化學(xué)平衡計算的技巧

1、化學(xué)平衡計算的技巧化學(xué)平衡的一般計算要采用平衡計算模式，模式中的三種量可用物質(zhì)的量，物質(zhì)的量濃度，對于氣體，還可用體積。對于氣體的相關(guān)計算，可涉及壓強、體積、相對密度和平均相對分子量，故可用到相關(guān)規(guī)律，如壓強比等于物質(zhì)的量之比，氣體體積比等于物質(zhì)的量之比，質(zhì)量守恒定律。采用求平均量的計算公式或三角正弦法等。如果已知平衡時總的物質(zhì)的量或總體積，或平衡時的物質(zhì)的量與初始物質(zhì)的量之比，或平衡時與初始的壓強之比，或平衡時的平均相對分子量，則要設(shè)未知數(shù)寫出模式，列代數(shù)方程式求解。若是已知平衡時的平均相對分子量，則要根據(jù)質(zhì)量守恒定律列代數(shù)式求解。 例1：在容積為2 L的恒容密閉容器中充入4 mol N2O

2、3，恒溫t時發(fā)生反應(yīng)：N2O3(g) N2O(g)O2(g)、N2O3(g)O2(g) N2O5(g)，達平衡時，測得c(N2O5)為0.7 mol / L，c(O2)為0.5 mol / L，則 ( BD ) A. c(N2O3)0.8 mol / L B. c(N2O3)0.1 mol / L C. c(N2O)0.5 mol / L D. c(N2O)1.2 mol / L 解析： N2O3(g) N2O(g)O2(g) N2O3(g) O2(g) N2O5(g) 0 0 1.2 0 1.2 1.2 1.2 0.7 0.7 0.7 1.2 1.2 0.5 0.7 c(N2O3)(1.20

3、.7) mol / L0.1 mol / L例2：一定條件下，在一密閉容器中通入一定量SO2和O2的混合氣體，發(fā)生如下反應(yīng)：。反應(yīng)達平衡后SO2、O2和SO3的物質(zhì)的量之比為346，保持其它條件不變，降低溫度后達到新的平衡時，O2和SO3的物質(zhì)的量分別是1.1 mol和2.0 mol，此時容器內(nèi)SO2的物質(zhì)的量應(yīng)是 ( A )A. 0.7 molB. 0.9 mol C. 1.1 molD. 1.3 mol解析：一法：設(shè)第一種平衡狀態(tài)下O2為x，則SO3為，變成第二種平衡時O2變化量為y，2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)Q x x x2y2.0 解得： x1.2 mol y 2y xy

4、1.1 y0.1 mol1.1 2.0可得：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)Q 0.9 1.2 1.80.2 0.1 0.20.7 1.1 2.0 二法：用等效平衡辦法，將SO3轉(zhuǎn)變?yōu)镾O2和O2，使原初始量比相同。2SO2(g)O2(g) 2SO3(g) 2SO2(g)O2(g) 2SO3(g) 3 4 6 x 1.1 2.0 ( 5 3 0 ) ( 2.0 1 0 ) x0.7 mol三法：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g) 2SO2(g)O2(g) 2SO3( g) 2.1 0 2.1 0 1 2 2.14a 6a 1.1 2 4a 6a ，a0.32SO2(g)O2(g)

5、 2SO3(g) 2SO2(g) O2(g) 2SO3(g)2.7 2.1 0 2.7 2.1 01.8 0.9 1.8 2 1 20.9 1.2 1.8 0.7 1.1 2 例3：在一定溫度下，某密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)Q達平衡后，SO2、O2、SO3的物質(zhì)的量之比為324。其它條件不變，升溫達到新平衡時，SO2為1.4 mol，O2為0.9 mol，則此時SO3的物質(zhì)的量為 ( A ) A. 1.4 mol B. 1.6 mol C. 1.8 mol D. 2.0 mol 解法一： 2SO2(g)O2(g) 2SO3(g) 2SO2(g) O2(g) 2

