化學平衡的計算

關于化學平衡的計算第一頁，共三十四頁，2022年，8月28日1、化學平衡狀態(tài)的定義：一定條件下，可逆反應里，正反應速率和逆反應速率相等，反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)———-————————————————————————————平衡特征：逆等動定變——可逆反應（或可逆過程）——V正=V逆（不同的平衡對應不同的速率）——平衡時正逆反應均未停止，只是速率相等——平衡時，各組分含量保持恒定——條件改變，平衡移動條件、前提、本質(zhì)、現(xiàn)象第二頁，共三十四頁，2022年，8月28日1.能夠說明N2+3H2==2NH3反應在密閉容器中已達到平衡狀態(tài)的是：①容器內(nèi)N2、H2、NH3三者共存②容器內(nèi)N2、H2、NH3三者濃度相等③容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度比恰為1:3:2④tmin內(nèi)生成1molNH3同時消耗0.5molN2⑤tmin內(nèi)，生成1molN2同時消耗3molH2⑥某時間內(nèi)斷裂3molH-H鍵的同時，斷裂6molN-H鍵⑦容器內(nèi)質(zhì)量不隨時間的變化而變化⑧恒溫恒容，容器內(nèi)壓強不隨時間的變化而變化⑨恒溫恒壓，容器內(nèi)密度不再發(fā)生變化⑩容器內(nèi)的平均摩爾質(zhì)量不再發(fā)生變化平衡狀態(tài)的判斷第三頁，共三十四頁，2022年，8月28日化學平衡的相關計算⑴基本模式——“三段式”轉(zhuǎn)化：mxnxpxqx平衡：a-mxb-nxpxqx⑵基本關系生成物：平衡濃度＝起始濃度＋轉(zhuǎn)化濃度①反應物：平衡濃度＝起始濃度－轉(zhuǎn)化濃度例：mA+nBpC+qD起始：ab00第四頁，共三十四頁，2022年，8月28日②轉(zhuǎn)化率α化學平衡的相關計算③氣體的平均分子量第五頁，共三十四頁，2022年，8月28日化學平衡的相關計算④幾點定律a、如果保持P、T不變：則氣體的體積比等于物質(zhì)的量之比，即則氣體的密度比等于摩爾質(zhì)量之比，即b、如果保持V、T不變：則氣體的壓強比等于氣體物質(zhì)的量之比，即第六頁，共三十四頁，2022年，8月28日2、化學平衡的有關計算例

一定條件下，在密閉容器內(nèi)將N2和H2以體積比為1∶3混合，當反應達平衡時，混合氣中氨占25％（體積比），若混合前有100molN2，求平衡后N2、H2、NH3的物質(zhì)的量及N2的轉(zhuǎn)化率。

設反應消耗xmolN2△n（始）100

300

0△n（變）x

3x

2xn（平）100-x

300-3x

2xx＝40moln（N2）平＝100mol-xmol＝100mol-40mol=60mol

n（H2）平=300mol-3xmol=180mola=40／100×100％=40％第七頁，共三十四頁，2022年，8月28日1.將3molA和2.5molB混合于2L的密閉容器中，發(fā)生反應的化學方程式為：3A(氣)+B(氣)C(氣)+2D(氣)，5min后反應達到平衡狀態(tài)，容器內(nèi)的壓強變小，已知D的平均反應速度為0.1mol/(L﹒min),填寫下列空白：(1)A的平均反應速度為_____________(2)平衡時C的濃度為________________(3)平衡時B的轉(zhuǎn)化率為_____________(4)平衡時，容器內(nèi)的壓強與原容器內(nèi)壓強的比值為___________

第八頁，共三十四頁，2022年，8月28日A2.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：A(g)+2B(g)2C(g)，反應達到平衡時，若混合氣體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%第九頁，共三十四頁，2022年，8月28日3.X，Y，Z三種氣體，把amolX和bmolY充入一密閉容器中，發(fā)生反應：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．B第十頁，共三十四頁，2022年，8月28日4．在4L密閉容器中充入6molA氣體和5molB氣體，在一定條件下發(fā)生反應：3A(g)+B(g)2C(g)+xD(g)，達到平衡時，生成了2molC，經(jīng)測定D的濃度為0.5mol·L－1，下列判斷正確的是 （）

