《高三化學總復習 專題攻略 之化學反應速率和化學平衡（下）四、 化學平衡計算重難突破（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高三化學總復習 專題攻略 之化學反應速率和化學平衡（下）四、 化學平衡計算重難突破（含解析）（12頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

化學平衡計算重難突破 化學平衡計算方法： 方法一：三步法 三步是化學平衡計算的一般格式，根據(jù)題意和恰當?shù)募僭O列出起始量、轉化量、平衡量。但要注意計算的單位必須保持統(tǒng)一，可用mol、mol/L，也可用L。 例1. X、Y、Z為三種氣體，把a mol X和b mol Y充入一密閉容器中，發(fā)生反應X + 2Y2Z，達到平衡時，若它們的物質的量滿足：n（X）+ n（Y）= n（Z），則Y的轉化率為（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】設Y的轉化率為 X + 2Y 2Z 起始（mol） a b 0 轉化（mol） 平衡（mol） 依題意有：+ = ，解得：= 。 方法二：差量法 　差量法用于化學平衡計算時，可以是體積差量、壓強差量、物質的量差量等等。 例2.某體積可變的密閉容器，盛有適量的A和B的混合氣體，在一定條件下發(fā)生反應：A + 3B 2C，若維持溫度和壓強不變，當達到平衡時，容器的體積為V L，其中C氣體的體積占10%，下列推斷正確的是(） ①原混合氣體的體積為1.2VL ②原混合氣體的體積為1.1VL ③反應達平衡時,氣體A消耗掉0.05VL ④反應達平衡時，氣體B消耗掉0.05V L A. ②③ B. ②④ C. ①③ D. ①④ 【答案】A 【解析】 A + 3B 2C 1 3 2 2 0.05V 0.15V 0.1V 0.1V 所以原混合氣體的體積為VL + 0.1VL = 1.1VL，由此可得：氣體A消耗掉0.05VL，氣體B消耗掉0.15VL。 方法三：守恒法 1. 質量守恒 例3. a mol N2與b mol H2混合，要一定條件下反應達到平衡，生成了c mol NH3，則NH3在平衡體系中質量分數(shù)為（ ） A. B. C. D. 解析：由質量守恒定律可知：在平衡體系中的混合氣體總質量應等于反應前N2和H2混合氣的總質量。即NH3在平衡體系中的質量分數(shù)為。故本題應選B。 2. 原子個數(shù)守恒 例4. 加熱時，N2O5可按下列分解：N2O5 N2O3 + O2、N2O3又可按下列分解： N2O3 N2O + O2。今將 4 molN2O5充入一升密閉容器中，加熱至 t℃時反應達到了平衡狀態(tài)。平衡時，c（O2）= 4.5 mol/L, c（N2O3）= 1.62 mol/L,c（N2O）= _______ mol/L，此時N2O5的分解率為 ________。 解析：N2O5的起始濃度為c（N2O5）=，平衡時的氣體成份及濃度為： 達平衡時的氣體成份：N2O5 N2O3 N2O O2 平衡濃度（mol/L） 設x 1.62 設y 4.5 由N原子守恒： 由O原子守恒： 解得：x = 0.94 mol/L，y = 1.44 mol/L，所以，c（N2O）= 1.44 mol/L，N2O5的分解率為：。 方法四：估算法 例5. 在一定體積的密閉容器中放入3L氣體R和5L氣體Q，在一定條件下發(fā)生反應：2R（g）+ 5Q（g） 4X（g） + nY（g）反應完全后，容器溫度不變，混合氣體的壓強是原來87.5%，則化學方程式中的n值是（ ） A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 【答案】A 【解析】本題貌似化學平衡的計算，但實則不然，題干中最關鍵的一句話為“壓強是原來87.5%”說明體積和溫度不變，壓強減小了，故該反應是氣體的物質的量減小的反應，即2 + 5 > 4 + n，即n <3。 方法五：賦值法 例6. 在一密閉容器中，用等物質的量的A和B發(fā)生如下反應： A（g） + 2B（g） 2C（g），反應達到平衡時，若混合氣體中A和B的物質的量之和與C的物質的量相等，則這時A的轉化率為（ ） A. 40% B. 50% C. 60% D . 70% 【答案】A 【解析】由題意可知：設A反應掉一半（即轉化率為50%），則可推知B全部反應掉（即轉化率為100%），很顯然，這是不可能的，故A的轉化率必小于50%。 