6、SO3 (g) n 0 (mol) a b 0 a b 0 n變 (mol) 2x x 2x a1.4 b0.9n平 (mol) a2x bx 2x 1.4 0.9 b1.6 mol，a0.82.8 mol。 2SO2(g)O2(g) 2SO3 (g) n 0 (mol) 2.8 1.6 0 n變 (mol) 1.4 0.7 1.4 n平 (mol) 1.4 0.9 1.4 解法二： 2SO2(g)O2(g) 2SO3(g) n 0 (mol) 3a 2a 4a n變 (mol) 2x x 2x n平 (mol) 3a2x 2ax 4a-2x 由題意知，3a2x1.4，2ax0.9，聯(lián)立二式得

7、：a0.4 mol，x0.1 mol，4a -2x 40.4 mol -20.1 mol1.4 mol ，故應(yīng)選A。例4：體積相同的甲、乙兩個容器中，分別都充有等物質(zhì)的量的NH3，在相同溫度下，發(fā)生反應(yīng)：2NH3N23H2，并達到平衡。在這個過程中，甲容器保持體積不變，乙容器保持壓強不變，若甲容器中NH3的轉(zhuǎn)化率為p%，則乙容器中NH3的轉(zhuǎn)化率為 ( C )A. 等于p%B. 小于p%C. 大于p%D. 無法確定解析：由于反應(yīng)向氣體分子數(shù)增多的方向進行，所以甲容器的壓強會大于乙容器，不利于NH3轉(zhuǎn)化為N2和H2，轉(zhuǎn)化率會小些。這與2NO2N2O4恰好相反。例5：在一個容積固定的反應(yīng)器中，有一可

8、左右滑動的密封隔板，兩側(cè)分別進行如圖所示的可逆反應(yīng)。各物質(zhì)的起始加入量如下：A、B和C均為4.0 mol、D為6.5 mol、F為2.0 mol，設(shè)E為x mol。當x在一定范圍內(nèi)變化時，均可以通過調(diào)節(jié)反應(yīng)器的溫度，使兩側(cè)反應(yīng)都達到平衡，并且隔板恰好處于反應(yīng)器的正中位置。請?zhí)顚懸韵驴瞻祝?1) 若x4.5，則右側(cè)反應(yīng)在起始時向_(填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”)方向時進行，則x的最大取值應(yīng)小于_。(MCE96.31)(2) 若x分別為4.5和5.0，則在這兩種情況下，當反應(yīng)達平衡時，A的物質(zhì)的量是否相等？_(填“相等”、“不相等”或“不能確定”)。其理由是：_。解析：(1) 正反應(yīng) 7.0 提示：設(shè)

9、達平衡時E的消耗量為2a mol。 D 2E 2F 起始時： 6.5 x 2.0 平衡時： 6.5a x-2a 2.02a 因左側(cè)反應(yīng)混合物總的物質(zhì)的量為12 mol，所以達平衡時，右側(cè)反應(yīng)需滿足： (6.5a)(x2a)(2.02a)12 x3.5a x 2a0 x2a解之：x7.0(2) 不相等 因為這兩種情況是在兩個不同溫度下達到化學(xué)平衡的，平衡狀態(tài)不同，所以物質(zhì)的量也不同。(注：凡是答成“相等”的，無論理由是否正確，此小題均為0分。對于理由，需答出“不同溫度下”或“溫度不同”等含義，否則此空為0分。)例6：在一個容積固定的反應(yīng)器中，有一可左右滑動的密封隔板，兩側(cè)分別進行如圖所示的可逆反

10、應(yīng)。各物質(zhì)的起始加入量如下：M為2.5 mol，N為3 mol，P為0 mol，A、C、D各為0.5 mol，B為x mol。當x在一定范圍內(nèi)變化時，均可以通過調(diào)節(jié)反應(yīng)器的溫度，使兩側(cè)反應(yīng)都達到平衡，并且隔板恰好處于反應(yīng)器的正中位置。請?zhí)顚懸韵驴瞻祝喝暨_到平衡后，測得M的轉(zhuǎn)化率為75%，請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?1) 達到平衡后，反應(yīng)器左室氣體總的物質(zhì)的量為 mol。(2) 若欲使右室開始時u正u逆，x的取值范圍是 。(3) 若欲使右室開始時u逆u正，x的取值范圍是 。答：(1) 2.5 (2) 1x2 (3) 0.5x1解析：(1)2M(g)3N(s) 2P(g) A(g) 4B(g) 2C(g)