A．x=1 B．B的轉(zhuǎn)化率為20% C．平衡時A的濃度為1.50mol·L－1 D．達到平衡時，在相同溫度下容器內(nèi)混合氣體的壓強是反應前的85%B第十一頁，共三十四頁，2022年，8月28日D5.將固體NH4I置于密閉容器中，在某溫度下發(fā)生下列反應：NH4I(固)NH3(g)+HI(g)，

2HI(g)H2(g)+I2(g)，當達到平衡時，［H2］＝0.5mol/L，［HI］＝4mol/L，則NH3的濃度為A.3.5mol/LB.4mol/LC.4.5mol/LD.5mol/L第十二頁，共三十四頁，2022年，8月28日化學平衡的計算思路第十三頁，共三十四頁，2022年，8月28日例1：在某條件下，容器內(nèi)有如下化學平衡：A+4B2C+D△H＜0，此時，A、B、C的物質(zhì)的量均為amol，而D的物質(zhì)的量為dmol.改變a的取值，再通過改變反應的條件，可使反應重新達到新的平衡，并限定達到新的平衡時，D的物質(zhì)的量只能在d/2~2d之間變化，則a的取值范圍是。

第十四頁，共三十四頁，2022年，8月28日解析：如平衡正向移動，采用極端思想，轉(zhuǎn)化生成D為dmol，即D在新平衡中的物質(zhì)的量為2dmol，轉(zhuǎn)化關系為：

舊平衡（mol）aaadd轉(zhuǎn)化（mol）2d4dd新平衡（mol）a-da-4da+2d2dA+4B2C+D要求：a-d＞0、a-4d＞0同時成立，即a＞4d第十五頁，共三十四頁，2022年，8月28日如平衡逆向移動，采用極端思想，D轉(zhuǎn)化了d/2mol，即D在新平衡中的物質(zhì)的量為d/2mol，轉(zhuǎn)化關系為：

舊平衡（mol）aaadd/2轉(zhuǎn)化（mol）d2dd/2新平衡（mol）a+d/2a+2da-dd/2A+4B2C+D要求：a-d＞0、即a＞d綜上所述：得出答案

a＞4d第十六頁，共三十四頁，2022年，8月28日

一、極端思想化學平衡研究的對象是不能完全進行的反應——可逆反應。極端思想就是將可逆反應極端地視為不可逆反應，從而求出某物質(zhì)量的極大值和極小值。第十七頁，共三十四頁，2022年，8月28日練習1：在一定條件下，向1L密閉容器中充入3molX氣體和1molＹ氣體發(fā)生反應2X

(g)+2Y(g)3Z(g)+2W(g),達到化學平衡時，測出的下列各生成物濃度的數(shù)據(jù)中肯定錯誤的是（）Ａ

C(Z)=0.75mol/LBC(Z)=1.2mol/L

C

C(W)=0.80mol/LD

C(W)=1.00mol/L

D第十八頁，共三十四頁，2022年，8月28日

例2：完全相同的兩個密閉容器Ａ、Ｂ，已知Ａ中裝有SO2和O2各1g，Ｂ中裝有SO2和O2各2g，在同溫下反應達到平衡，Ａ中SO2的轉(zhuǎn)化率為a﹪,Ｂ中SO2轉(zhuǎn)化率為b﹪,則Ａ、Ｂ兩個容器中SO2的轉(zhuǎn)化率關系為（）

Aa﹪＞b﹪Ba﹪＜

b﹪Ca﹪＝b﹪D無法確定第十九頁，共三十四頁，2022年，8月28日SO21gO21gSO22gO22gSO22gO22gAB與B相同與A等效2SO2+O22SO3一定條件由A到B可以理解為達平衡后增大容器內(nèi)壓強，平衡向生成SO3的方向移動，則SO2轉(zhuǎn)化率增大，故a﹪＜b﹪

第二十頁，共三十四頁，2022年，8月28日

二、擴大、分割思想

化學平衡的建立只與物質(zhì)的始態(tài)和終態(tài)有關，與建立平衡的路徑無關?；瘜W平衡的移動是根據(jù)勒夏特列原理原理來進行判斷的。但對于一些較復雜的、抽象的過程卻往往難以得出結論，如果將其擴大或分割為若干個簡單的、具體的過程，就會使問題變得簡捷明了。第二十一頁，共三十四頁，2022年，8月28日在恒溫時，一固定容積的容器內(nèi)發(fā)生如下反應2NO2(g)N2O4(g)。達到平衡時，再向容器內(nèi)通入一定量的NO2(g)，重新達到平衡時，與第一次平衡時相比，NO2的體積分數(shù)（）

