文檔17A(平衡計算)

化學反應/化學反應速率化學平衡/第17課時第4頁共7頁第17課時教學目標一、知識性目標：通過復習，使學生加深化學平衡計算原理的理解，鞏固與平衡計算有關的化學基礎知識。二、技能性目標：在復習過程中培養(yǎng)學生熟練運用萬能表來進行各種類型的平衡計算的能力。三、體驗性目標：在復習過程中，讓學生體會萬能表在計算中以不變應萬變的方法論魅力。考點25：化學平衡的有關計算一、考點綜述化學平衡計算是化學高考的熱點題材之一，在各地區(qū)試卷中都有大量體現(xiàn)。化學平衡計算的題型主要有選擇題和填空題，前些年流行的難度系數(shù)較大的綜合計算題現(xiàn)在出現(xiàn)的機會較小?；瘜W平衡計算的內(nèi)容主要有：求濃度、轉(zhuǎn)化率、反應壓強或體積變化、混合氣體的密度或相對分子質(zhì)量、化學計量數(shù)、有關等效平衡的計算等。二、考點突破例1（03年江蘇高考題）Ⅰ.恒溫、恒壓下，在一個可變?nèi)莘e的容器中發(fā)生如下反應：A（氣）+B（氣）C（氣）（1）若開始時放入1molA和1molB，到達平衡后，生成amolC,這時A的物質(zhì)的量為mol.(2)若開始時放入3molA和3molB，到達平衡后，生成C的物質(zhì)的量為mol.(3)若開始時放入xmolA、2molB和1molC，到達平衡后，A和C的物質(zhì)的量分別是ymol和3amol則x=mol,y=mol.平衡時，B的物質(zhì)的量（選填一個編號）（甲）大于2mol(乙)等于2mol（丙）大于2mol（?。┛赡艽笥?、等于或小于2mol做出此判斷的理由是。（4）若在（3）的平衡混合物中再加入3molC,待再次到達平衡后，C的物質(zhì)的量分數(shù)是Ⅱ.若維持溫度不變，在一個與（1）反應前起始體積相同、且容積固定的容器中發(fā)生上述反應（5）開始時放入1molA和1molB到達平衡后生成bmolC。將b與（1）小題中的

a進行比較（選填一個編號）（甲）a<b（乙）a>b（丙）a=b（丁）不能比較a和b的大小做出判斷的理由是。[解析]（1）列出萬能表格進行計算即得。（2）根據(jù)等效平衡的含義，反應物的濃度增在3倍，生成物C平衡時的物質(zhì)的量為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。（其余見答案）(4)恒溫恒壓下，增加C的起始濃度，平衡不發(fā)生移動，即C的物質(zhì)的量分數(shù)不變。3a/(3a+3-3a+3-3a)=a/(2-a)。（5）恒溫恒容下，隨著反應的進行，體系壓強將不斷減小，平衡轉(zhuǎn)化率減小，即b<a。[答案]（1）（1-a）；（2）3a；（3）2、3-3a、?。蝗?a>1,B的物質(zhì)的量小于2mol；若3a=1,B的物質(zhì)的量等于2mol；若3a<1，B的物質(zhì)的量大于2mol；（4）；（5）乙因為（5）小題中容器不變，而（1）小題中容器的容積縮小，所以（5）小題的容器中的壓力小于（1）小題容器的壓力，有利于逆向反應，故反應達到平衡后a>b。[命題意圖]考察學生對化學平衡有關計算的原理及方法的掌握程度。[變式1]在一定溫度下，某容積不變的密閉容器中，2SO2（g）+O2(g)2SO3(g)反應達到平衡狀態(tài)，此時測得各物質(zhì)的濃度分別是c(SO2)=2.0mol·L-1，c(O2)=0.8mol·L-1,c(SO3)=2.4mol·L-1,則SO2的起始濃度的取值范圍是（）A．0-0．4mol·L-1B．0.4-4.0mol·L-1C．0.4-4.4mol·L-1D．0-4.0mol·L-1[變式2]在一個6升的密閉容器中,放入3升X(氣)和2升Y(氣),在一定條件下發(fā)生下列反應:4X(氣)+3Y(氣)2Q(氣)+nR(氣)，達到平衡后,容器內(nèi)溫度不變,混和氣體的壓強比原來增加5%,X的濃度減小1/3，則該反應后方程式中的n值是 A.3 B.4 C.5 D.6[變式3]某溫度時，把1mol/LN2O4氣體通入體積為10L的真空密閉容器中，立即出現(xiàn)棕色，反應進行4s時NO2的濃度為0.04mol/L，再經(jīng)過一定時間后，反應到達平衡，這時容器內(nèi)壓強為開始時的1.8倍。