化学平衡计算

1、考点过关(上)考点5化学平衡计算化学平衡是中学化学重要基础之一，是中学化学所涉及的溶解平衡、电离平衡、水解平衡等知识的核心，对很多知识的学习起着指导作用。而化学平衡计算是高考中的热点之一，此类试题常把基本概念和基础知识融汇在一起，具有知识联系广、灵活度大、隐含条件多、概念性强、思维层次高的特点。化学平衡的计算一般涉及到各组分的物质的量、浓度、转化率、百分含量、气体混合物的密度、平均摩尔质量、压强等，通常的思路是写出平衡式，列出相关量(起始量、变化量、平衡量)，确定各量之间的关系，列出比例式或等式或依据平衡常数求解。1 .计算模式：化学平衡计算的最基本的方法模式是“平衡三段式法”。具体步骤是在化

2、学方程式下写出有关物质起始时的物质的量、发生转化的物质的量、平衡时的物质的量(也可以是物质的量浓度或同温同压下气体的体积)，再根据题意列式求解，起始、转化、平衡是化学平衡计算的“三步曲”，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。nA(g)+nB(g)-pC(g)+qD(g)n(起始)/molab00n(转化)/molmxnxpxqxn(平衡)/molamxb-nxpxqx反应可从左向右开始，也可以从右向左开始，也可以多种物质同时充入。可逆反应达到平衡状态时各物质浓度间的关系。反应物：平衡浓度

3、=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各物质的化学计量数之比。2 .解题思路：具体题目要具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量为x；根据反应物、生成物及变化量的三者关系代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量并按“模式”列表；明确了“始”、“变”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等，得出题目答案。3 .计算公式：(1)变化量之比等于化学计量数之比v(A):v(B):v(C):v(D)=m：n：p：q(未达到平衡时，用于确定化学方程式中未知的化学计量数)。cp化学平衡常数K

4、=cmcq-ncpx/Vpma-mxV态的生成物浓度哥之积与反应物浓度哥之积的比值称为浓度商，用Q表示。则其与K比较,当Q>K,v正<丫逆；Q：K,vf>v逆。(3)平衡浓度c(A)n平amx平=-V=v-0(4)反应物转化率a(A)=n-X100*mxX100%n起始a一s一.一n平(5)平衡百分含量。(A)=X100%,p平n平a+bp+qm-nx平衡时与起始时的压强比Knr片b(同T、.),混合气体的密度比=竺(同T、p时)，艮2=(同质量的气体时)等。P2M2P2V、一一、日maMbM1一一、i一(7)混合气体的号度p(混)=v=V(g”)(T、V不变时，p不变)。、

5、maMAbM1(8)混合气体的平均摩尔质量M=m=亦JgmolT)。na十bp十q-nrinx【例题1】在nL密闭容器中，使1molX和2molY在一定条件下反应：aX(g)+bY(g)=cZ(g)。达到平衡时，Y的转化率为20%混合气体压强比原来下降20%Z的浓度为Y的浓度的0.25倍，则a,c的值依次为()A.1,2B.3,20.2,1D.2,3【解析】根据题意，可设黄二1,根据方程式可得出当丫转化刘时，其他各物质的物质的量变化:"X®+白ac70.4111610.4molT><0.4mol由题意可得,Y的浓度为1.6moVLj故4Z尸业25火¥尸

6、0.25xL6m&L=0.4md/LQ><4inol=0.4mMLML,所以b=c。又根据压强比等于其物质的量之比，可得出0.4ab1.6mol+0.4mol1mol+2mol10.2一.一.一一1,即有3b=2a,结合b=c,可得a=3时，c=2。【答案】B【例题2(1)化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度，K值越大，表示,K值的大小与温度的关系是：温度升高，K值(填“一定增大”“一定减小”或“可能增大也可能减小”)。(2)在一体积为10L的容器中，通入一定量的CO和hbO,在850c时发生如下反应：CO(g)+KO(g)=CO(g)+Ha+QQ>0),CO和H2O

7、的浓度变化如图所示，则04min间平均反应速率v(CO)=mol/(L-min)。Ac/(moLL1)o08083211o*ooooo012345678t(min)850C时物质浓度的变化tC(高于850C)时，在相同容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度变化如下表，tC时物质浓度(mol/L)的变化时间(min)COHbOCQH200.2000.3000020.1380.2380.0620.0623CiC2C3C34CiC2C3C350.1160.2160.08460.960.2660.104表中34min之间反应处于状态；Ci数彳K0.08mol/L(填"大于"&quo

