高三化學總復(fù)習 專題攻略 之化學反應(yīng)速率和化學平衡（下）四、 化學平衡計算重難突破（含解析）

化學平衡計算重難突破化學平衡計算方法：方法一：三步法三步是化學平衡計算的一般格式，根據(jù)題意和恰當?shù)募僭O(shè)列出起始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量。但要注意計算的單位必須保持統(tǒng)一，可用mol、mol/L，也可用L。例1. X、Y、Z為三種氣體，把a mol X和b mol Y充入一密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)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. B. C. D. 【答案】B【解析】設(shè)Y的轉(zhuǎn)化率為 X + 2Y 2Z 起始（mol） a b 0 轉(zhuǎn)化（mol） 平衡（mol） 依題意有：+ = ，解得：= 。方法二：差量法差量法用于化學平衡計算時，可以是體積差量、壓強差量、物質(zhì)的量差量等等。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(yīng)：A + 3B 2C，若維持溫度和壓強不變，當達到平衡時，容器的體積為V L，其中C氣體的體積占10%，下列推斷正確的是(）原混合氣體的體積為1.2VL 原混合氣體的體積為1.1VL反應(yīng)達平衡時,氣體A消耗掉0.05VL 反應(yīng)達平衡時，氣體B消耗掉0.05V LA. B. C. D. 【答案】A【解析】 A + 3B 2C 1 3 2 2 0.05V 0.15V 0.1V 0.1V所以原混合氣體的體積為VL + 0.1VL = 1.1VL，由此可得：氣體A消耗掉0.05VL，氣體B消耗掉0.15VL。方法三：守恒法1. 質(zhì)量守恒例3. a mol N2與b mol H2混合，要一定條件下反應(yīng)達到平衡，生成了c mol NH3，則NH3在平衡體系中質(zhì)量分數(shù)為（ ）A. B. C. D. 解析：由質(zhì)量守恒定律可知：在平衡體系中的混合氣體總質(zhì)量應(yīng)等于反應(yīng)前N2和H2混合氣的總質(zhì)量。即NH3在平衡體系中的質(zhì)量分數(shù)為。故本題應(yīng)選B。2. 原子個數(shù)守恒例4. 加熱時，N2O5可按下列分解：N2O5 N2O3 + O2、N2O3又可按下列分解： N2O3 N2O + O2。今將 4 molN2O5充入一升密閉容器中，加熱至 t時反應(yīng)達到了平衡狀態(tài)。平衡時，c（O2）= 4.5 mol/L, c（N2O3）= 1.62 mol/L,c（N2O）= _ mol/L，此時N2O5的分解率為 _。解析：N2O5的起始濃度為c（N2O5）=，平衡時的氣體成份及濃度為：達平衡時的氣體成份：N2O5 N2O3 N2O O2平衡濃度（mol/L） 設(shè)x 1.62 設(shè)y 4.5由N原子守恒：由O原子守恒：解得：x = 0.94 mol/L，y = 1.44 mol/L，所以，c（N2O）= 1.44 mol/L，N2O5的分解率為：。方法四：估算法例5. 在一定體積的密閉容器中放入3L氣體R和5L氣體Q，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：2R（g）+ 5Q（g） 4X（g） + nY（g）反應(yīng)完全后，容器溫度不變，混合氣體的壓強是原來87.5%，則化學方程式中的n值是（ ）A. 2 B. 3 C. 4 D. 5【答案】A【解析】本題貌似化學平衡的計算，但實則不然，題干中最關(guān)鍵的一句話為“壓強是原來87.5%”說明體積和溫度不變，壓強減小了，故該反應(yīng)是氣體的物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，即2 + 5 > 4 + n，即n <3。方法五：賦值法例6. 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(yīng)：A（g） + 2B（g） 2C（g），反應(yīng)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%【答案】A【解析】由題意可知：設(shè)A反應(yīng)掉一半（即轉(zhuǎn)化率為50%），則可推知B全部反應(yīng)掉（即轉(zhuǎn)化率為100%），很顯然，這是不可能的，故A的轉(zhuǎn)化率必小于50%。方法六：極端假設(shè)法化學平衡研究的對象是可逆反應(yīng)，這類反應(yīng)的特點是不能進行到底。