高三化學(xué)總復(fù)習 專題攻略 之化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡(下)四、 化學(xué)平衡計算重難突破(含解析)
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化學(xué)平衡計算重難突破 化學(xué)平衡計算方法: 方法一:三步法 三步是化學(xué)平衡計算的一般格式,根據(jù)題意和恰當?shù)募僭O(shè)列出起始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量。但要注意計算的單位必須保持統(tǒng)一,可用mol、mol/L,也可用L。 例1. X、Y、Z為三種氣體,把a mol X和b mol Y充入一密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)X + 2Y2Z,達到平衡時,若它們的物質(zhì)的量滿足:n(X)+ n(Y)= n(Z),則Y的轉(zhuǎn)化率為( ) A. B. C. D. 【答案】B 【解析】設(shè)Y的轉(zhuǎn)化率為 X + 2Y 2Z 起始(mol) a b 0 轉(zhuǎn)化(mol) 平衡(mol) 依題意有:+ = ,解得:= 。 方法二:差量法 差量法用于化學(xué)平衡計算時,可以是體積差量、壓強差量、物質(zhì)的量差量等等。 例2.某體積可變的密閉容器,盛有適量的A和B的混合氣體,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):A + 3B 2C,若維持溫度和壓強不變,當達到平衡時,容器的體積為V L,其中C氣體的體積占10%,下列推斷正確的是() ①原混合氣體的體積為1.2VL ②原混合氣體的體積為1.1VL ③反應(yīng)達平衡時,氣體A消耗掉0.05VL ④反應(yīng)達平衡時,氣體B消耗掉0.05V L A. ②③ B. ②④ C. ①③ D. ①④ 【答案】A 【解析】 A + 3B 2C 1 3 2 2 0.05V 0.15V 0.1V 0.1V 所以原混合氣體的體積為VL + 0.1VL = 1.1VL,由此可得:氣體A消耗掉0.05VL,氣體B消耗掉0.15VL。 方法三:守恒法 1. 質(zhì)量守恒 例3. a mol N2與b mol H2混合,要一定條件下反應(yīng)達到平衡,生成了c mol NH3,則NH3在平衡體系中質(zhì)量分數(shù)為( ) A. B. C. D. 解析:由質(zhì)量守恒定律可知:在平衡體系中的混合氣體總質(zhì)量應(yīng)等于反應(yīng)前N2和H2混合氣的總質(zhì)量。即NH3在平衡體系中的質(zhì)量分數(shù)為。故本題應(yīng)選B。 2. 原子個數(shù)守恒 例4. 加熱時,N2O5可按下列分解:N2O5 N2O3 + O2、N2O3又可按下列分解: N2O3 N2O + O2。今將 4 molN2O5充入一升密閉容器中,加熱至 t℃時反應(yīng)達到了平衡狀態(tài)。平衡時,c(O2)= 4.5 mol/L, c(N2O3)= 1.62 mol/L,c(N2O)= _______ mol/L,此時N2O5的分解率為 ________。 解析:N2O5的起始濃度為c(N2O5)=,平衡時的氣體成份及濃度為: 達平衡時的氣體成份:N2O5 N2O3 N2O O2 平衡濃度(mol/L) 設(shè)x 1.62 設(shè)y 4.5 由N原子守恒: 由O原子守恒: 解得:x = 0.94 mol/L,y = 1.44 mol/L,所以,c(N2O)= 1.44 mol/L,N2O5的分解率為:。 方法四:估算法 例5. 在一定體積的密閉容器中放入3L氣體R和5L氣體Q,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):2R(g)+ 5Q(g) 4X(g) + nY(g)反應(yīng)完全后,容器溫度不變,混合氣體的壓強是原來87.5%,則化學(xué)方程式中的n值是( ) A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 【答案】A 【解析】本題貌似化學(xué)平衡的計算,但實則不然,題干中最關(guān)鍵的一句話為“壓強是原來87.5%”說明體積和溫度不變,壓強減小了,故該反應(yīng)是氣體的物質(zhì)的量減小的反應(yīng),即2 + 5 > 4 + n,即n <3。 方法五:賦值法 例6. 在一密閉容器中,用等物質(zhì)的量的A和B發(fā)生如下反應(yīng): A(g) + 2B(g) 2C(g),反應(yīng)達到平衡時,若混合氣體中A和B的物質(zhì)的量之和與C的物質(zhì)的量相等,則這時A的轉(zhuǎn)化率為( ) A. 40% B. 50% C. 60% D . 70% 【答案】A 【解析】由題意可知:設(shè)A反應(yīng)掉一半(即轉(zhuǎn)化率為50%),則可推知B全部反應(yīng)掉(即轉(zhuǎn)化率為100%),很顯然,這是不可能的,故A的轉(zhuǎn)化率必小于50%。 