化学平衡中的思想方法之二.docx
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化学平衡中的思想方法之二
化学平衡中的思想方法之二──极限思维
主要思想:
按方程式的系数极限的转化为反应物或生成物(即一边倒),特别注意极值是否可取
一、 解决取值范围的问题
例1.一定条件下,在反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)平衡体系中:
n(SO2)=2.0mol/L , n(O2)=0.8mol/L, n(SO3)=2.4mol/L,则SO2的起始浓度的范围为( )。
A .0.4~2.0 mol/L B. 0.4~4.4 mol/L C .0~4 mol/L D .无法确定
解:
把平衡时的量看成起始量,极限地向左转化为反应物(按SO3的量转化),则有:
(单位统一用物质的量浓度)
2SO2(g)+ O2(g)
2SO3(g)
起始 2.0 0.8 2.4
转化 2.4 1.2 2.4
极限I 4.4 2.0 0
极限地向右转化为生成物(按O2的量转化),则有:
(单位统一用物质的量浓度)
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)
起始 2.0 0.8 2.4
转化 1.6 0.8 1.6
极限II 0.4 0 4
答案选B
例2.在一密闭容器中发生以下反应:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),若最初加入等物质的量的CO和H2O各1mol,反应达平衡时,生成0.67molCO2,若在相同条件下将H2O的物质的量改为4mol。
反应达平衡时生成CO2可能为( )mol。
A .1.34 B.1.0 C.0.94 D. 0.52
解:
H2O的物质的量改为4mol.相当于先让1molCO和1molH2O反应达平衡后,再加入3molH2O,显然平衡右移,所以CO2的物质的量应大于0.67mol,用极限法找CO2的极大值(按CO的量转化):
CO(g) + H2O(g)
CO2(g) + H2(g)
起始 1mol 4mol 0 0
转化 1mol 1mol 1mol 1mol
极限 0mol 3mol 1mol 1mol
所以CO2的极大值为1mol(但1不能取)
答案选C
例3.在体积固定的密闭容器中通入A﹑C﹑D各1mol和xmol的B发生反应:
A(g)+4B(g)
2C(g)+D(g)
当x在一定范围内变化,均可通过调节反应器的温度,使反应达平衡时保持容器中气体总物质的量为5mol,若使起始反应向正方向进行,则x的范围为( )。
A.1﹤x﹤2 B.1﹤x﹤5 C.2﹤x﹤4 D. 2﹤x﹤5
解:
正反应是气体物质的量减小的反应
极限①平衡不移动气体总物质的量为5mol时则B应为2mol,显然要使平衡右移则B的物质的量应大于2mol;极限②B较多时,平衡极限的右移后气体总物质的量为5mol,(不妨按A的量转化)则
A(g) + 4B(g)
2C(g) + D(g)
起始 1mol x 1mol 1mol
转化 1mol 4mol 2mol 1mol
极限 0mol x-4 3mol 2mol
即x-4+3+2=5所以x的最大值为4(注意4不可以取)
答案选C
二、解决等效平衡的问题
极限思想主要用于解决等效平衡问题。
(1)恒温、恒容条件下的等效平衡。
思路:
用极限法处理后各物质的值对应相等(即一边倒后,值相同)
(2)恒温、恒压条件下的等效平衡。
思路:
用极限法处理后各物质间的比值对应相等(即一边倒后,比值相同)。
(3)特殊情况,等体积反应(恒温)
思路:
用极限法处理后各物质间的比值对应相等(即一边倒后,比值相同)。
例1.在t℃,体积固定的一容器中分别投入2molSO2和1molO2;发生反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)
反应进行到一定程度时,反应混合物就处于化学平衡状态.现在该容器中,维持温度不变,设a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2、SO3的物质的量,如a、b、c取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证达平衡时,反应混合物中三种气体的百分含量仍与上述平衡完全相同,请填空。
(1) 若a=0,b=0则 c=
(2) 若a=0.5,则b= c=
(3) a、b、c取值必须满足的一般条件是(请用两个方程式表示,一个只含a和c,一个只含b和c
解:
因为是恒温、恒容条件下的等效平衡.所以用极限法处理后其值对应相等
(1)极限的地转化为反应物(SO3转化cmol)则有:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)
起始 0 0 c
转化 c c/2 c
极限 c c/2 0
所以c=2
(2)极限的地转化为反应物,SO3转化cmol,则有:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)
起始 0.5 b c
转化 c c/2 c
极限 0.5+c b+c/2 0