據(jù)此，若假定某物質(zhì)完全轉(zhuǎn)化（或完全不轉(zhuǎn)化），可求出其它物質(zhì)的物質(zhì)的量（或物質(zhì)的量濃度、氣體體積）的范圍。1. 判斷化學平衡移動方向例7. 在一密閉容器中，aA（g） bB（g）達平衡后，保持溫度不變，將容器體積增加一倍，當達到新的平衡時，B的濃度是原來的60%，則（ ）A. 平衡向正反應(yīng)方向移動了 B. 物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率減少了C. 物質(zhì)B的質(zhì)量分數(shù)增加了 D. a > b【答案】AC2. 判斷生成物的量例8. 在一密閉容器中充入1molCO和1molH2O（g），在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+ H2O（g） CO2（g） + H2（g），達到平衡時，生成molCO2，當H2O（g）改為4mol時，在上述條件下生成的CO2為（ ）A . 0.60mol B. 0.95mol C. 1.0mol D. 2.50mol 【答案】B【解析】假設(shè)反應(yīng)向正向進行到底，由于CO仍為1mol，故生成的CO2才為1mol，但由于反應(yīng)的可逆性，這是不可能的。所以，mol < n（CO2 < 1mol。故選B。3. 確定平衡時各物質(zhì)的濃度范圍例9. 在密閉容器中進行X（g）+ 4Y2（g） 2Z2（g）+ 3Q2（g）的反應(yīng)中，其中X2、Y2、Z2、Q2的開始濃度分別為0.1mol/L、0.4mol/L、0.2mol/L，0.3mol/L，當反應(yīng)達到平衡后，各物質(zhì)的濃度不可能是（ ）A、c（X2）= 0.15mol/L B、c（Y2）= 0.9mol/LC、c（Z2）= 0.3mol/L D、c（Q2）= 0.6mol/L【答案】BD【解析】假設(shè)正向進行到底時，則生成物c（Z2）= 0.4mol/L、c（Q2）= 0.6mol/L，但此反應(yīng)實為可逆反應(yīng)，由此可推知：c（Z2）= 0.3mol/L可能，c（Q2）= 0.6mol/L是不可能的。又假設(shè)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行到底時，則反應(yīng)物c（X2）= 0.2mol/L、c（Y2）= 0.8mol/L，同時由于該反應(yīng)的可逆性，故c（X2）= 0.15mol/L可能，而c（Y2）= 0.9mol/L是不可能的。方法七：虛擬狀態(tài)法例10. 在一密閉容器中充入1molNO2，建立如下平衡：2NO2 N2O4，測得NO2的轉(zhuǎn)化率為a%，在其它條件不變下，再充入1molNO2，待新平衡建立時，又測得NO2的轉(zhuǎn)化率為b%，則a與b的關(guān)系為（ ）A、a > b B、a < b C、a = b D、無法確定【答案】B【解析】解析：直接判斷a與b的關(guān)系，比較難，但可以虛擬假設(shè)一個中間過程。NO22mol P V T P 2V T P V TNO2 2molNO21mol 易知與兩過程等效，NO2的轉(zhuǎn)化率均為a%，若將容器加壓，使容積減小到原來的一半，即與容積相等，因2NO2 N2O4，加壓時平衡向正反應(yīng)方向移動，故達新平衡后NO2的轉(zhuǎn)化率b%必大于a%。方法八：參照物法例11. 體積相同的甲、乙兩個容器中，分別都充入等物質(zhì)的量的SO2和O2，在相同溫度下發(fā)生反應(yīng)：2 SO2 + O2 2SO3，并達到平衡。在這過程中，甲容器保持體積不變，乙容器保持壓強不變，若甲容器中SO2的轉(zhuǎn)化率為p%，則乙容器中SO2的轉(zhuǎn)化率（ ）A. 等于p% B. 大于p% C. 小于p% D. 無法判斷解析：以甲為參照物，甲容器保持體積不變，由化學方程式可知反應(yīng)過程中甲容器內(nèi)壓強越來越小，而乙容器保持壓強不變乙容器體積減小相當于加壓（與甲比較）反應(yīng)向正向進行。故乙容器中SO2的轉(zhuǎn)化率大，故本題應(yīng)選B。方法九：等效平衡法例12. 在一恒定的容器中充入2molA和1molB發(fā)生反應(yīng)：2A（g） + B（g） xC（g），達到平衡后，C的體積分數(shù)為%；若維持容器的容積和溫度不變，按起始物質(zhì)的量A：0.6mol、B：0.3mol、C：1.4mol充入容器，達到平衡后，C的體積分數(shù)仍為%，則x值為（ ）A、只能為2 B、只能為3C、可能是2，也可能是3 D、無法確定【答案】C【解析】根據(jù)題意，這兩平衡為等效平衡。