則下列說法正確的是A.前4s中以N2O4的濃度變化表示的平均反應速度為0.01mol/L·sB.在4s時容器內(nèi)的壓強為開始時的1.2倍C.在平衡時容器內(nèi)含N2O40.4molD.在平衡時容器內(nèi)含NO21.6mol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+3B2C，若維持溫度和壓強不變,當達到平衡時,容器的體積為V升,其中C氣體的體積占10%,下列推斷正確的是①原混和氣體的體積為1.2V升;②原混和氣體的體積為1.1V升;③反應達平衡時氣體A消耗掉0.05V升;④反應達平衡時氣體B消耗掉0.05V升;A.②③ B.②④ C.①③ D.①④[解析]采用萬能表結合差量法來進行計算。恒溫恒壓下氣體的體積之比等于氣體物質(zhì)的量之比。A+3B2C△V=2始0變-1/2×10%V-3/2×10%V+10%V+10%V終10%V10%V原混合氣體的體積=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。[命題意圖]考察學生對平衡計算基本方法的運用能力。[變式1]某容積可變的密閉容器中放入一定量的A和B的混合氣體，在一定條件下發(fā)生反應：A（氣）+2B（氣）2C（氣）。若維持溫度和壓強不變，當達到平衡時，容器的體積為V，此時C氣體的體積占40%，則下列推斷正確的是A原混合氣體的體積為1.1VB原混合氣體體積為1.2VC反應達到平衡時，氣體A消耗了0.2VD反應達到平衡時，氣體B消耗了0.2V[變式2]在500℃壓強為1.01×105Pa時，將2體積SO2和1體積O2的混合氣體，通入一個裝有催化劑的恒容密閉容器，結果能得到含19%（體積組成）SO3的混合氣體，此少氧氣？（己知：1.013×105Pa,0℃和100℃時，O2的溶解度為：48.9g/1LH2O及17.0g/1LH2O）。[變式2]向100g飽和碳酸鈉溶液中能入足量CO2，能析出晶體多少克？（己知：標準狀況下，Na2CO3的溶解度為35.7g/100gH2O,NaHCO36.9g/100gH2O）。四、考點檢測選擇題（每小題只有1個選項符合題意）1.將固體NH4I置于密閉容器中,在某溫度下發(fā)生下列反應：NH4I(s)==NH3(g)+HI(g) 2HI(g)H2(g)+I2(g)當反應達到平衡時C(I2)=0.5mol/L,C(HI)=4mol/L,則NH3的濃度為A.3.5mol/L B.4mol/L C.4.5mol/L D.5mol/L[解析]連續(xù)平衡的前一平衡的終態(tài)是下一平衡的始態(tài)。設NH3的平衡濃度為Xmol/L,H2的平衡濃度為Ymol/LNH4I(s)==NH3(g)+HI(g) 2HI(g)H2(g)+I2(g)始00X00變+X+X-2Y+Y+Y平XXX-2YYY即：X-2Y=4，Y=0.5。[答案]D。[命題意圖]考察學生將平衡計算方法運用于連續(xù)平衡的能力。2.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，若混合氣體中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%[解析]設A、B為1摩，達到平衡時，C的物質(zhì)的量為2x摩，則有A（g）+2B(g)2C(g)始110變-x-2x+2x平1-x1-2x2x根據(jù)己知條件：（1-x）+(1-2x)=2x，解得：x=0.4摩。[答案]A。[命題意圖]考察學生對化學平衡計算方法的掌握程度。3.X、Y、Z為三種氣體。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.[(a+b)/5]×100%B.[2(a+b)/5b]×100%C.[2(a+b)/5]×100%D.[(a+b)/5a]×100%