方法六：極端假設法 化學平衡研究的對象是可逆反應，這類反應的特點是不能進行到底。據(jù)此，若假定某物質完全轉化（或完全不轉化），可求出其它物質的物質的量（或物質的量濃度、氣體體積）的范圍。 1. 判斷化學平衡移動方向 例7. 在一密閉容器中，aA（g） bB（g）達平衡后，保持溫度不變，將容器體積增加一倍，當達到新的平衡時，B的濃度是原來的60%，則（ ） A. 平衡向正反應方向移動了 B. 物質A的轉化率減少了 C. 物質B的質量分數(shù)增加了 D. a > b 【答案】AC 2. 判斷生成物的量 例8. 在一密閉容器中充入1molCO和1molH2O（g），在一定條件下發(fā)生反應： CO（g）+ H2O（g） CO2（g） + H2（g），達到平衡時，生成molCO2，當H2O（g）改為4mol時，在上述條件下生成的CO2為（ ） A . 0.60mol B. 0.95mol C. 1.0mol D. 2.50mol 【答案】B 【解析】假設反應向正向進行到底，由于CO仍為1mol，故生成的CO2才為1m ol，但由于反應的可逆性，這是不可能的。所以，mol < n（CO2 < 1mol。故選B。 3. 確定平衡時各物質的濃度范圍 例9. 在密閉容器中進行X（g）+ 4Y2（g） 2Z2（g）+ 3Q2（g）的反應中，其中X2、Y2、Z2、Q2的開始濃度分別為0.1mol/L、0.4mol/L、0.2mol/L，0.3mol/L，當反應達到平衡后，各物質的濃度不可能是（ ） A、c（X2）= 0.15mol/L B、c（Y2）= 0.9mol/L C、c（Z2）= 0.3mol/L D、c（Q2）= 0.6mol/L 【答案】BD 【解析】假設正向進行到底時，則生成物c（Z2）= 0.4mol/L、c（Q2）= 0.6mol/L，但此反應實為可逆反應，由此可推知：c（Z2）= 0.3mol/L可能，c（Q2）= 0.6mol/L是不可能的。 又假設反應向逆反應方向進行到底時，則反應物c（X2）= 0.2mol/L、c（Y2）= 0.8mol/L，同時由于該反應的可逆性，故c（X2）= 0.15mol/L可能，而c（Y2）= 0.9mol/L是不可能的。 方法七：虛擬狀態(tài)法 例10. 在一密閉容器中充入1molNO2，建立如下平衡：2NO2 N2O4，測得NO2的轉化率為a%，在其它條件不變下，再充入1molNO2，待新平衡建立時，又測得NO2的轉化率為b%，則a與b的關系為（ ） A、a > b B、a < b C、a = b D、無法確定 【答案】B 【解析】解析：直接判斷a與b的關系，比較難，但可以虛擬假設一個中間過程Ⅱ。 NO2 2mol P V T P 2V T P V T NO2 2mol NO2 1mol Ⅰ Ⅱ Ⅲ 易知Ⅰ與Ⅱ兩過程等效，NO2的轉化率均為a%，若將容器Ⅱ加壓，使容積減小到原來的一半，即與Ⅰ容積相等，因2NO2 N2O4，加壓時平衡向正反應方向移動，故達新平衡后NO2的轉化率b%必大于a%。 方法八：參照物法 例11. 體積相同的甲、乙兩個容器中，分別都充入等物質的量的SO2和O2，在相同溫度下發(fā)生反應：2 SO2 + O2 2SO3，并達到平衡。在這過程中，甲容器保持體積不變，乙容器保持壓強不變，若甲容器中SO2的轉化率為p%，則乙容器中SO2的轉化率（ ） A. 等于p% B. 大于p% C. 小于p% D. 無法判斷 解析：以甲為參照物，甲容器保持體積不變，由化學方程式可知反應過程中甲容器內壓強越來越小，而乙容器保持壓強不變乙容器體積減小相當于加壓（與甲比較）反應向正向進行。故乙容器中SO2的轉化率大，故本題應選B。 方法九：等效平衡法 例12. 在一恒定的容器中充入2molA和1molB發(fā)生反應：2A（g） + B（g） xC（g），達到平衡后，C的體積分數(shù)為ω%；若維持容器的容積和溫度不變，按起始物質的量A：0.6mol、B：0.3mol、C：1.4mol充入容器，達到平衡后，C的體積分數(shù)仍為ω%，則x值為（ ） A、只能為2 B、只能為3 C、可能是2，也可能是3 D、無法確定 【答案】C 【解析】根據(jù)題意，這兩平衡為等效平衡。 等效平衡有兩種類型（對于可逆反應：mA（g）+ nB（g） pC（g）+ qD（g））： Ⅰ類恒溫恒容：① 若m + n = p + q，只要“極限轉換”后，與原起始物質的物質的量（或濃度）相等，就可以達到相同平衡狀態(tài)。② 若m + n p + q，只要“極限轉換”后，對應物質的物質的量之比相等，就可達琺相同的平衡狀態(tài)。 