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化学平衡中的解题思路

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化学平衡中的解题思路

一、等价转化

等价转化是一种数学思想,借用到化学平衡中,可以简化分析过程。它指的是:化学平衡状态的建立与反应途径无关,即不论可逆反应是从正方向开始,还是从逆方向开始,抑或从中间状态开始,只要起始所投入的物质的物质的量相当,则可达到等效平衡状态。 这里所说的“相当”即是“等价转化”的意思。

例1.在一个容积固定的密闭容器中,加入m molA, n molB, 发生反应mA(g)+nB(g) pC(g), 平衡时C的浓度为w mol/L,若容器体积和温度不变,起始时放入a molA, b molB, c molC, 要使平衡后C的浓度仍为w mol/L, 则a、b 、c必须满足的关系是( )

A、 a:b:c=m:n:p B、 a:b=m:n , +c=p

C 、 +a=m, +b=n D 、a=, b=, c= 〖分析〗 mA(g) + nB(g) pC(g),

Ⅰ m n 0 (mol) Ⅱ a b c

根据等价转化思想:达到相同的平衡状态,则必须起始投料\"相当\",第Ⅱ次投入c molC,等价于投入 nc/p mol B, mc/p molA. 故必须满足:mc/p +a=m,nc/p +b=n。再把上式进行变形,即可得到B 项。故正确答案为B,C. 【练习1】在密闭容器中发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g), 起始时SO2和O2分别为20mol 和 10mol , 达到平衡时,SO2的转化率为80%。若从SO3开始进行反应,在相同的条件下,欲使平衡时各成分的体积分数与前者相同,则起始时SO3的物质的量及SO3的转化率分别为 ( B ) A 10mol 10% B 20mol 20%

C 20mol 40% D 30mol 80%

二、放大缩小

该方法适用于:起始投入的物质的量存在一定的倍数关系。它指的是将反应容器的体积扩大一定的倍数,让起始物质的浓度相同,则在一定的条件下,可建立相同的平衡态。然后,在此基础上,进行压缩,使

apmmcpncpm3n32p3 1

其还原为原来的浓度。分析在压缩过程中,平衡如何移动,再依据勒沙特列原理,分析相关量的变化情况。

例2.完全相同的两个容器甲和乙,已知甲中装有SO2 、O2各1克,乙中装有SO2 O2各2克,在同一温度下反应,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达平衡时,甲中SO2的转化率为a% ,乙中SO2的转化率为b%, 则 ( B ) A、 a% > b% B、 a%< b%

C 、a%= b% D 、无法判定

〖分析〗建立这样的模型,把乙中的SO2 、O2平均分成2份,每份为1克 SO2和 O2,

然后,在与甲相同的容器中建立两个完全相同的平衡状态。如:

1g SO2 1g SO2 1g O2 1g O2

2g SO2 2g O2 V V V

然后把两个容器中的物质压缩到一个容器中去,而对于

2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g) ,压缩,平衡右移,故SO2的转化率增大。

【练习2】在一定温度下,向一个容积固定的密闭真空容器中充

入2molX气体,发生反应X(g)

Y(g)+Z(g),使反应达到平衡,这时

容器中的混合气体中X气体的体积分数是a%. 若在同一容器中,最初放入的是1 molY 和1 molZ 的混合气体,并在相同的温度下使反应达到平衡,这时混合气体中 X 气体所占的体积分数是b% 。则 a 和b 的关系是 ( A ) A. a>b B. a=b

C. a2

例3.有A、B两只密闭容器,A容器有1个移动的活塞能使容器内保持恒压,B容器能保持恒容,起始时向A容器中充入2molSO2、1molO2,向B容器中充入4moLSO2、2moLO2,并使A

和B容器容积都为1L,在保持40℃的条件下,发生2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g),平衡时,A容器的体积为0.8L。填空:

(1)A容器中SO2的转化率为 ;

(2)A、B两容器中SO2转化率是A B(填“>”、“=”或“<”); (3)达到平衡时所需时间:A B(填“>”、“=”或“<”); (4)当A、B两容器连接后,打开K1、K2,一段时间后又重新达到平衡时,A容器的体积为 L。(连通管中气体体积不变) (参:(1)60%;(2)<;(3)<;(4)1.4)

【练习3】体积相同的甲、乙两个容器中,分别都充有等物质的量的SO2和O2,在相同温度下发生反应:2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g),并达到平衡。

在这过程中,甲容器保持体积不变,乙容器保持压强不变,若甲容器中SO2的转化率为p%,则乙容器中SO2的转化率

A、等于p% B、大于p% C、小于p% D、无法判断 (参B)

3

【练习4】如图,向A中充入1molX和1molY,向B中充入2molX和2molY,起始时V(A)=V(B)=aL。在相同温度和有催化

A B 剂

存在的条件下,两容器中各自发生反应X(g)+Y(g)

Z(g)+2W(g):,达到平衡时V(A)=1.2aL。

(1)A中X的转化率为 ;

(2)A、B中X转化率是A B(填“>”、“=”或“<”); (3)打开K,一段时间后又达到平衡时,A的体积为 L。(连通管中气体体积不变)

(参:(1)40%;(2)>;(3)2.6a) 三、大于零原则

对于可逆反应,不论在什么情况下,一定是反应物与生成物共存的状态,即任何物质的物质的量均大于零。

例4、在一个密闭容器中充入1molCO2 和3molH2 ,在850℃ 时,气体混合物达到下式所示平衡:CO2+H2

CO+H2O 。已知达到平衡时生成

0.75molCO 。那么当H2改为9mol ,在上述条件下平衡时生成CO 和H2O 的物质的量之和可能为( ) A 1.2mol B 1.5mol C 1.8mol D 2.5mol

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〖分析〗 CO2 + H2 CO + H2O

起始 1 3 0 0 变化 x x x x

平衡 0.25 2.25 0.75 0.75

在此基础上,增加H2的用量,平衡右移,CO2的转化率增大,CO. H2O的物质的量均增大。设平衡移动后,CO. H2O的物质的量为a,则a>0.75+0.75=1.5。但CO2不能完全转化,(若CO2完全转化,则a=2),故a<2。因而a的取值范围:1.5【练习5】将1molCO和1molH2O(气)充入某固定容积的反应器中,在某条件下达到平衡:CO+H2O

CO2+H2 ,此时有2/3的转化为CO2。在相

同条件下,若将1molCO和2molH2O(气)充入同一反应器中,当反应达到平衡后,混合气体中CO2的体积分数可能为( ) A 、22.2% B、 27.5%

C、 33.3% D 、36.8% (参为B)

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