文档17A(平衡计算)

化学反应/化学反应速率化学平衡/第17课时第4页共7页第17课时教学目标一、知识性目标：通过复习，使学生加深化学平衡计算原理的理解，巩固与平衡计算有关的化学基础知识。二、技能性目标：在复习过程中培养学生熟练运用万能表来进行各种类型的平衡计算的能力。三、体验性目标：在复习过程中，让学生体会万能表在计算中以不变应万变的方法论魅力。考点25：化学平衡的有关计算一、考点综述化学平衡计算是化学高考的热点题材之一，在各地区试卷中都有大量体现。化学平衡计算的题型主要有选择题和填空题，前些年流行的难度系数较大的综合计算题现在出现的机会较小。化学平衡计算的内容主要有：求浓度、转化率、反应压强或体积变化、混合气体的密度或相对分子质量、化学计量数、有关等效平衡的计算等。二、考点突破例1（03年江苏高考题）Ⅰ.恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：A（气）+B（气）C（气）（1）若开始时放入1molA和1molB，到达平衡后，生成amolC,这时A的物质的量为mol.(2)若开始时放入3molA和3molB，到达平衡后，生成C的物质的量为mol.(3)若开始时放入xmolA、2molB和1molC，到达平衡后，A和C的物质的量分别是ymol和3amol则x=mol,y=mol.平衡时，B的物质的量（选填一个编号）（甲）大于2mol(乙)等于2mol（丙）大于2mol（丁）可能大于、等于或小于2mol做出此判断的理由是。（4）若在（3）的平衡混合物中再加入3molC,待再次到达平衡后，C的物质的量分数是Ⅱ.若维持温度不变，在一个与（1）反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应（5）开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成bmolC。将b与（1）小题中的

a进行比较（选填一个编号）（甲）a<b（乙）a>b（丙）a=b（丁）不能比较a和b的大小做出判断的理由是。[解析]（1）列出万能表格进行计算即得。（2）根据等效平衡的含义，反应物的浓度增在3倍，生成物C平衡时的物质的量为3a。（3）A（g）+B(g)C(g)始x21等效330+1+1-1平3-3a3-3a0+3a即：x+1=3，x=2及Y=3-3a。（其余见答案）(4)恒温恒压下，增加C的起始浓度，平衡不发生移动，即C的物质的量分数不变。3a/(3a+3-3a+3-3a)=a/(2-a)。（5）恒温恒容下，随着反应的进行，体系压强将不断减小，平衡转化率减小，即b<a。[答案]（1）（1-a）；（2）3a；（3）2、3-3a、丁；若3a>1,B的物质的量小于2mol；若3a=1,B的物质的量等于2mol；若3a<1，B的物质的量大于2mol；（4）；（5）乙因为（5）小题中容器不变，而（1）小题中容器的容积缩小，所以（5）小题的容器中的压力小于（1）小题容器的压力，有利于逆向反应，故反应达到平衡后a>b。[命题意图]考察学生对化学平衡有关计算的原理及方法的掌握程度。[变式1]在一定温度下，某容积不变的密闭容器中，2SO2（g）+O2(g)2SO3(g)反应达到平衡状态，此时测得各物质的浓度分别是c(SO2)=2.0mol·L-1，c(O2)=0.8mol·L-1,c(SO3)=2.4mol·L-1,则SO2的起始浓度的取值范围是（）A．0-0．4mol·L-1B．0.4-4.0mol·L-1C．0.4-4.4mol·L-1D．0-4.0mol·L-1[变式2]在一个6升的密闭容器中,放入3升X(气)和2升Y(气),在一定条件下发生下列反应:4X(气)+3Y(气)2Q(气)+nR(气)，达到平衡后,容器内温度不变,混和气体的压强比原来增加5%,X的浓度减小1/3，则该反应后方程式中的n值是 A.3 B.4 C.5 D.6[变式3]某温度时，把1mol/LN2O4气体通入体积为10L的真空密闭容器中，立即出现棕色，反应进行4s时NO2的浓度为0.04mol/L，再经过一定时间后，反应到达平衡，这时容器内压强为开始时的1.8倍。