8、t;小于”或“等于”)。反应在45min间，平衡逆向移动，可能的原因是(单选)，表中56min之间数值发生变化，可能的原因是。a.增加水蒸气b.降低温度c.使用催化剂d.增加氢气浓度【解析】Q)根据平衡常数的定义可以作出回答。(2)WC0)二"包号普厘=0.03ooHL-nmi),(3)由题设表格中数据分析34min时各物质的浓度没变，说明处于平衡状态才艮据题给表中数据"2mmc(CO)每分钟漏少坦曳空也押羽型匹根据速率与浓度的关系，随浓度的减小，8的变化速率减小，所以第3min时，c(CO)>0.138mol/L-0.031mol/L>0.08mol/L.45

9、min间平衡逆向移动，根据平衡移动的影响因素和题给条件分析应该是加入了生成物，即d;56min之间c(CO)减小，而c(H2O)和c(CQ)增大，说明一定是增加了水蒸气，使平衡正向移动。【答案】(1)可逆反应进行的程度越大可能增大也可能减小(2)0.03(3)平衡大于da在化学平衡的计算中，常常要计算反应物的转化率、各组分的转化浓度、转化的物质的量、平衡浓度、平衡时物质的量等。若在反应方程式下用“三段式”列出各物质的开始、转化、平衡的量，能理顺关系，找出已知与未知的关系，对正确分析和解决问题有很大帮助。【考点练习】1 .默基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在

10、恒容密闭容器中，将CO和H2s混合加热并达到下列平衡：CO(g)+H2s(g)=COS(g)+H(g)K=0.1,反应前CO物质的量为10mol,平衡后CO物质的量为8mol。下列说法正确的是()A.升高温度,H2s浓度增大，表明该反应是吸热反应B.压缩容器容积，反应的平衡常数将增大C.反应前H2S物质的量为7molD.CO的平衡转化率为80%2 .等物质的量的X(g)与Y(g)在密闭容器中进行反应：X(g)+2Y(g)-3Z(g)+Q(s)AH>0,下列叙述正确的是()A.当容器中X与丫的物质的量之比满足1：2时反应达到平衡，IB.达到平衡时X的转化率为25%,则平衡常数K为.IC.达

11、到平衡后，反应速率2V正(Y)=3v逆(Z)D.达到平衡后，加入Q,平衡逆向移动3 .在一定条件下，1molN2和3molH2混合后反应，达到平衡时测得混合气体的密度是同温同压下氢气的5倍，则氮气的转化率为()A20%B.30%C40%D.50%4 .在一定温度下，反应；H(g)+，2(g)=HX(g)的平衡常数为10。若将1.0mol的HX(g)通入体积为1.0L的密闭容器中，在该温度时HX(g)的最大分解率接近于()A.5%B.17%C.25%D.33%5 .将4molSO2与2molO2放入4L的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡：2SQ(g)+Q(g)=i2SQ(g),测得平衡时SO

12、的浓度为0.5molL一。则此条件下的平衡常数K为()A.4B,0.25C,0.4D,0.2C2c2一6 .已知可逆反应caHaO(g)U"CO+H>,达到平衡时，K=cch，K是常数，只与温度有关，与浓度无关。(1)830K时，若起始时：c(CO)=2mol/L,c(HzO)=3mol/L,平衡时CO的转化率为60%水蒸气的转化率为;K值为。(2)830K时，若只将起始时，c(H2O)改为6mol/L,则水蒸气的转化率为。若830K时，起始浓度c(CO)=amol/L,c(±O)=bmol/L,H2的平衡浓度c(H2)=cmol/La、b、c之间的关系式是,当a=b

13、时，a=。7 .TC时，在一个体积为2L的容器中，A气体与B气体反应生成C气体，反应过程中A、BC的浓度变化如图所示已知：K(300C)>K(350C)o(1)写出该反应的化学方程式：(2)该温度下该反应的平衡常数为该反应是(填“放”或“吸”)热反应。(4)04min内,A的平均反应速率为。(5)达到平衡时B的转化率为。(6)恒容条件下，下列措施中能使减小的有。或A.充入氨气B.使用催化剂C.再充入2.4molA和1.6molBD.降低温度8 .在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2Q,发生反应：N2Q(g)-2NG(g),随着温度升高混合气体的颜色逐渐变深。请回答下列问题：反应的

