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是 A.达到化学平衡时,4υ正(O2)=5υ逆(NO) B.若单位时间内生成xmolNO的同时,消耗xmolNH3,则反应达到平衡状态 C.达到化学平衡时,若增加容器体积,则正反应速率减少,逆反应速率增大 D.化学反应速率关系是: 2υ正(NH3)=3υ正(H2O) 6.(04北京)在一定温度下,一定体积的密闭容器中有如下平衡: 已知H2和I2的起始浓度均为0.1mol·L-1时,达平衡时HI的浓度为0.16mol·L-1。 若H2和I2的起始浓度均变为0.2mol·L-1,则平衡时H2的浓度(mol·L-1)是 A.0.16B.0.08C.0.04D.0.02 7.(04理综)某温度下在密闭容器中发生如下反应: 2E(g)若开始时只充入2molE(g),达平衡时,混合气体的压强比起始时增大了20%;若开始时只充入2molM和1molN的混合气体达平衡时M的转化率为 A.20%B.40%C.60%D.80% 8.(04广东)一定温度下,反应2SO2+O2 2SO3,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的物的量应是 A.0.4molB.0.6molC.0.8molD.1.2mol 9.(04全国)恒温下,将amolN2与bmolH2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生如下反应: N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ⑴若反应达平衡时某时刻t时,nt(N2)=13mol,nt(NH3)=6mol,计算a的值 ⑵反应达平衡时,混合气体的体积为726.8L(标况下),其中NH3的含量(体积分数)为 25%。 计算平衡时NH3的物质的量。 ⑶原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比,下同), n(始)∶n(平)=。 ⑷原混合气体中,a∶b=。 ⑸达到平衡时,N2和H2的转化率之比,α(N2)∶α(H2)=。 ⑹平衡混合气体中,n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)=。 10.(08江苏卷)将一定量的SO2和含0.7mol氧气的空气(忽略CO2)放入一定体积的密 闭容器中,550℃时,在催化剂作用下发生反应: 2SO2+O2 2SO3(正反应放热)。 反应达到平衡后,将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液,气体体积减少了21.28L; 再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2,气体的体积又减少了5.6L(以上 气体体积均为标准状况下的体积)。 (计算结果保留一位小数) 请回答下列问题: (1)判断该反应达到平衡状态的标志是。 (填字母) a.SO2和SO3浓度相等b.SO2百分含量保持不变 c.容器中气体的压强不变d.SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等 e.容器中混合气体的密度保持不变 (2)欲提高SO2的转化率,下列措施可行的是。 (填字母) a.向装置中再充入N2b.向装置中再充入O2 c.改变反应的催化剂d.生高温度 (3)求该反应达到平衡时SO2的转化率(用百分数表示)。 (4)若将平衡混合气体的5%通入过量的BaCl2溶液,生成沉淀多少克? 考点2有关平衡常数的计算 11.(08宁夏卷)将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应: ①NH4I(s) NH3(g)+HI(g);②2HI(g) H2(g)+I2(g)。 达到平衡时,c(H2)=0.5mol·L-1,c(HI)=4mol·L-1,则此温度下反应①的平衡常数为() A.9B.16C.20D.25 12.(08山东卷)高温下,某反应达平衡,平衡常数K= .恒容时,温度升高,H2浓度减小。 下列说法正确的是() A.该反应的焓变为正值 B.恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小 C.升高温度,逆反应速率减小 D.该反应化学方程式为CO+H2O=CO2+H2 13.(08广东卷)碘钨灯比白炽灯使用寿命长。 灯管内封存的少量碘与使用过程中沉积在管壁上的钨可以发生反应: W(s)+I2(g) WI2ΔH<0(温度T1<T2)。 下列说法正确的是() A.灯管工作时,扩散到灯丝附近高温区的WI2(g)会分解出W1W重新沉积到灯丝上 B.灯丝附近温度越高,WI2(g)的转化率越低 C.该反应的平衡常数表达式是 D.利用该反应原理可以提纯钨 14.(08宁夏卷) 已知可逆反应: M(g)+N(g) P(g)+Q(g);△H>0, 请回答下列问题: (1)在某温度下,反应物的起始浓度分别为: c(M)=1mol·L-1,c(N)=2.4mol·L-1,达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为。 (2)若反应温度升高,M的转化率(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为: c(M)=4mol·L-1,c(N)=amol·L-1;达到平衡后,c(P)=2mol·L-1,a=。 (4)若反应温度不变,反应物的起始浓度为: c(M)=c(N)=bmol·L-1,达到平衡后,M的转化率为。 15.(08上海卷)在2L密闭容器中,800℃时反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)体系中,n(NO) 随时间的变化如表: (1)写出该反应的平衡常数表达式: K=___________________。 已知: K(300℃)>K(350℃),该反应是________热反应。 (2)右图中表示NO2的变化的曲线是____________。 用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v=___________。 (3)能说明该反应已经达到平衡状态的是___________。 a、v(NO2)=2v(O2)b、容器内压强保持不变 c、v逆(NO)=2v正(O2)d、容器内的密度保持不变 (4)为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是__________。 a、及时分离出NO2气体b、适当升高温度 c、增大O2的浓度d、选择高效的催化剂 16.(07广东卷)黄铁矿(主要成分为FeS2)是工业制取硫酸的重要原料,其煅烧产物为SO2和Fe3O4。 (1)将0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)放入容积为1L的密闭容器中,反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)在一定条件下达到平衡,测得c(SO3)=0.040mol/L。 计算该条件下反应的平衡常数K和SO2的平衡转化率(写出计算过程)。 (2)已知上述反应是放热反应,当该反应处于平衡状态时,在体积不变的条件下,下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的有(填字母) (A)升高温度(B)降低温度(C)增大压强 (D)减小压强(E)加入催化剂(G)移出氧气 (3)SO2尾气用饱和Na2SO3溶液吸收可得到重要的化工原料,反应的化学方程式为________________________________________________________________________。 (4)将黄铁矿的煅烧产物Fe3O4溶于H2SO4后,加入铁粉,可制备FeSO4。 酸溶过程中需保 持溶液足够酸性,其原因是__________________________________________________。 17.(07海南卷)PCl5的热分解反应为: 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。 18.(07上海卷)一定条件下,在体积为3L的密闭容器中,一氧化碳与氢气反应生成甲醇(催 化剂为Cu2O/ZnO): CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) 根据题意完成下列各题: (1)反应达到平衡时,平衡常数表达式K=,升高温度,K值(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (2)在500℃,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=。 (3)在其他条件不变的情况下,对处于E点的体系体积压缩到原来的1/2,下列有关该体系的说法正确的是 a.氢气的浓度减少b.正反应速率加快,逆反应速率也加快 c.甲醇的物质的量增加d.重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大 (4)据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂 Cu2O的量不变,原因是: _______________________________________(用化学方程式 表示)。 19.(07宁夏卷)氮化硅是一种新型陶瓷材料,它可由石英与焦炭在高温的氮气流中,通过以下反应制得: □SiO2+□C+□N2 □Si3N4+□CO (1)配平上述反应的化学方程式(将化学计量数填在方框内); (2)该反应中的氧化剂是__________,其还原产物是_____________。 (3)该反应的平衡常数表达式为K=_______________________; (4)将知上述反应为放热反应,则其反应热H________零(填“大于”、“小于”或“等于”); 升高温度,其平衡常数值________(填“增大”、“减小”或“不变”); (5)若使压强增大,则上述平衡向_______反应方向移动(填“正”或“逆”); (6)若已知CO生成速率为v(CO)=18mol/(L·min),则N2消耗速率为v(N2) =__________mol/(L·min)。 20.(07山东卷)二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料,但也是大气的主要污染物。 综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。 (1)硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3: 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。 某温度下,SO2 的平衡转化率()与体系总压强(p)的关系如图所示。 根据图示回答下列问题: ①将2.0molSO2和1.0molO2置于10L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10MPa。 该反应的平衡常数等于____________。 ②平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)_______K(B)(填“>”、“<”或“=”)。 (2)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。 例如: CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g);H=-574kJ/mol CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);H=-1160kJ/mol 若用标准状况下4.48LCH4还原NO2至N2,整个过程中转移的电子总数为 _____________(阿伏加德罗常数的值用NA表示),放出的热量为_________kJ。 (3)新型纳米材料氧缺位铁酸盐(MFe2Ox,3<x<4,M=Mn、Co、Zn或Ni)由铁酸盐(MFe2O4) 经高温还原而得,常温下,它能使工业废气中的酸性氧化物分解除去。 转化流程如图所示: 请写出MFe2Ox分解SO2的化学方程式_____________________________(不必配平)。 参考答案 4: 解析: N2O5的起始浓度为c(N2O5)= ,平衡时的气体成份及浓度为: 达平衡时的气体成份: N2O5N2O3N2OO2 平衡浓度(mol/L)设x1.62设y4.5 由N原子守恒: 由O原子守恒: 解得: x=0.94mol/L,y=1.44mol/L,所以,c(N2O)=1.44mol/L,N2O5的分解率为: 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。 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, 2SO2g+O2g 2SO3g+Q x x x+2y=20解得: x=12mol y2yx-y=11y=01mol 1120 答案: A。 例五: 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。 例六解析: 由题意
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