则下列说法正确的是A.前4s中以N2O4的浓度变化表示的平均反应速度为0.01mol/L·sB.在4s时容器内的压强为开始时的1.2倍C.在平衡时容器内含N2O40.4molD.在平衡时容器内含NO21.6mol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V升,其中C气体的体积占10%,下列推断正确的是①原混和气体的体积为1.2V升;②原混和气体的体积为1.1V升;③反应达平衡时气体A消耗掉0.05V升;④反应达平衡时气体B消耗掉0.05V升;A.②③ B.②④ C.①③ D.①④[解析]采用万能表结合差量法来进行计算。恒温恒压下气体的体积之比等于气体物质的量之比。A+3B2C△V=2始0变-1/2×10%V-3/2×10%V+10%V+10%V终10%V10%V原混合气体的体积=V+10%V=1.1V,A消耗掉5%V，B消耗掉15%V，C生成10%V。[答案]A。[命题意图]考察学生对平衡计算基本方法的运用能力。[变式1]某容积可变的密闭容器中放入一定量的A和B的混合气体，在一定条件下发生反应：A（气）+2B（气）2C（气）。若维持温度和压强不变，当达到平衡时，容器的体积为V，此时C气体的体积占40%，则下列推断正确的是A原混合气体的体积为1.1VB原混合气体体积为1.2VC反应达到平衡时，气体A消耗了0.2VD反应达到平衡时，气体B消耗了0.2V[变式2]在500℃压强为1.01×105Pa时，将2体积SO2和1体积O2的混合气体，通入一个装有催化剂的恒容密闭容器，结果能得到含19%（体积组成）SO3的混合气体，此少氧气？（己知：1.013×105Pa,0℃和100℃时，O2的溶解度为：48.9g/1LH2O及17.0g/1LH2O）。[变式2]向100g饱和碳酸钠溶液中能入足量CO2，能析出晶体多少克？（己知：标准状况下，Na2CO3的溶解度为35.7g/100gH2O,NaHCO36.9g/100gH2O）。四、考点检测选择题（每小题只有1个选项符合题意）1.将固体NH4I置于密闭容器中,在某温度下发生下列反应：NH4I(s)==NH3(g)+HI(g) 2HI(g)H2(g)+I2(g)当反应达到平衡时C(I2)=0.5mol/L,C(HI)=4mol/L,则NH3的浓度为A.3.5mol/L B.4mol/L C.4.5mol/L D.5mol/L[解析]连续平衡的前一平衡的终态是下一平衡的始态。设NH3的平衡浓度为Xmol/L,H2的平衡浓度为Ymol/LNH4I(s)==NH3(g)+HI(g) 2HI(g)H2(g)+I2(g)始00X00变+X+X-2Y+Y+Y平XXX-2YYY即：X-2Y=4，Y=0.5。[答案]D。[命题意图]考察学生将平衡计算方法运用于连续平衡的能力。2.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]设A、B为1摩，达到平衡时，C的物质的量为2x摩，则有A（g）+2B(g)2C(g)始110变-x-2x+2x平1-x1-2x2x根据己知条件：（1-x）+(1-2x)=2x，解得：x=0.4摩。[答案]A。[命题意图]考察学生对化学平衡计算方法的掌握程度。3.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.[(a+b)/5]×100%B.[2(a+b)/5b]×100%C.[2(a+b)/5]×100%D.[(a+b)/5a]×100%