[解析]設Y的物質(zhì)的量為2c摩，則有X（g）+2Y(g)2Z(g)始ab0變-c-2c+2c平a-cb-2c2c根據(jù)己知條件得：（a-c）+(b-2c)=2c，解得：c=（a+b）/5。[答案]B。[命題意圖]考察學生對化學平衡計算方法的運用能力。4.（03年上海高考題）鉀是—種活潑的金屬，工業(yè)上通常用金屬鈉和氯化鉀在高溫下反應制取。該反應為：Na（l）＋KCl（l）NaCl（l）＋K（g）△H>0該反應的平衡常數(shù)可表示為：K＝C（K），各物質(zhì)的沸點與壓強的關系見右表。（1）在常壓下金屬鉀轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)從反應混合物中分離的最低溫度約為，而反應的最高溫度應低于。（2）在制取鉀的過程中，為了提高原料的轉(zhuǎn)化率可以采取的措施是。（3）常壓下，當反應溫度升高900℃時，該反應的平衡常數(shù)可表示為：K＝。[解析]（1）K從固態(tài)產(chǎn)物中分離時的狀態(tài)應為氣態(tài)，Na則應取液態(tài)有利于平衡向正反應方向移動。從表中數(shù)據(jù)可知：在101.3Kpa時，K沸點為770℃,高于770℃K為氣態(tài)，Na的沸點為890℃，低于890℃，Na為液態(tài)，即溫度范圍：（770，890℃）。（2）為了提高轉(zhuǎn)化率，可以增大減小K蒸氣的壓強或升高溫度或移走K蒸氣。（3）900℃時，Na也成為氣體，K=c(K)/c(Na)，K明顯減小。[答案]（1）770℃890℃（2）降低壓強或移去鉀蒸氣適當升高溫度（3）K＝C（K）/C（Na）[命題意圖]考察學生對平衡移動原理運用及處理新異情況的能力。5.合成氨工廠常通過測定反應前后混合氣體的密度來確定氮氣的轉(zhuǎn)化率。某工廠測得合成塔中N2、H2混合氣體的密度為0.553g·L-1(標準狀況)，從合成塔出來的混合氣體，在相同條件下密度為0.693g·L-1。試求該合成氨廠氮氣的轉(zhuǎn)化率。[解析]由題意可知：反應前N2、H2混合氣體的相對分子質(zhì)量為0.553×22.4=12.4。10.4說明反應前N2和H2的體積比為10.4:15.6=2:3。12.4由于反應前后的氣體總質(zhì)量相等，所以ρ（前）：ρ（后）=V（后）：215.6V（前）=0.553:0.693=8:1。不妨假設V（后）=0.8體積，則V（前）=1體積，所以體積差量△V=1體積—0.8體積=0.2體積。由反應：N2+3H22NH3,△V=2體積參加可知：參加反應的N2為=0.1體積，而反應前N2為1體積×=0.4體積，所以N2的轉(zhuǎn)化率為×100%=25%。[答案]25%。[命題意圖]考察學生對化學平衡計算方法的運用能力。6.將6molH2和3molCO充入容積為0.5L的密閉容器中，進行如下反應：2H2（g）+CO（g）CH3OH（g），6s體系達到平衡，此容器壓強為開始時的0.6倍。試求：（1）H2的反應速率；（2）CO的轉(zhuǎn)化率。[解析]設消耗的CO為xmol2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）開始：6mol3mol0mol變化：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的轉(zhuǎn)化率=1.8/3×100%=60%一題二解：此類題目解析時，也可用物質(zhì)的量差來計算。在相同條件下壓強之比等于物質(zhì)的量之比，因此平衡時，氣體的物質(zhì)的量0.6×(3mol+9mol)=5.4mol，設消耗的CO為xmol2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）物質(zhì)的量差2mol1mol1mol2mol2xmolxmolxmol9-5.4=3.6mol則x=1.8[答案]V（H2）=1.2mol·L-1·s-1，X（T.CO）=60%。[命題意圖]考察學生對化學平衡計算方法的掌握程度。7.在一個固定體積的密閉容器中，保持一定溫度，進行以下反應：H2(g)+Br2(g)2HBr(g)已知加入1molH2和2molBr2時，達到平衡后生成amolHBr（見下表“已知”項）。