14、AH(填“>”或“<”)0;100C时，体系中各物质的浓度随时间的变化如图所示。在060s内，反应速率v(N2c4)=mol-L-1-s-1;反应的平衡常数K为。0.120度0.100o0.08010.060-0.040*020no2III-T-t-I1°20406080时间人(2)100C时达平衡后，改变反应温度为T,c(N2Q)以0.0020mols-1的平均速率降低，经10s又达到平衡。T(填“>”或“<”)100C,判断理由是。列式计算温度T时反应的平衡常数Ka。(3)温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半。平衡向(填“正反应”或“逆反应”)方

15、向移动，判断的理由是。参考答案与解析1 .【解析】由题中信息可列三段式：CO(g)+H2s(g)-COS(g)+H(g)起始10molxmol00转化：2mol2mol2mol2mol平衡：8mol(x-2)mol2mol2mol设容器体积为VL,由K=0.1可得K=1=0.1,解得x=7,C项正确。【答案】C幽"/2 1解析】反应中X、Y按照物质的量N比为1：2进行反应，而容器中两者物质的量之比为1:2时不一定达到平衡事项错误;设X、Y起始的物质的量都为1mg容器的体积为VL达到平衡E寸X的物质的量是1molx(l-25%)=0.75moL消耗X的物质的量是0.25mol同Y的物质

16、的量为1mol-0.25molx2=0.5m»L生成Z的物质的量为0.253T>.75wL则平衡常数后姿建W，B项正确达到平衡后3串=2v武Z),C项错误;由于Q为固体，加入Q后平衡不移动,D项错误.【答案】B3 .【解析】由题意建立三段式如下：N2+3H2NH起始量/mol130转化量/molx3x2x平衡量/mol1-x3-3x2xn总=1molx+3mol3x+2x=4mol2x,m总=28g-mol1xImol+2g-mol1x3mol=34g,ml故M=/cn总4mol2x34g5MH2)=10gmol1,x=0.3mol,即a(N2)=30%【答案】114 .【解析

17、】由题中的反应和数据可知：HX(g)U"2H2(g)+声色)的平衡常数K=0.1。设在该温度下HX(g)的分解反应达平衡后其减小的浓度为xmol”一：则平衡时HXH、X的浓度分别为(1.0-x)mol-L1>0.5xmol-L1>0.5xmol-L1,代入K的表达式有1.0-x1x2=0.1,解得1.q、，0.17mol-Lx=0.17,故可知HX的转化率为11.0mol-LX100%R17%【答案】B5 .【解析】由题意建立三段式如下:2SQ(g)+Q(g)2SQ(g)初(mol):420转(mol):212平(mol):212平衡时各自的浓度c(SQ)=0.5molL

18、1,c(O2)=0.25mol-L1,c(SOs)=0.5molL1,K0.520.52X0.25=4O【答案】A6 .【解析】(1)由题中信息可列三段式：CdhbO(g)FCQ+H起始浓度/(molLI2300转化浓度/(mol-L1)1.21.21.21.2平衡浓度/(mol-L1)0.81.81.21.2nrt1.2X1.2八1.2°,°,则K=na=1，"620)=X100险40%0.8X1.83(2)设水蒸气的转化浓度为x,由题中信息可列三段式：CaHaO(g)CO2+H2起始浓度/(molLI2600转化浓度/(mol-L1)xxxx平衡浓度/(mol

19、LJ2-x6-xxxx,x1.5则K=x-=1,x=1.5mol/L,a(H2O)=6-X100*25%(3)由题中信息可列三段式：CaH2O(g)-CO+Hb起始浓度(mol/L)ab00转化浓度(mol/L)cccc平衡浓度(mol/L)acbccc2ic,、，一则=1,把b=a代入上式，可得a=2c。a-cb-c2_c_【答案】(1)40%1(2)25%(3)acbc=12c7.【解析】(1)据图可知t1时刻反应达到平衡，这段时间内A、RC的物质的量的变化值分别为0.8mol、0.4mol、0.4mol,故反应为2A(g)+B(g)=C(g)。(2)因平衡时A、B、C的物质的量浓度分别为0.8molL-1、0.6molL-1、0.2molL-1,所以平衡常数K=;=0.52。(3)因为K(300C)>K(350C),故该反应为放热反应。(4)04hsmol,L_1)XUfimol*IT1min内,A的平均反应速率为(2.4mol-2.0mol)+2L+4min=0.05mol-L-1min-1。(5)到达OJmd一一.，、平衡时B的转化率为X100%=25%(6)恒容条件下充入氨气和使用催化剂，平衡不发生移府加动，不变;再充入2.4molA和1.6