方法六:極端假設(shè)法 化學(xué)平衡研究的對象是可逆反應(yīng),這類反應(yīng)的特點是不能進行到底。據(jù)此,若假定某物質(zhì)完全轉(zhuǎn)化(或完全不轉(zhuǎn)化),可求出其它物質(zhì)的物質(zhì)的量(或物質(zhì)的量濃度、氣體體積)的范圍。 1. 判斷化學(xué)平衡移動方向 例7. 在一密閉容器中,aA(g) bB(g)達平衡后,保持溫度不變,將容器體積增加一倍,當達到新的平衡時,B的濃度是原來的60%,則( ) A. 平衡向正反應(yīng)方向移動了 B. 物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率減少了 C. 物質(zhì)B的質(zhì)量分數(shù)增加了 D. a > b 【答案】AC 2. 判斷生成物的量 例8. 在一密閉容器中充入1molCO和1molH2O(g),在一定條件下發(fā)生反應(yīng): CO(g)+ H2O(g) CO2(g) + H2(g),達到平衡時,生成molCO2,當H2O(g)改為4mol時,在上述條件下生成的CO2為( ) A . 0.60mol B. 0.95mol C. 1.0mol D. 2.50mol 【答案】B 【解析】假設(shè)反應(yīng)向正向進行到底,由于CO仍為1mol,故生成的CO2才為1m ol,但由于反應(yīng)的可逆性,這是不可能的。所以,mol < n(CO2 < 1mol。故選B。 3. 確定平衡時各物質(zhì)的濃度范圍 例9. 在密閉容器中進行X(g)+ 4Y2(g) 2Z2(g)+ 3Q2(g)的反應(yīng)中,其中X2、Y2、Z2、Q2的開始濃度分別為0.1mol/L、0.4mol/L、0.2mol/L,0.3mol/L,當反應(yīng)達到平衡后,各物質(zhì)的濃度不可能是( ) A、c(X2)= 0.15mol/L B、c(Y2)= 0.9mol/L C、c(Z2)= 0.3mol/L D、c(Q2)= 0.6mol/L 【答案】BD 【解析】假設(shè)正向進行到底時,則生成物c(Z2)= 0.4mol/L、c(Q2)= 0.6mol/L,但此反應(yīng)實為可逆反應(yīng),由此可推知:c(Z2)= 0.3mol/L可能,c(Q2)= 0.6mol/L是不可能的。 又假設(shè)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行到底時,則反應(yīng)物c(X2)= 0.2mol/L、c(Y2)= 0.8mol/L,同時由于該反應(yīng)的可逆性,故c(X2)= 0.15mol/L可能,而c(Y2)= 0.9mol/L是不可能的。 方法七:虛擬狀態(tài)法 例10. 在一密閉容器中充入1molNO2,建立如下平衡:2NO2 N2O4,測得NO2的轉(zhuǎn)化率為a%,在其它條件不變下,再充入1molNO2,待新平衡建立時,又測得NO2的轉(zhuǎn)化率為b%,則a與b的關(guān)系為( ) A、a > b B、a < b C、a = b D、無法確定 【答案】B 【解析】解析:直接判斷a與b的關(guān)系,比較難,但可以虛擬假設(shè)一個中間過程Ⅱ。 NO2 2mol P V T P 2V T P V T NO2 2mol NO2 1mol Ⅰ Ⅱ Ⅲ 易知Ⅰ與Ⅱ兩過程等效,NO2的轉(zhuǎn)化率均為a%,若將容器Ⅱ加壓,使容積減小到原來的一半,即與Ⅰ容積相等,因2NO2 N2O4,加壓時平衡向正反應(yīng)方向移動,故達新平衡后NO2的轉(zhuǎn)化率b%必大于a%。 方法八:參照物法 例11. 體積相同的甲、乙兩個容器中,分別都充入等物質(zhì)的量的SO2和O2,在相同溫度下發(fā)生反應(yīng):2 SO2 + O2 2SO3,并達到平衡。在這過程中,甲容器保持體積不變,乙容器保持壓強不變,若甲容器中SO2的轉(zhuǎn)化率為p%,則乙容器中SO2的轉(zhuǎn)化率( ) A. 等于p% B. 大于p% C. 小于p% D. 無法判斷 解析:以甲為參照物,甲容器保持體積不變,由化學(xué)方程式可知反應(yīng)過程中甲容器內(nèi)壓強越來越小,而乙容器保持壓強不變乙容器體積減小相當于加壓(與甲比較)反應(yīng)向正向進行。故乙容器中SO2的轉(zhuǎn)化率大,故本題應(yīng)選B。 方法九:等效平衡法 例12. 在一恒定的容器中充入2molA和1molB發(fā)生反應(yīng):2A(g) + B(g) xC(g),達到平衡后,C的體積分數(shù)為ω%;若維持容器的容積和溫度不變,按起始物質(zhì)的量A:0.6mol、B:0.3mol、C:1.4mol充入容器,達到平衡后,C的體積分數(shù)仍為ω%,則x值為( ) A、只能為2 B、只能為3 C、可能是2,也可能是3 D、無法確定 【答案】C 【解析】根據(jù)題意,這兩平衡為等效平衡。 