化学反应速率及化学平衡典型题型

1、专题六化学反应速率及化学平衡典型题型 一、关于等效平衡问题及解题思路1等效平衡的含义：在相同条件下，对同一可逆反应，不论反应途径如何，均能达到同一平衡状态，即平衡时相应组分的含量（体积分数、质量分数）相同，这样的化学平衡称为等效平衡。2等效平衡的分类1）恒温恒容，且反应前后气体分子数改变的等效平衡恒温恒容条件下，只要通过化学计量数比将投料量换算成同一边物质的物质的量与原投料量相同，则二者等效。例1在一固定体积的密闭容器中，加入2 mol A和1 mol B发生反应2A(g)+B(g)3C(g)+D(g)，达到平衡，c的浓度为w mol/L。若维持容器体积和温度不变，下列四种配比作为起始物质，达

2、平衡后，c的浓度仍为w mol/L的是（）A. 4 mol A +2 mol BB. 1 mol A+0.5 mol B+1.5 mol C+0.5 mol DC. 3 mol C+1 mol D +1 mol BD. 3 mol C+1 mol D【分析与解答】根据题意: 2A(g)+B(g)=3C(g)+D(g) (反应1)<=> 2A(g)+B(g)=3C(g)+ D(g)(反应2)2mol1mol 000 03mol 1mol2A(g)+B(g)=3C(g)+D(g) (反应3)<=> 2A(g)+B(g)= 3C(g) + D(g)(反应4)1mol0.5mo

3、l 000 0 1.5mol0.5mol在恒温恒容下，反应（1）的浓度和压强均是反应（3）的2倍，不满足条件相同，显然不等效，若要变成等效，有两条途径：对反应（3）增加1molA和0.5 molB，使投料量与反应（1）相同。2A(g)+B(g)=3C(g)+D(g) (反应1)<=> 2A(g) + B(g) = 3C(g) + D(g)(反应3)2mol1mol 001mol 0.5mol 1.5mol0.5mol所以，以3 mol C+1 mol D或以1mol A+0.5 mol B+1.5mol C+0.5 mol D作为起始物质均可形成与反应（1）等效的平衡。【正确答案】

4、BD2)恒温恒容，且反应前后气体分子数不变的等效平衡只要投料量与原平衡的投料量成比例，即为等效平衡例2恒温恒容下，可逆反应2HIH2+I2（气）达平衡。下列四种投料量均能达到同一平衡，请填写：起始状态物质的量n/mol平衡时HI的物质的量n/molH2I2HI120a24010.5amg(g2m)【分析与解答】题干n(H2)起始:n(I2)起始:n(HI)平衡=1:2:a<=>2:4:2an(HI)平衡=2a根据反应：2HIH2+I2（气），起始状态1mol HI<=>0.5molH2+0.5molI2根据题干n(H2)起始:n(I2)起始:n(HI)平衡=1:2:a则

5、 n(H2)起始:n(I2)起始:n(HI)平衡=0.5:1:0.5a则H2和I2原有物质的量应为0和1-0.5=0.5mol设起始HI为x molx mol HI<=>0.5x molH2+0.5x molI2n(H2)起始=(m+0.5x) moln(I2)起始=(g+0.5x) mol又n(H2)起始:n(I2)起始=(m+0.5x): (g+0.5x)=1:2x=2(g-2m)设n(HI)平衡为ymol，则n(I2)起始: n(HI)平衡=2:a= (g+0.5x):yy=(g-m)a【正确答案】起始状态物质的量n/mol平衡时HI的物质的量n/molH2I2HI120a2

6、402a00.510.5amg(g2m)2(g-2m)(g-m)a3)恒温恒压下的等效平衡只要按化学计量数换算成同一边的物质的量与原投料量成比例，则二者等效。二、关于化学平衡计算1基本关系式（阿伏加德罗定律及推论）同T同P: n1/n2=V1/V2 (n:气体物质的量 V:气体的体积)同T同P: M1/M2=1/2(M:气体相对分子量 :气体的密度)同T同V: P1/P2=n1/n2 (n:气体物质的量 P:气体的压强)基本公式：m=V n=m/M2转化率(针对反应物而言) 3三个浓度的关系反应物：起始浓度 转化浓度= 平衡浓度生成物：起始浓度转化浓度 = 平衡浓度4书写格式例3. 在2L密闭

7、容器中，充入1 mol N2和3mol H2，一定条件下发生合成氨反应，2min时达到平衡。测得平衡混合气中NH3的体积比为25%，求：1）(H2) 2) N2的转化率 3) H2在平衡时的体积分数 4) 平衡时容器的压强与起始时压强之比解：设N2转化的物质的量是x。N2+3H2 2NH3起 13 0转 x3x 2x平 1-x3-3x 2xNH3%=2x/(1-x+3-3x+2x)×100%=25%2x/(4-2x)=1/4x=0.4mol(H2)=3×0.4mol/(L×2min)=0.3mol/(L·min)N2的转化率=(x/1mol)×