Ⅱ類恒溫恒壓：只要“極限轉換”后，對應物質的物質的量之比相等，就可達到相同的平衡狀態(tài)。 本題屬于Ⅰ類（恒溫恒容），由于已知方程式中x未知，故有兩種可能：一是x 3（即系數(shù)不等），二是x = 3（即系數(shù)相等）。 若x 3，2A（g） + B（g） xC（g） 2 1 0 0.6 0.3 1.4 極限換算 0 依題意可得： = 2 = 1 解得：x = 2 符合題意。 若X = 3時，則（）：（）=（）：（）=4.6:2.3=2：1。 方法十：討論法 對于可逆反應，不論在什么情況下，一定是反應物與生成物共存的狀態(tài)，即任何物質的物質的量均大于零 例13. 在一定條件下，A2 + B2 2C，達到平衡狀態(tài)時，測得c（A2）= 0.5 mol/L，c（B2）= 0.1mol/L，c（C）= 1.6 mol/L，若A2、B2、C起始濃度分別為a、b、c（mol/L），試回答： （1）a、b應滿足的關系是 ___________ ；（2）a的取值范圍是 ___________ 。 解析：（1） A2 + B2 2C 起始濃度（mol/L） a b c 平衡濃度 0.5 0.1 1.6 若反應從正向開始，則轉化濃度A2：，B2：，C：， 所以， = ，即a = b + 0.4。 （2）若平衡時，1.6 mol/LC是由A2、B2反應生成，則反應中生成A2的量等于生成B2的量為0.1mol/L，則a的最小值為0.4mol/L，所以a的取值范圍是：0.4 ≤ a ≤ 1.3。 1．某溫度下，在一個2 L的密閉容器中，加入4 mol A和2 mol B進行如下反應：3A(g)＋2B(g) 4C(s)＋2D(g)，反應一段時間后達到平衡，測得生成1.6 mol C，則下列說法正確的是(　　) A．該反應的化學平衡常數(shù)表達式是K＝ B．此時，B的平衡轉化率是40% C．增大該體系的壓強，化學平衡常數(shù)增大 D．增加B，B的平衡轉化率增大 3． 在容積可變的密閉容器中，2 mol N2和8 mol H2在一定條件下發(fā)生反應，達到平衡時，H2的轉化率為25%，則平衡時氮氣的體積分數(shù)接近于(　　) A．5%　　　　　　B．10% C．15% D．20% 4．相同溫度下，體積均為0.25 L的兩個恒容密閉容器中發(fā)生可逆反應：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.6 kJ/mol。實驗測得起始、平衡時的有關數(shù)據(jù)如下表： 容器編號 起始時各物質物質的量/mol 達平衡時體系能量的變化來源] N2 H2 NH3 ① 1 3 0 放出熱量：23.15 kJ ② 0.9 2.7 0.2 放出熱量：Q 下列敘述錯誤的是(　　) A．容器①、②中反應的平衡常數(shù)相等 B．平衡時，兩個容器中NH3的體積分數(shù)均為 C．容器②中達平衡時放出的熱量Q＝23.15 kJ D．若容器①體積為0.5 L，則平衡時放出的熱量小于23.15 kJ 4．N2O5是一種新型硝化劑，在一定溫度下可發(fā)生下列反應：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)　ΔH>0 T1溫度下的部分實驗數(shù)據(jù)為： t/s 0 500 1 000 1 500 c(N2O5)/mol/ L 5.00 3.52 2.50 2.50 下列說法不正確的是(　　) A．500 s內N2O5分解速率為2.9610－3 mol/(Ls) B．T1溫度下的平衡常數(shù)為K1＝125,1 000 s時N2O5轉化率為50% C．其他條件不變時，T2溫度下反應到1 000 s時測得N2O5(g)濃度為2.98 mol/L，則T1K3，則T1>T3 5．700 ℃時，向容積為2 L 的密閉容器中充入一定量的 CO 和 H2O，發(fā)生反應CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)反應過程中測定的部分數(shù)據(jù)見下表(表中 t2>t1)： 反應時間/min n(CO)/mol n(H2O)/mol 0 1.20 0.60 t1 0.80 t2 0.20 下列說法正確的是(　　) A．反應在t1 min 內的平均速率為 v(H2)＝ mol/(Lmin) B．保持其他條件不變，起始時向容器中充入 0.60 mol CO 和1.20 mol H2O，達到平衡時 n(CO2)＝ 0.40 mol C．