在相同條件下，且保持平衡時各組分的物質(zhì)的量分數(shù)不變，對下列編號（1）~（3）的狀態(tài)，填寫表中的空白：編號起始狀態(tài)（mol）平衡時HBr物質(zhì)的量（mol）H2Br2HBr已知120a⑴240⑵10.5a⑶Mn(n≥2m)[解析]等溫等容條件，化學反應是等體積反應，根據(jù)等效平衡性質(zhì)有：（1）n（HBr，平）=2amol。（2）設H2、Br2平衡時為X、Y摩，根據(jù)等效平衡性質(zhì)，采用一邊倒的方法：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）設HBr起始時為2Z摩，同一采用一邊倒的方法：H2(g)+Br2(g)2HBr(g)始mn2Z變+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。[命題意圖]考察學生對等效平衡的性質(zhì)的掌握和運用程度。8.高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應之一如下：FeO（s）+CO（g）Fe（s）+CO2（g）,△H>0，其平衡常數(shù)可表達為K=C(CO2，平)/C（CO，平），已知1100℃時，K=0.263。溫度升高，化學平衡移動后達到新的平衡，高爐內(nèi)CO2和CO的體積比值平衡常數(shù)K值（本小題備選：增大、減小或不變）（2）1100℃時測得高爐中C（CO2，平）=0.025mol/L，C（CO，平）=0.1mol/L，在這種情況下，該反應是否處于化學平衡狀態(tài)（選填是或否），此時，化學反應速度是V（正）V（逆）（選填大于、小于或等于），其原因是[解析]（1）正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡向正反應方向移動，CO2與CO的體積比增大，K也增大。C(CO2，平)/C（CO，平）=0.25≠K，未達平衡。此時[C(CO2，平)/C（CO，平）<0.263，因溫度不變，K值不變。為增大C(CO2，平)/C（CO，平）比值，需V（正）>V（逆）[答案]（1）增大增大（2）否大于（原因見解析）。[命題意圖]考察學生對化學平衡常數(shù)的掌握程度。9.將2molH2O和2molCO置于1L容器中，在一定條件下，加熱至高溫，發(fā)生如下可逆反應：2H2O（g）2H2+O22CO+O22CO2（1）上述系統(tǒng)達到平衡時，欲求其混合氣體的平衡組成，則至少還需要知道兩種氣體的平衡濃度，但這兩種氣體不能同時是和，或和。（填化學式）。（2）若平衡時O2和CO2的物質(zhì)的量分別為n(O2,平)=amol,n(CO2,平)=bmol。試求n(H2O,平)=。（用含a、b的代數(shù)式表示）[解析]（1）兩個反應沒有直接聯(lián)系，所以僅知道兩個反應中的一種物質(zhì)的起始濃度而沒有終態(tài)或變化量，無法計算出其平衡組成。（2）2H2O（g）2H2+O22CO+O22CO2始2002x0變-2x2xx-2Y-Y+2Y平2-2x2xx2-2Yx-Y2Y根據(jù)己知條件：(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[命題意圖]考察學生對連續(xù)化學平衡計算方法的掌握程度。10.一剛性容器內(nèi)部有一個不漏氣且可活動的活塞，將容器分為左右兩室，左室充入N2，右室充入A和B兩種氣體，且A和B的物質(zhì)的量之比為3：2：，A和B發(fā)生如下反應：3A（g）+2B(g)C(g)。（1）反應開始前活塞停留在離左端1/4處。反應在恒溫下進行，當反應達到平衡時，活塞處于容器中間，計算此時C在反應混合中的體積分數(shù)。（2）若使反應混合物的溫度升高至T，且達到新的平衡，活塞停留在距左端2/5處，計算此時A的轉(zhuǎn)化率。[解析]（1）根據(jù)題意，設A、B的物質(zhì)的量分別為3mol和2mol。因此，反應前N2的物質(zhì)的量為（3mol+2mol）×1/3=5/3mol。反應達到平衡時，活塞處于容器中間，故左右兩室的壓強相等，即氣體的物質(zhì)的量相等，為5/3mol。反應前后氣體差量為（3mol+2mol）－5/3mol=10/3mol。由反應可知：3A（g）+2B(g)C（g）△n=4,所以平衡時C的物質(zhì)的量為n(C