[解析]设Y的物质的量为2c摩，则有X（g）+2Y(g)2Z(g)始ab0变-c-2c+2c平a-cb-2c2c根据己知条件得：（a-c）+(b-2c)=2c，解得：c=（a+b）/5。[答案]B。[命题意图]考察学生对化学平衡计算方法的运用能力。4.（03年上海高考题）钾是—种活泼的金属，工业上通常用金属钠和氯化钾在高温下反应制取。该反应为：Na（l）＋KCl（l）NaCl（l）＋K（g）△H>0该反应的平衡常数可表示为：K＝C（K），各物质的沸点与压强的关系见右表。（1）在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的最低温度约为，而反应的最高温度应低于。（2）在制取钾的过程中，为了提高原料的转化率可以采取的措施是。（3）常压下，当反应温度升高900℃时，该反应的平衡常数可表示为：K＝。[解析]（1）K从固态产物中分离时的状态应为气态，Na则应取液态有利于平衡向正反应方向移动。从表中数据可知：在101.3Kpa时，K沸点为770℃,高于770℃K为气态，Na的沸点为890℃，低于890℃，Na为液态，即温度范围：（770，890℃）。（2）为了提高转化率，可以增大减小K蒸气的压强或升高温度或移走K蒸气。（3）900℃时，Na也成为气体，K=c(K)/c(Na)，K明显减小。[答案]（1）770℃890℃（2）降低压强或移去钾蒸气适当升高温度（3）K＝C（K）/C（Na）[命题意图]考察学生对平衡移动原理运用及处理新异情况的能力。5.合成氨工厂常通过测定反应前后混合气体的密度来确定氮气的转化率。某工厂测得合成塔中N2、H2混合气体的密度为0.553g·L-1(标准状况)，从合成塔出来的混合气体，在相同条件下密度为0.693g·L-1。试求该合成氨厂氮气的转化率。[解析]由题意可知：反应前N2、H2混合气体的相对分子质量为0.553×22.4=12.4。10.4说明反应前N2和H2的体积比为10.4:15.6=2:3。12.4由于反应前后的气体总质量相等，所以ρ（前）：ρ（后）=V（后）：215.6V（前）=0.553:0.693=8:1。不妨假设V（后）=0.8体积，则V（前）=1体积，所以体积差量△V=1体积—0.8体积=0.2体积。由反应：N2+3H22NH3,△V=2体积参加可知：参加反应的N2为=0.1体积，而反应前N2为1体积×=0.4体积，所以N2的转化率为×100%=25%。[答案]25%。[命题意图]考察学生对化学平衡计算方法的运用能力。6.将6molH2和3molCO充入容积为0.5L的密闭容器中，进行如下反应：2H2（g）+CO（g）CH3OH（g），6s体系达到平衡，此容器压强为开始时的0.6倍。试求：（1）H2的反应速率；（2）CO的转化率。[解析]设消耗的CO为xmol2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）开始：6mol3mol0mol变化：2xmolxmolxmol平衡：(6-2x)mol(3-x)molxmol由解===0.6得x=1.8，v(H2)==1.2mol·L-1·s-1CO的转化率=1.8/3×100%=60%一题二解：此类题目解析时，也可用物质的量差来计算。在相同条件下压强之比等于物质的量之比，因此平衡时，气体的物质的量0.6×(3mol+9mol)=5.4mol，设消耗的CO为xmol2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）物质的量差2mol1mol1mol2mol2xmolxmolxmol9-5.4=3.6mol则x=1.8[答案]V（H2）=1.2mol·L-1·s-1，X（T.CO）=60%。[命题意图]考察学生对化学平衡计算方法的掌握程度。7.在一个固定体积的密闭容器中，保持一定温度，进行以下反应：H2(g)+Br2(g)2HBr(g)已知加入1molH2和2molBr2时，达到平衡后生成amolHBr（见下表“已知”项）。在相同条件下，且保持平衡时各组分的物质的量分数不变，对下列编号（1）~（3）的状态，填写表中的空白：编号起始状态（mol）平衡时HBr物质的量（mol）H2Br2HBr已知120a⑴240⑵10.5a⑶Mn(n≥2m)[解析]等温等容条件，化学反应是等体积反应，根据等效平衡性质有：（1）n（HBr，平）=2amol。