化学平衡的计算题解法小结

本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网世纪教育网--中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。版权所有@21世纪教育网化学平衡的计算题解法小结山东汶上一中曾凡社亓英霞一、有关化学平衡计算的依据和一般程序1．化学平衡常数的意义及应用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。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＋转化浓度各物质的浓度变化之比（或者物质的量变化之比）等于它们在化学方程式中物质的计量系数之比。（2）反应的转化率（α）：α＝×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伽德罗定律的两个推论：恒温、恒容时：；恒温、恒压时：（4）计算模式（“三段式”）A的转化率：α（A）=（ax/m）×100％C的物质的量分数：ω（C）＝×100％二、解题技巧归纳1．三步法：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。注：计算的单位必须保持统一，可用mol、mol/L，也可用L（气体）。【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（）。A．B．C．D．本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网世纪教育网--中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。版权所有@21世纪教育网解析：故答案：B。2．差量法：在计算中可以是体积差量、压强差量、物质的量差量等。【例2】某体积可变的密闭容器，盛有适量的A和B的混合气体，在一定条件下发生反应：A+3B2C，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（）。①原混合气体的体积为1.2VL②原混合气体的体积为1.1VL③反应达平衡时，气体A消耗掉0.05VL④反应达平衡时，气体B消耗掉0.05VLA．②③B．②④C．①③D．①④解析：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。故答案：A。3．守恒法：（1）质量守恒【例3】amolN2与bmolH2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（）。A．B．C．D．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。故本题应选B。（2）原子个数守恒本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网世纪教育网--中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。版权所有@21世纪教育网【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1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）=，平衡时的气体成份及浓度为：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：。4．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+54+n，即n3。故选A。5．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：该题可通过赋值法，分别列出起始量、转化量和平衡量或某深刻的量，赋A和B的起始量为a，然后依据已知条件列式计算即可算出答案Ａ。6．极端假设法（极值法、一边倒）：化学平衡研究的对象是可逆反应的特点是不能进行到底。据此，若假定某物质完全转化，可求出其他物质的物质的量（或物质的量浓度、气体体积）的范围。（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．ab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ba，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。（2）判断生成物的量本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网世纪教育网--中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。版权所有@21世纪教育网【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molCO2；当H2O（g）改为4mol时，在上述条件下生成的CO2为（）。A．0.60molB．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，moln（CO2）1mol。故选B。（3）确定平衡时各物质的浓度范围【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）=0.15mol/LB．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。【典型练习】【练习1】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。平衡时，n（A）=2mol－0.8mol=1.2mol，n（总）=2.4mol，故A的体积分数为：×100％=50％。【练习2】一定温度下，反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）达到平衡时，n（SO2）：n（O2）：n（SO3）=2：3：4。缩小体积，反应再次达到平衡时，n（O2）=0.8mol，n（SO3）=1.4mol，此时SO2的物质的量应是（）。A．0.4molB．0.6molC．0.8molD．1.2mol解析：设第一次平衡时n（SO2）、n（O2）、n（SO3）分别为2xmol、3xmol、4xmol，第二次平衡时n（SO2）=ymol。由O元素守恒得：2x·2＋3x·2＋4x·3=2y＋0.8×2＋1.4×3……①由S元素守恒得：2x＋4x=y＋1.4……②解得：x=0.3，y=0.4。本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网世纪教育网--中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。版权所有@21世纪教育网答案：A。【练习3】一定条件下，在一密闭容器中通入一定量SO2和O2的混合气体，发生如下反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）+Q（Q0）。反应达平衡后SO2、O2和SO3的物质的量之比为3∶4∶6，保持其他条件不变，降低温度后达到新的平衡时，O2和SO3的物质的量分别是1.1mol和2.0mol，此时容器内SO2的物质的量应是()。A．0.7molB．0.9molC．1.1molD．1.3mol解析：设第一种平衡状态下O2为x，则SO3为，变成第二种平衡时O2变化量为y，答案：A。【练习4】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。二、解题技巧归纳7．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．abB．abC．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Ⅱ。本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网世纪教育网--中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。版权所有@21世纪教育网易知Ⅰ与Ⅱ两过程等效，NO2的转化率均为a%，若将容器Ⅱ加压，使容积减小到原来的一半，即与Ⅰ容积相等，因2NO2N2O4，加压时平衡向正反应方向移动，故达新平衡后NO2的转化率b%必大于a%。答案应选B。【规律】本题属于反应前后气体体积减小的反应，除此之外，在解题过程中还有如下情况：（1）反应前后气体体积不变的反应：如将题干中的NO2改为HI气体，即发生反应：2HI（g）H2（g）+I2（g），则会得出a=b的结论。（2）反应前后气体体积增大的反应：如将题干中的NO2改为NH3，即发生反应：2NH3（g）N2（g）+3H2（g），则会得出ab的结论。8．参照物法：【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。9．等效平衡法：【例12】在一恒定的容器中充入2molA和1molB发生反应：2A（g）+B（g）xC（g），达到平衡后，C的体积分数为ω%；若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量A：0.6mol、B：0.3mol、C：1.4mol充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为