A.不變B.增大

C.減小D.無法判斷C練習2：第二十二頁，共三十四頁，2022年，8月28日練習3某溫度下，在一容積固定密閉容器中，反應2Ag＋Bg2Cg達到平衡時，A、B和C的物質(zhì)的量分別為4mol、2mol和4mol。在相同的溫度下，對平衡混合物中三者的物質(zhì)的量做如下調(diào)整，可使平衡右移的是

A

均減半B

均加倍

C

均增加1mol

D

均減少1molB、C第二十三頁，共三十四頁，2022年，8月28日練習4某溫度下，在一容積可變的容器中，反應2Ag＋Bg2Cg達到平衡時，A、B和C的物質(zhì)的量分別為4mol、2mol和4mol。保持溫度和壓強不變，對平衡混合物中三者的物質(zhì)的量做如下調(diào)整，可使平衡右移的是

A

均減半B

均加倍

C

均增加1mol

D

均減少1mol第二十四頁，共三十四頁，2022年，8月28日解析：在等溫等壓條件下，把加入的物質(zhì)按照反應方程式的化學計量數(shù)轉(zhuǎn)化為反應物或生成物，物質(zhì)的量之比保持一致即為等效平衡。選項A、B中三者比例為2∶1∶2，與題中比例一致，為等效平衡，平衡不移動。C可設想為兩步加入，第一次加入1molA、0.5molB、1molC，此時平衡不移動，第二次再加入0.5molB(此法與一次性各加入1mol等效），增加了反應物濃度，平衡右移。D中均減少1mol，也可設作兩步，先將A減少1mol、B減少0.5mol、C減少1mol,此時平衡不移動，再將B減少0.5mol，降低了反應物濃度，平衡左移。答案：C第二十五頁，共三十四頁，2022年，8月28日練習5某溫度下，在一容積固定的容器中，反應2Ag＋Bg

3Cg達到平衡時，A、B和C的物質(zhì)的量分別為4mol、2mol和4mol。在相同的溫度下，

對平衡混合物中三者的物質(zhì)的量做如下調(diào)整，可使平衡右移的是

A

均減半B

均加倍

C

均增加1mol

D

均減少1mol第二十六頁，共三十四頁，2022年，8月28日

三、等效思想

利用等效平衡原理進行有關化學平衡問題應用等效平衡的類型：（1）同溫同體積：對于氣體體積變化的可逆反應，將任一起始加入量換成左端（或右端）的量與原起始的量相同，平衡等效。（2）同溫同體積：對于氣體體積不變的可逆反應，將任一起始量換成左端（或右端）的量與原起始的量比例相同，平衡等效。（3）同溫同壓下，若起始加入量與原起始的量比例相同，平衡等效。第二十七頁，共三十四頁，2022年，8月28日例題3

在一定溫度下，把2molSO2和1molO2通入一容積一定的密閉容器內(nèi)，發(fā)生如下反應

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

當反應進行到一定程度時，達到平衡狀態(tài)。在該容器中，維持溫度不變，令a、b、c分別代表初始加入的SO2、O2、SO3

的物質(zhì)的量。如果a、b、c

取不同數(shù)值，它們滿足一定的相互關系，可保證反應達到平衡時，反應混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡時的完全相同，請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?/p>

(1)若a=0,b=0,c=

.(2)若a=0.5,則b=

和c=

.(3)a、b、c取值必須滿足的一定條件是（請用兩個方程式表示，其中一個只含a和c，另一個只含b和c）

.第二十八頁，共三十四頁，2022年，8月28日解析：該反應兩次平衡是在同溫、容積不變的容器里達到的，反應物的百分含量保持不變，故這種等效平衡只能中完全相同的等同平衡。將任一起始加入量換成左端（或右端）的量與原起始的量相同。（1）2molSO2和1molO2相當于2molSO3.故C=2mol第二十九頁，共三十四頁，2022年，8月28日(2)2SO2+O22SO3平衡（Ⅰ）起始量（mol)210平衡（Ⅱ）起始量（mol)1.5bc一邊倒后的總起始量（mol)210轉(zhuǎn)化量（mol)0.50.751.5故：b=1-0.75=0.25C=1.5第三十頁，共三十四頁，2022年，8月28日(2)2SO2+O2