所以0.5+c=2,b+c/2=1解之c=1.5;b=0.25
(2)极限的地转化为反应物,SO3转化cmol,则有:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)
起始 a b c
转化 c c/2 c
极限 a+c b+c/2 0
所以a+c=2,b+c/2=1
例2.在t℃,体积固定的一容器中分别投入2molA和1molB,发生反应:
2A(g)+B(g)
3C(g)+D(g),达平衡后,C的浓度为Wmol/L,在该容器中,维持温度不变,按下列四种配比为起始物质,达平衡后,C的浓度仍为Wmol/L的是( )。
A.A4mol B2mol
B.A 1mol B 0.5mol C 1.5mol D0.5mol
C.A 1.5mol B 1.5mol C 1.5mol D0.5mol
D.C 3mol D 1mol
解:
因为是恒温、恒容条件下的等效平衡.所以用极限法处理后其值对应相等(极限的地转化为反应物)则有:
答案A中对应值4mol A和2molB与题干中2molA和1molB对应不等,则答案A错。
答案B中:
则 2A(g) + B(g)
3C(g) + D(g)
起始 1mol 0.5mol 1.5mol 0.5mol
转化 1mol 0.5mol 1.5mol 0.5mol
极限 2mol 1mol 0mol 0mol
则答案B正确,同理C错D正确
例3.下列各起始条件下的反应达平衡时,与A是同一平衡状态的是(恒温、恒压)( )。
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
A. 1mol 1mol 0mol
B. 0mol 2mol 2mol
C. 1.5mol 1.5mol 0mol
D. 1mol 3mol 2mol
解:
将B、C、D中的生成物极限地转化为反应物得:
N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)
B. 1mol 5mol 0mol
C. 1.5mol 1.5mol 0mol
D. 2mol 6mol 0mol
显然与A比值相等的只有D
答案选D
例4.恒温、恒压条件下,在容积可变的容器中,下列反应:
2NO2(g)
N2O4(g)达平衡后,再向容器中通人一定量的NO2又达平衡时,NO2的体积分数( )。
A .不变 B .增大 C. 减少 D. 无法判断
解:
因为是恒温、恒压条件下的等效平衡.所以用极限法处理后反应物间比值对应相等;又因该反应只有一种,所以不管充如多少NO2或N2O4均与原平衡等效
答案选A
例5.在t℃,体积固定的容器中分别投入4molA和2molB,发生反应2A(g)+B(g)
xC(g)达平衡后,C的体积分数为W%;现在在该容器中,维持温度不变,按1.2molA,0.6molB和2.8molC为起始物质,达平衡后,C的体积分数仍为W%.则x的值为( )。
A. 只能为2 B.只能为3 C.可能为2,也可能为3 D.无法确定
解:
因为x是未知数,所以该反应可能是等体积反应,也可能不是等体积反应,于是有两种情况:
(1)如不是等体积反应,恒温、恒容条件下的等效平衡,用极限法处理后其值对应相等;(极限地转化为反应物,注意:
转化的量与系数成正比)则:
2A(g) + B(g)
xC(g)
起始 1.2mol 0.6mol 2.8mol
转化 5.6/xmol 2.8/xmol 2.8mol
极限 4mol 2mol 0mol
1.2+5.6/x=4;0.6+2.8/x=2所以x=2
(2)如是等体积反应,用极限法处理后其比值对应相等;(极限地转化为反应物,注意:
转化的量与系数成正比)则:
2A(g) + B(g)
3C(g)
起始 1.2mol 0.6mol 2.8mol
转化 5.6/3mol 2.8/3mol 2.8mol
极限 4mol 2mol 0mol
(1.2+5.6/3):
(0.6+2.8/3)=4:
2其比值相等
答案选C
习题
1.在一定容积的密闭容器内,发生反应:
H2(g)+I2(g)
2HI(g)。
a.若初始时加入1mol的HI,则反应达到平衡时,HI的体积百分含量为W%。
b.若初始时加入2mol的HI,则反应达到平衡时,HI的体积百分含量与W%相比 。
2.在一个固定容积的密闭容器内,发生反应:
3X(g)+2Y(g)
xZ(g)。
若初始时加入3mol的X,2mol的Y,则反应达到平衡时,Z的百分含量为W%;维持温度和容器的体积不变,若初始时加入的物质为0.6molX,0.4molY,0.8molZ,反应达到平衡时,Z的百分含量仍为W%。
求x的值。
3.在一个固定体积的密闭容器内,保持一定的温度发生以下反应:
H2+Br2
2HBr。
已知加入1molH2和2molBr2时,达到平衡状态生成amolHBr。
在相同条件下,且保持平衡时的各物质的百分含量相同,则
填写下列空白:
编号
起始状态(mol)
平衡时HBr 物质的量(mol)
H2
Br2
HBr
已知
1
2
0
a
①
2
4
0
②
1
0.5a
③
m
n(n≥2m)
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- 化学平衡 中的 思想 方法