11、D(g) 2.5 0 0.5 x 0.5 0.5 1.875 1.875 0.625 1.8750.6251.8750.5x0.50.5 x2.5(2) 當x1.0時不動。要動，x1。若0.5 mol A完全反應(yīng)，平衡時A為0，則B為2 mol(最大限度)。 A(g)4B(g) 2C(g) D(g) 0.5 0.5 0.5 0.5 2 1.0 0.5 0 x 1.5 1.0 2.5x0，B的初始量應(yīng)為2。由于可逆反應(yīng)，B實際上不可能全部反應(yīng)完，故x2。(3) 若使平衡左移，x1才行。當C耗完時， A(g) 4B(g) 2C(g) D(g) 0.5 0.5 0.5 0.25 1.0 0.5 0.

12、25 0.75 x 0 0.25 2.5x1.5，C的初始量應(yīng)為0.5。由于可逆反應(yīng)，C實際上不可能全部反應(yīng)完，故x0.5。例7：在一定溫度下，把4體積SO2和2體積O2通入一個有活塞的體積可變的容器中，活塞一端與大氣相通(如圖所示)。容器內(nèi)發(fā)生下列反應(yīng)：2SO2 (g)O2(g) 2SO3(g)熱量，當反應(yīng)達到平衡后，測得混合氣體為5體積。(1) 保持上述溫度不變，設(shè)a、b、c分別代表初始加入的SO2、O2和SO3氣體的體積，如果反應(yīng)過程達到平衡時，混合氣體中各物質(zhì)的含量仍與上述平衡相同，那么： 若a1.5，c2.5，則b 。在此情況下，反應(yīng)起始時正反應(yīng)速率將 (填“大于”、“小于”或“等于

13、”)逆反應(yīng)速率。 若欲使起始時逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，則c的取值范圍為 。(2) 在反應(yīng)容器中，若起始時a、b、c值均與(1)相同，但需控制平衡時混合氣體為4.5 體積，則可采取的措施是 ，原理是 。解：(1) 反應(yīng)物間為系數(shù)比關(guān)系，故b0.75。此時總物質(zhì)的量為1.50.752.54.755，要使之達到5，則逆反應(yīng)速率應(yīng)大于正反應(yīng)速率，應(yīng)填：小于。 由 2SO2 (g)O2(g) 2SO3(g)4.0 1.5 0.75 2.5 假設(shè)SO2和O2全由SO3生成1.5 0.75 1.5 故可得c的最大值為4。 2SO2 (g) O2(g) 2SO3(g) 1.5 0.75 w (設(shè)c的最小值為

14、w) 2x x 2x 1.52x 0.75x w2x 2.25xw2.25xw5 x2.75ww2x0 x代x于另一式中，可得3w5.5，w1.833，故可得：1.833c4。(2) 降低容器內(nèi)溫度；降低溫度使平衡向放熱反應(yīng)方向移動，從而使氣體體積減小。 例8：在一個固定容器的密閉容器中，保持一定溫度，進行以下反應(yīng)：H2(g)Br2(g) 2HBr(g)，若達平衡時，各物質(zhì)的濃度分別是：c(H2)0.5 mol / L，c(Br2)0.1 mol / L，c(HBr) 1.6 mol / L。求H2、溴蒸氣可能的起紿濃度。 解析：用極限法。若開始時，c(HBr)0 mol / L，則c(H2)

15、0.5 mol / Lmol / L1.3 mol / L，c(Br2)0.1 mol / Lmol / L0.9 mol / L。若開始時c(HBr)最大，則c(Br2)0，c(H2)0.5 mol / L0.1 mol / L0.4 mol / L，故可得出：0.4 mol / Lc(H2)1.3 mol / L，0c(Br2)0.9 mol / L。 例9：將對氫氣相對密度為22.4的SO2與O2的混合氣56 g通入恒容密閉容器中，在427、1.0110 5Pa下反應(yīng)達平衡，此平衡氣密度折算成標準狀況下為2.46 g / L。求達平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率。 解析：22.4244.8，2.46 g / L22.4 L