人教版化学选修四化学平衡计算解题技巧.ppt

化学平衡专题 化学平衡计算解题技巧 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 一 化学平衡常数及转化率的应用 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 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 n1 n2 P1 P2 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 bxcxdxA的转化率 A ax m 100 C的物质的量分数 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 技巧一 三步法 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 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 解 设Y的转化率为X 2Y2Z起始 mol ab0转化 mol 平衡 mol a b 依题意有 a b 解得 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 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 在一定条件下发生反应 A g 3B g 2C g 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 原混合气体的体积为1 2VL 原混合气体的体积为1 1VL 反应达平衡时 气体A消耗掉0 05VL 反应达平衡时 气体B消耗掉0 05VLA B C D 解析 A g 3B g 2C g 13220 05V0 15V0 1V0 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 技巧二 差量法 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 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2mol 20 0 4mol 即平衡时气体的物质的量变为2 4mol 2A g 2B g C g n2211变化0 8mol0 4mol平衡时 n A 2mol 0 8mol 1 2mol n 总 2 4mol 故A的体积分数为 100 50 技巧三 守恒法1 质量守恒 例3 amol与bmol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 NH3在平衡体系中体积分数为 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 N2 3H22NH3 n 减 2 变化c 2mol3c 2molcmolcmol 平衡时总量为 a b mol cmol 平衡时NH3体积分数为cmol a b mol cmol 技巧三 守恒法2 原子个数守恒 例4 加热时 N2O5可按下列分解 N2O5N2O3 O2 N2O3又可按下列分解 N2O3N2O 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 解析 N2O5的起始浓度为c N2O5 4mol L 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 技巧三 守恒法2 原子个数守恒 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 R g 5Q g 4X g nY g n 前 后 254n3 n变化x5x 22xnx 2 3 n x 2 3 n x 2 8 1 87 5 3 n x 2n 1 2时x 1 2 n x 0 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 三段式 设等物质的量A和B各1molA g 2B g 2C g 起始1mol1mol0变化nmol2nmol2nmol平衡1 n1 2n2n建立等式 1 n 1 2n 2nn 0 4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 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 技巧六 极端假设法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 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2 3molCO2 当H2O g 改为4mol时 在上述条件下生成的CO2为 A 0 60moB 0 95molC 1 0molD 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1mol 但由于反应的可逆性 这是不可能的 所以2 3mol n CO2 1mol 故选B 技巧六 极端假设法2 判断生成物的量 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 15molB c Y2 0 9mol LC c Z2 0 3mol LD 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 技巧六 极端假设法3 确定平衡时各物质的浓度范围 技巧六 极端假设法 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 3B 1 4 k 3 2C 3 k 4D 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 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 2NO2N2O4 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 bC a bD 无法确定解析 直接判断a与b的关系 比较难 但可以虚拟假设一个中间过程 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 O22SO3 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 无法判断解析 以甲为参照物 甲容器保持体积不变 由化学方程式可知反应过程中甲容器内压强越来越小 而乙容器保持压强不变乙容器体积减小相当于加压 与甲比较 反应向正向进行 故乙容器中SO2的转化率大 故本题应选B 技巧九 等效平衡法 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 2molBB 2molA 1molB 3molC 1molDC 3molC 1molD 1molBD 3molC 1molD解析 本题考查恒温恒容下的等效平衡 可以采用 一边倒 的方法 结合本题情况 可将选项中各物质均倒向反应物A和B 若为2molA 1molB 则可达到等效平衡 达平衡后 C的浓度仍为Wmol L 答案 D 技巧九 等效平衡法 专练 某温度下的密闭容器中发生如下反应 2M g N g 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 则达平衡时M的转化率为 A 20 B 40 C 60 D 80 设M的转化率为 恒容等效平衡时量相等 已知平衡2M g N g 2E g n 总 1起始002变化0 80 40 82 0 2 0 4平衡0 80 41 2 0 80 41 2 C 本题为恒温恒容时的等效平衡问题 解决这类问题时注意以下两个方面 1 对于两边气体分子数不相等的可逆反应 起始量相等 或一边倒相同 则两平衡等效 平衡时的量也相等 百分含量和浓度也相等 2 对于反应前后气体分子数相等的可逆反应 只要量之间比相等 或一边倒后量的比例对应相同 则两平衡等效 平衡时的百分含量相等 物质的量和浓度不一定相等 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 B22C 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 解析 1 A2 B22C起始浓度 mol L abc平衡浓度0 50 11 6若反应从正向开始 则转化浓度A2 B2 C 所以 即a b 0 4 2 若平衡时 1 6mol LC是由A2 B2反应生成 则反应中生成A2的量等于生成B2的量为0 1mol L 则a的最小值为0 4mol L 所以a的取值范围是 0 4 a 1 3 技巧十 讨论法 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 H2CO 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 2molB1 5molC1