第九讲 化学平衡计算、等效平衡、平衡图像.doc

1 第九讲化学平衡计算、等效平衡、平衡图像【基础】一、化学平衡的计算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, 化学平衡计算的关键是准确掌握相关的基本概念及它们相互之间的关系。说明: ①反应起始时,反应物和生成物可能同时存在; ②由于起始浓度是人为控制的, 故不同的物质起始浓度不一定是化学计量数比, 若反应物起始浓度呈现计量数比,则隐含反应物转化率相等,且平衡时反应物的浓度成计量数比的条件。③起始浓度, 平衡浓度不一定呈现计量数比, 但物质之间是按计量数反应和生成的, 故各物质的浓度变化一定成计量数比,这是计算的关键。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。概括为:建立解题模式、确立平衡状态方程。如对以下反应:m A(g) +n B(g) p C(g) +q D(g) ,令A、B 起始物质的量(mol) 分别为 a、b, 达到平衡后, A 的消耗量为 mx ,容器容积为 VL。 m A(g) +n B(g) p C(g) +q D(g) 起始(mol) ab00 变化(mol) mx nx pxqx 平衡(mol) a- mx b- nx pxqx 则有: (1) K= ( pxV ) p·( qxV ) q( a- mx V ) m·( b- nxV ) n (2) 对于反应物: n(平)=n(始)-n(变); 对于生成物: n(平)=n(始)+n(变)。(3) c 平(A) = a- mx V 。(4) α(A) 平= mx a × 100% ,α(A) ∶α(B) = mx a ∶ nxb = mb na 。(5) φ(A) = a- mx a+b+(p+q-m-n)x × 100% 。(6) p(平)p(始) = a+b+(p+q-m-n)xa+b 。( 恒温、恒容时) 2 V(平) /V(始)= a+b+(p+q-m-n)xa+b ( 恒温、恒压时) (7) ρ(混)= a·M (A) +b·M (B) V (g·L -1)。(8) M= a·M (A) +b·M (B) a+b+(p+q-m-n)x (g· mol -1)。【例 1】X、Y、Z 三种气体,取 X和Y按1︰1 的物质的量之比混合,放入密闭容器中发生如下反应: X+2Y 2Z ,达到平衡后,测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为 3︰2, 则Y 的转化率最接近于( ) A. 33% B. 40% C. 50% D. 66% 【例 2】在 100 ℃时,把 mol N 2O 4 通入体积为 5L 的真空密闭容器中, 立即出现红棕色。反应进行到2s时, NO 2 的浓度为 mol ·L -1。在 60s时, 体系已达平衡, 此时容器内压强为开始时的 倍。下列说法正确的是() A .前 2s以N 2O 4 的浓度变化表示的平均反应速率为 mol ·L -1·s -1 B .在 2s 时体系内的压强为开始时的 倍 C .在平衡时体系内含 N 2O 4 mol D .平衡时, N 2O 4 的转化率为 40% 【练衡常数、投料比及产率等问题。已知 CO(g) +H 2 O(g) H 2 (g) + CO 2 (g) 的平衡常数随温度的变化如下表: 温度/℃ 400 500 830 1 000 平衡常数 K 1091 试回答下列问题: (1) 上述反应的正反应是________ 反应(填“放热”或“吸热”)。(2) 某温度下,上述反应达到平衡后,保持容器体积不变升高温度,正反应速率________( 填“增大”、“减小”或“不变”) ,容器内混合气体的压强________( 填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)830 ℃时,在恒容反应器中发生上述反应,按下表中的物质的量投入反应混合物,其中向正反应方向进行的有______( 选填字母)ABCD n (CO 2 )/mol 3101 n (H 2 )/mol 2101 n (CO)/mol 123 n (H 2 O)/mol 5232 (4) 在 830 ℃时,在 2L 的密闭容器中加入 4 mol CO(g) 和6 mol H 2 O(g) 达到平衡时, CO 的转化率是__________ 。3 【练习 2】在一固定容积的密闭容器中, 保持一定温度, 在一定条件下进行反应: A(g) + 2B(g) 3C(g) , 已知加入 1 mol A和3 mol B 且达到平衡后生成了 a mol C ,请填写下列空白: (1) 平衡时 C 在反应混合