8、100%=40%H2%=(3-3x)/(4-2x) ×100%=56.25%P/P0=n/n0=(4-2x)/4=4:5例4将固体NH4I置于密闭容器中，某温度下发生下列反应：NH4I(s) NH3(g)+HI(g) 2HI(g)H2(g)+I2(g)。平衡时H2=0.5mol/L，HI=4mol/L则NH3为（）A. 3.5mol/L B. 4mol/L C. 4.5mol/L D. 5mol/L解：NH4I(s) NH3(g)+HI(g)2HI(g) H2(g)+I2(g)起 未知 0 0 起 x0 0转 x x x转 2y y y平 - x x平 x-2yy yy=0.5mol

9、/L x=5mol/LNH3=x=5mol/L三、关于等效模型问题及其解题思路在化学平衡中经常会遇到对已达平衡的某反应继续投入一定量的反应物或生成物，再次达到平衡后求其压强、转化率、浓度等与第一次平衡时的比较。一般解题思路是在这两次反应中建立一个中间状态，此中间状态和第一次反应达到的平衡为等效平衡，和第二次反应之间有明确的移动关系和相关量的变化，可通过中间状态的移动来判断改变条件后的移动方向和相关量的变化。例5一定温度下，将2mol PCl3和 1mol Cl2充入容积不变的密闭容器中，在一定条件下反应：PCl3+Cl2PCl5。各物质均为气态。达平衡后，PCl5为0.4mol。若此时再移走1

10、mol PCl3 和0.5mol Cl2，相同温度下达到平衡，PCl5【分析与解答】对原平衡移走1mol PCl3 和0.5mol Cl2，相当于起始投料量减为原投料量的一半，若平衡不移动，PCl5的物质的量应为0.2mol。但移走反应物即减小物质的量，相当于减小浓度（减压）或增大容积，平衡向增大压强的方向进行，所以平衡左移，PCl5消耗更多，其平衡物质的量<0.2mol。例6体积相同的甲乙两个容器中，分别充有等物质的量的SO2、O2，使压强刚好与外界相等。在相同温度下，发生2SO2+O22SO3并达到平衡。在这个过程中，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

11、P%，则乙容器中SO2的转化率为（）A.=P% B.>P% C.<P% D.无法确定【分析与解答】该反应是体积减小的反应，等温等压过程达到的平衡I体积比等温等容过程达到的平衡II体积要小，从平衡II到平衡I要减小体积，相当于加压，平衡右移，SO2的转化率上升，结果> P%。此处平衡II相当于中间状态。【正确答案】B四、关于化学平衡图象解速率平衡图象题的六点注意：看坐标系，确定纵、横坐标所代表的含义。分析反应的特征，搞清正反应方向是吸热还是放热；体积增大还是减小、不变；有无固体或纯液体物质参加或生成等。分清楚自变量和因变量，弄明白始态、终态。必要时建立中间变化量以便使二者联系，

12、并与勒沙特列原理挂钩。看清三点(起点、拐点、终点),分清极值、最值，比较斜率，把握曲线的变化趋势。定一议二。当图像中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。 检验结论是否正确。 例7A(g)+B(g)C(g)+Q平衡后，若使温度由T1升到T2，（其他不变），则正与逆的变化曲线是（） 【分析与解答】本题为改变条件对速率的影响，升温，正、逆反应速率都增大，对A(g)+B(g) C(g)+Q，逆反应速率增大的更快。所以A正确。例8对于可逆反应A(g)+B(g)C(g)+Q，下列各图中表示的生成物C的百分含量(C%)与时间t的关系正确的是（） 【分析与解答】温度高速率快，所以斜率大的直线应

13、代表高温条件，排除AD。反应A(g)+B(g)=C(g)+Q正向为放热反应，升温反应逆向移动，C%降低，所以C正确。【参考练习】1. 在恒温恒容的密闭容器中，充入物质的量之比为1:4的N2和H2。一定时间后达到平衡时N2和H2的物质的量之比恰好为1:5。计算：1)平衡时混合气体中NH3的体积分数。2)NH3的产率。3)平衡时气体的压强与起始压强之比。2取1 mol A 和a mol B发生A+aBbC反应(A、B、C均为气态物质)，当A的转化率为50%时，同温同压下测得混合气体的密度是原来的4/3，则a、b的数值可能是（）A.a=1、b=4 B.a=3、b=3 C.a=2、b=3 D.a=3、

14、b=23一定混合气体在密闭容器中发生下列反应mA(g)+nB(g)pC(g)。平衡后 ，在一定温度下，将气体体积缩小到原来的1/2，当达到新平衡后，C的浓度为原来的1.9倍。若压缩过程中温度保持不变，则下列说法正确的是（）m+n>p A的转化率下降 平衡逆向移动 C的体积分数增加 A. B. C. D. 4一定温度下，在固定容积的密闭容器中发生可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)，测得平衡时n(A):n(B):n(C)=3:3:1。保持温度不变，以3:3:1的体积再充入A、B、C,下列变化正确的是（）A充入时体系压强先增大后逐渐减小B. 达到新平衡后混合物密度不变C. 达到新平衡后C的体积分数减小D. 刚充入时正增大，逆减小E. 达到新平衡后n(A):n(B):n(C)=3:3:15对于可逆反应AB3(g) A(g) +3B(g)Q，下列图象正确的是(图中AB3%为百分含量，V为反应速率，T为温度，t为时间)（） 62NO+O22NO2+Q，NO的最大转化