（2）设H2、Br2平衡时为X、Y摩，根据等效平衡性质，采用一边倒的方法：H2(g)+Br2(g)2HBr(g)平XY1倒+0.5+0.5-1始X+0.5Y+0.50得：X+0.5=0.5,Y+0.5=1,即X=0，Y=0.5。（3）设HBr起始时为2Z摩，同一采用一边倒的方法：H2(g)+Br2(g)2HBr(g)始mn2Z变+Z+Z-2Z倒m+Zn+Z0得：（m+z）:(n+Z)=1:2,Z=（n-2m）摩。所以：n(HBr,平)=(m+Z)a=(n-m)a摩。[答案]⑴2a⑵0，0.5⑶2(n-2m)，(n-m)a。[命题意图]考察学生对等效平衡的性质的掌握和运用程度。8.高炉炼铁中发生的基本反应之一如下：FeO（s）+CO（g）Fe（s）+CO2（g）,△H>0，其平衡常数可表达为K=C(CO2，平)/C（CO，平），已知1100℃时，K=0.263。温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO2和CO的体积比值平衡常数K值（本小题备选：增大、减小或不变）（2）1100℃时测得高炉中C（CO2，平）=0.025mol/L，C（CO，平）=0.1mol/L，在这种情况下，该反应是否处于化学平衡状态（选填是或否），此时，化学反应速度是V（正）V（逆）（选填大于、小于或等于），其原因是[解析]（1）正反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，CO2与CO的体积比增大，K也增大。C(CO2，平)/C（CO，平）=0.25≠K，未达平衡。此时[C(CO2，平)/C（CO，平）<0.263，因温度不变，K值不变。为增大C(CO2，平)/C（CO，平）比值，需V（正）>V（逆）[答案]（1）增大增大（2）否大于（原因见解析）。[命题意图]考察学生对化学平衡常数的掌握程度。9.将2molH2O和2molCO置于1L容器中，在一定条件下，加热至高温，发生如下可逆反应：2H2O（g）2H2+O22CO+O22CO2（1）上述系统达到平衡时，欲求其混合气体的平衡组成，则至少还需要知道两种气体的平衡浓度，但这两种气体不能同时是和，或和。（填化学式）。（2）若平衡时O2和CO2的物质的量分别为n(O2,平)=amol,n(CO2,平)=bmol。试求n(H2O,平)=。（用含a、b的代数式表示）[解析]（1）两个反应没有直接联系，所以仅知道两个反应中的一种物质的起始浓度而没有终态或变化量，无法计算出其平衡组成。（2）2H2O（g）2H2+O22CO+O22CO2始2002x0变-2x2xx-2Y-Y+2Y平2-2x2xx2-2Yx-Y2Y根据己知条件：(x-Y)=a,2Y=b得：x=a+b/2，Y=b/2。n(H2O，平)=2-2X=2-2a-b。[答案]（1）H2O、H2，CO、CO2；（2）（2-2a-b）mol[命题意图]考察学生对连续化学平衡计算方法的掌握程度。10.一刚性容器内部有一个不漏气且可活动的活塞，将容器分为左右两室，左室充入N2，右室充入A和B两种气体，且A和B的物质的量之比为3：2：，A和B发生如下反应：3A（g）+2B(g)C(g)。（1）反应开始前活塞停留在离左端1/4处。反应在恒温下进行，当反应达到平衡时，活塞处于容器中间，计算此时C在反应混合中的体积分数。（2）若使反应混合物的温度升高至T，且达到新的平衡，活塞停留在距左端2/5处，计算此时A的转化率。[解析]（1）根据题意，设A、B的物质的量分别为3mol和2mol。因此，反应前N2的物质的量为（3mol+2mol）×1/3=5/3mol。反应达到平衡时，活塞处于容器中间，故左右两室的压强相等，即气体的物质的量相等，为5/3mol。反应前后气体差量为（3mol+2mol）－5/3mol=10/3mol。由反应可知：3A（g）+2B(g)C（g）△n=4,所以平衡时C的物质的量为n(C