化学平衡计算等效平衡平衡图像.docx

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：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(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。
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
起始(mol)ab00
变化(mol)mxnxpxqx
平衡(mol)a－mxb－nxpxqx
则有：(1)K＝eq\f((\f(px,V))p·(\f(qx,V))q,(\f(a－mx,V))m·(\f(b－nx,V))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)＝eq\f(a－mx,V)。
(4)α(A)平＝eq\f(mx,a)×100%，α(A)∶α(B)＝eq\f(mx,a)∶eq\f(nx,b)＝eq\f(mb,na)。
(5)φ(A)＝eq\f(a－mx,a＋b＋(p＋q－m－n)x)×100%。
(6)eq\f(p(平),p(始))＝eq\f(a＋b＋(p＋q－m－n)x,a＋b)。（恒温、恒容时）
V(平)/V(始)＝eq\f(a＋b＋(p＋q－m－n)x,a＋b)（恒温、恒压时）
(7)eq\x\to(ρ)(混)＝eq\f(a·M(A)＋b·M(B),V)(g·L－1)。
(8)eq\x\to(M)＝eq\f(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+2Y2Z，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0.5molN2O4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，NO2的浓度为0.02mol·L－1。在60s时，体系已达平衡，此时容器内压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是 ()
A．前2s以N2O4的浓度变化表示的平均反应速率为0.01mol·L－1·s－1
B．在2s时体系内的压强为开始时的1.1倍
C．在平衡时体系内含N2O40.25mol
D．平衡时，N2O4的转化率为40%
【练习1】煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及产率等问题。
已知CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表：
温度/℃4005008301000平衡常数K10910.6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)
ABCDn(CO2)/mol3101n(H2)/mol2101n(CO)/mol1230.5n(H2O)/mol5232(4)在830℃时，在2L的密闭容器中加入4molCO(g)和6molH2O(g)达到平衡时，CO的转化率是__________。

【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1molA和3molB且达到平衡后生成了amolC，请填写下列空白：
(1)平衡时C在反应混合气体中的体积分数是__________________________________(用a表示)。
(2)在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2molA和6molB，达