等效平衡有兩種類型(對于可逆反應(yīng):mA(g)+ nB(g) pC(g)+ qD(g)): Ⅰ類恒溫恒容:① 若m + n = p + q,只要“極限轉(zhuǎn)換”后,與原起始物質(zhì)的物質(zhì)的量(或濃度)相等,就可以達到相同平衡狀態(tài)。② 若m + n p + q,只要“極限轉(zhuǎn)換”后,對應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量之比相等,就可達琺相同的平衡狀態(tài)。 Ⅱ類恒溫恒壓:只要“極限轉(zhuǎn)換”后,對應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量之比相等,就可達到相同的平衡狀態(tài)。 本題屬于Ⅰ類(恒溫恒容),由于已知方程式中x未知,故有兩種可能:一是x 3(即系數(shù)不等),二是x = 3(即系數(shù)相等)。 若x 3,2A(g) + B(g) xC(g) 2 1 0 0.6 0.3 1.4 極限換算 0 依題意可得: = 2 = 1 解得:x = 2 符合題意。 若X = 3時,則():()=():()=4.6:2.3=2:1。 方法十:討論法 對于可逆反應(yīng),不論在什么情況下,一定是反應(yīng)物與生成物共存的狀態(tài),即任何物質(zhì)的物質(zhì)的量均大于零 例13. 在一定條件下,A2 + B2 2C,達到平衡狀態(tài)時,測得c(A2)= 0.5 mol/L,c(B2)= 0.1mol/L,c(C)= 1.6 mol/L,若A2、B2、C起始濃度分別為a、b、c(mol/L),試回答: (1)a、b應(yīng)滿足的關(guān)系是 ___________ ;(2)a的取值范圍是 ___________ 。 解析:(1) A2 + B2 2C 起始濃度(mol/L) a b c 平衡濃度 0.5 0.1 1.6 若反應(yīng)從正向開始,則轉(zhuǎn)化濃度A2:,B2:,C:, 所以, = ,即a = b + 0.4。 (2)若平衡時,1.6 mol/LC是由A2、B2反應(yīng)生成,則反應(yīng)中生成A2的量等于生成B2的量為0.1mol/L,則a的最小值為0.4mol/L,所以a的取值范圍是:0.4 ≤ a ≤ 1.3。 1.某溫度下,在一個2 L的密閉容器中,加入4 mol A和2 mol B進行如下反應(yīng):3A(g)+2B(g) 4C(s)+2D(g),反應(yīng)一段時間后達到平衡,測得生成1.6 mol C,則下列說法正確的是( ) A.該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式是K= B.此時,B的平衡轉(zhuǎn)化率是40% C.增大該體系的壓強,化學(xué)平衡常數(shù)增大 D.增加B,B的平衡轉(zhuǎn)化率增大 3. 在容積可變的密閉容器中,2 mol N2和8 mol H2在一定條件下發(fā)生反應(yīng),達到平衡時,H2的轉(zhuǎn)化率為25%,則平衡時氮氣的體積分數(shù)接近于( ) A.5% B.10% C.15% D.20% 4.相同溫度下,體積均為0.25 L的兩個恒容密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng):N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.6 kJ/mol。實驗測得起始、平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表: 容器編號 起始時各物質(zhì)物質(zhì)的量/mol 達平衡時體系能量的變化來源] N2 H2 NH3 ① 1 3 0 放出熱量:23.15 kJ ② 0.9 2.7 0.2 放出熱量:Q 下列敘述錯誤的是( ) A.容器①、②中反應(yīng)的平衡常數(shù)相等 B.平衡時,兩個容器中NH3的體積分數(shù)均為 C.容器②中達平衡時放出的熱量Q=23.15 kJ D.若容器①體積為0.5 L,則平衡時放出的熱量小于23.15 kJ 4.N2O5是一種新型硝化劑,在一定溫度下可發(fā)生下列反應(yīng):2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH>0 T1溫度下的部分實驗數(shù)據(jù)為: t/s 0 500 1 000 1 500 c(N2O5)/mol/ L 5.00 3.52 2.50 2.50 下列說法不正確的是( ) A.500 s內(nèi)N2O5分解速率為2.9610-3 mol/(Ls) B.T1溫度下的平衡常數(shù)為K1=125,1 000 s時N2O5轉(zhuǎn)化率為50% C.其他條件不變時,T2溫度下反應(yīng)到1 000 s時測得N2O5(g)濃度為2.98 mol/L,則T1- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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