保持其他條件不變，向平衡體系中再通入 0.20 mol H2O，與原平衡相比，達到新平衡時 CO 轉化率增大，H2O 的體積分數(shù)減小 D．溫度升高至800 ℃，上述反應平衡常數(shù)為 0.64，則正反應為吸熱反應 6．在恒溫、恒壓下，a mol A和b mol B在一個容積可變的容器中發(fā)生反應：A(g)＋2B(g)2C(g)，一段時間后達到平衡，生成n mol C。則下列說法中正確的是 A．物質A、B的轉化率之比為1∶2 B．起始時刻和達到平衡后容器中的壓強之比為(a＋b)∶(a＋b－0.5n) C．當2v正(A)＝v逆(B)時，反應一定達到平衡狀態(tài) D．充入惰性氣體(如Ar)，平衡向正反應方向移動 7. 在一個密閉容器中充入1molCO2 和3molH2 ，在850℃ 時，氣體混合物達到下式所示平衡：CO2+H2CO+H2O 。已知達到平衡時生成0.75molCO 。那么當H2改為9mol，在上述條件下平衡時生成CO 和H2O的物質的量之和可能為（ ） A 1. 2mol B 1. 5mol C 1. 8mol D 2. 5mol 8．二甲醚是一種重要的清潔燃料，可替代氟利昂作制冷劑，對臭氧層無破壞作用。工業(yè)上可利用煤的氣化產物(水煤氣)合成二甲醚。請回答下列問題： (1)利用水煤氣合成二甲醚的總反應為：3H2(g)＋3CO(g) ===CH3OCH3(g)＋CO2(g) ΔH＝－246.4 kJmol－1。它可以分為兩步，反應分別如下： ① 4H2(g)＋2CO(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH1＝－205.1 kJmol－1 ② CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝__________________。 (2) 在一定條件下的密閉容器中，該總反應達到平衡，只改變一個條件能同時提高反應速率和CO轉化率的是______________(填字母代號)。 a．降低溫度 b．加入催化劑 c．縮小容器體積 d．增加H2的濃度 e．增加CO的濃度 (3) 在一體積可變的密閉容器中充入3 mol H2、3 mol CO、1 mol CH3OCH3、1 mol CO2，在一定溫度和壓強下發(fā)生反應：3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)，經一定時間達到平衡，并測得平衡時混合氣體密度是同溫同壓下起始時的1.6倍。 問：① 反應開始時正、逆反應速率的大?。簐(正)______ v(逆) (填“＞”、“＜”或“＝”)。 ② 平衡時n(CH3OCH3)＝________________，平衡時CO的轉化率＝___________。 9．尿素CO(NH2)2]是首個由無機物人工合成的有機物。 (1) 工業(yè)上尿素由CO2和NH3在一定條件下合成，其反應方程式為_________________ ___。 (2) 當氨碳比＝4時，CO2的轉化率隨時間的變化關系如圖所示。 ① A點的逆反應速率v逆(CO2)________B點的正反應速率v正(CO2)(填“大于”、“小于”或“等于”)。 ② NH3的平衡轉化率為________。 10．在一定溫度下，將3 mol CO2和2 mol H2混合于2 L的密閉容器中，發(fā)生如下反應： CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)。 (1)該反應的化學平衡常數(shù)表達式K＝________。 (2)已知在700 ℃時，該反應的平衡常數(shù)K1＝0.5，則該溫度下反應CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常數(shù)K2＝________，反應CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)的平衡常數(shù)K3＝________。 (3)已知在1 000 ℃時，該反應的平衡常數(shù)K4＝1.0，則該反應為________反應(填“吸熱”或“放熱”)。 (4)在1 000 ℃下，某時刻CO2的物質的量為2 mol，則此時v(正)________v(逆)(填“>”、“＝”或“<”)。 11.在一定條件下，A2 + B22C，達到平衡狀態(tài)時，測得c（A2）= 0.5 mol/L，c（B2）= 0.1mol/L，c（C）= 1.6 mol/L，若A2、B2、C起始濃度分別為a、b、c（mol/L），試回答： （1）a、b應滿足的關系是 ___________ ；（2）a的取值范圍是 ___________ 。 1．【答案】B 2．【答案】C 【解析】　　　　　　N2　?。　?H22NH3 起始/mol 2 8 0 轉化/mol 2/3 2 4/3 平衡/mol 4/3 6 4/3 平衡時氮氣的體積分數(shù)為100%≈15%。 3．【答案】C 【解析】平衡常數(shù)屬于溫度的函數(shù)，相同溫度下兩容器的平衡常數(shù)相同。容器①、②為等效平衡，但兩者反應的量不同，故放出的熱量不等。若容器①的體積增大一倍，平衡逆向移動，故放出的熱量小于23.15 kJ。根據(jù)熱量的變化可計算出NH3的生成量。 4．【答案】C 【解析】　v(N2O5)＝≈2.9610－3 mol/(Ls)，A正確；1 000 s后N2O5的濃度不再發(fā)生變化，即達到了化學平衡，列出三種量如下： 　　　　　　2N2O54NO2＋O2 起始(mol/L) 5.00 0 0 平衡(mol/L) 2.50 5.00 1.25 則K＝＝＝125， α(N2O5)＝100%＝50%，B正確；T2溫度下的N2O5濃度大于 T1溫度下的濃度，則改變溫度使平衡逆向移動了，逆向是放熱反應，則降低溫度平衡向放熱反應方向移動，即T2K3，則T1>T3，D正確。 5．【答案】B 6．【答案】C 【解析】根據(jù)三段式計算： 　　　A(g)?。?B(g) 2C(g) 起始　 a　　　 b 0 轉化　 　　　 n n 平衡 (a－)　　(b－n) n 則A、B轉化率之比為∶＝b∶2a，A項錯誤；起始量與平衡量的物質的量之比為(a＋b)∶(a＋b－)，但容器容積可變，即恒壓，壓強比為1∶1，B項錯誤；充入惰性氣體，恒壓容器中的平衡應向氣體體積增大的方向移動，即逆向移動，D項錯誤。 7. 【答案】C 8．【答案】(1)－41.3 kJmol－1　(2)cd (3)①＞?、?.75 mol　75% 【解析】(1)由蓋斯定律①＋②＝總反應，故ΔH＝ΔH1＋ΔH2，ΔH2＝ΔH－ΔH1＝－246.4 kJmol－1＋205.1 kJmol－1＝－41.3 kJmol－1。 (2)降溫反應速率會減小，加入催化劑不改變轉化率，增加CO濃度會減小CO的轉化率，c和d符合題意。 (3)3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g) 始 3　　　3 1 1 轉 3x　　 3x x x 平 3－3x　3－3x 1＋x 1＋x 由密度之比等于體積反比，即物質的量的反比，得： ＝　解得x＝0.75 CO的轉化率為100%＝75%。 9．【答案】(1)　(2)2　　(3)吸熱　(4)> 【解析】(1)反應物為CO2、NH3，生成物為CO(NH2)2、H2O，再根據(jù)原子守恒可得合成尿素的反應方程式。 (2)①A點時，反應：2NH3＋CO2CO(NH2)2＋H2O，處于建立平衡的過程，B點反應處于平衡狀態(tài)，所以A點CO2的逆反應速率小于B點CO2的正反應速率。②根據(jù)圖示，B點達平衡時CO2的轉化率為60%,1 mol CO2消耗0.6 mol，則4 mol NH3消耗1.2 mol，故NH3的平衡轉化率為30%。 答案：(1)2NH3＋CO2CO(NH2)2＋H2O (2)①小于?、?0% 10．解析：(1)根據(jù)化學平衡常數(shù)的概念K＝。 (2)K2＝＝＝＝2， K3＝＝K1＝ ＝。 (3) 由于升高溫度，該反應的平衡常數(shù)增大，故該反應為吸熱反應。 (4) CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) 起始/mol：　　3　　　2　　　　0　　　　0 變化/mol: 1 1 1 1 某時刻/mol: 2 1 1 1 所以c(CO)＝0.5 mol/L，c(H2O)＝0.5 mol/L c(CO2)＝1 mol/L，c(H2)＝0.5 mol/L 故＝v(逆)。 11. 【答案】⑴ a = b + 0.4 ⑵ 0.4 ≤ a ≤ 1.3 【解析】（1） A2 + B2 2C 起始濃度（mol/L） a b c 平衡濃度 0.5 0.1 1.6 若反應從正向開始，則轉化濃度A2：a- 0.5，B2：b-0.1 ，C：1.6-c， 所以，a- 0.5 = b-0.1，即a = b + 0.4。 （2）若平衡時，1.6 mol/LC是由A2、B2反應生成，則反應中生成A2的量等于生成B2的量為0.1mol/L，則a的最小值為0.4mol/L，所以a的取值范圍是：0.4 ≤ a ≤ 1.3。