等效平衡有兩種類型（對于可逆反應(yīng)：mA（g）+ nB（g） pC（g）+ qD（g）：類恒溫恒容： 若m + n = p + q，只要“極限轉(zhuǎn)換”后，與原起始物質(zhì)的物質(zhì)的量（或濃度）相等，就可以達到相同平衡狀態(tài)。 若m + n p + q，只要“極限轉(zhuǎn)換”后，對應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量之比相等，就可達琺相同的平衡狀態(tài)。類恒溫恒壓：只要“極限轉(zhuǎn)換”后，對應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量之比相等，就可達到相同的平衡狀態(tài)。本題屬于類（恒溫恒容），由于已知方程式中x未知，故有兩種可能：一是x 3（即系數(shù)不等），二是x = 3（即系數(shù)相等）。若x 3，2A（g） + B（g） xC（g） 2 1 0 0.6 0.3 1.4極限換算 0依題意可得： = 2 = 1 解得：x = 2 符合題意。若X = 3時，則（）：（）=（）：（）=4.6:2.3=2：1。方法十：討論法對于可逆反應(yīng)，不論在什么情況下，一定是反應(yīng)物與生成物共存的狀態(tài)，即任何物質(zhì)的物質(zhì)的量均大于零例13. 在一定條件下，A2 + B2 2C，達到平衡狀態(tài)時，測得c（A2）= 0.5 mol/L，c（B2）= 0.1mol/L，c（C）= 1.6 mol/L，若A2、B2、C起始濃度分別為a、b、c（mol/L），試回答：（1）a、b應(yīng)滿足的關(guān)系是 _ ；（2）a的取值范圍是 _ 。解析：（1） A2 + B2 2C起始濃度（mol/L） a b c平衡濃度 0.5 0.1 1.6若反應(yīng)從正向開始，則轉(zhuǎn)化濃度A2：，B2：，C：，所以， = ，即a = b + 0.4。（2）若平衡時，1.6 mol/LC是由A2、B2反應(yīng)生成，則反應(yīng)中生成A2的量等于生成B2的量為0.1mol/L，則a的最小值為0.4mol/L，所以a的取值范圍是：0.4 a 1.3。1某溫度下，在一個2 L的密閉容器中，加入4 mol A和2 mol B進行如下反應(yīng)：3A(g)2B(g) 4C(s)2D(g)，反應(yīng)一段時間后達到平衡，測得生成1.6 mol C，則下列說法正確的是()A該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)表達式是KB此時，B的平衡轉(zhuǎn)化率是40%C增大該體系的壓強，化學平衡常數(shù)增大D增加B，B的平衡轉(zhuǎn)化率增大3 在容積可變的密閉容器中，2 mol N2和8 mol H2在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，達到平衡時，H2的轉(zhuǎn)化率為25%，則平衡時氮氣的體積分數(shù)接近于()A5%B10% C15% D20%4相同溫度下，體積均為0.25 L的兩個恒容密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng)：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.6 kJ/mol。實驗測得起始、平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：容器編號起始時各物質(zhì)物質(zhì)的量/mol達平衡時體系能量的變化來源N2H2NH3130放出熱量：23.15 kJ0.92.70.2放出熱量：Q下列敘述錯誤的是()A容器、中反應(yīng)的平衡常數(shù)相等B平衡時，兩個容器中NH3的體積分數(shù)均為C容器中達平衡時放出的熱量Q23.15 kJD若容器體積為0.5 L，則平衡時放出的熱量小于23.15 kJ4N2O5是一種新型硝化劑，在一定溫度下可發(fā)生下列反應(yīng)：2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)H>0T1溫度下的部分實驗數(shù)據(jù)為：t/s05001 0001 500c(N2O5)/mol/ L5.003.522.502.50下列說法不正確的是()A500 s內(nèi)N2O5分解速率為2.96103 mol/(Ls)BT1溫度下的平衡常數(shù)為K1125,1 000 s時N2O5轉(zhuǎn)化率為50%C其他條件不變時，T2溫度下反應(yīng)到1 000 s時測得N2O5(g)濃度為2.98 mol/L，則T1<T2DT1溫度下的平衡常數(shù)為K1，T3溫度下的平衡常數(shù)為K3，若K1>K3，則T1>T35700 時，向容積為2 L 的密閉容器中充入一定量的 CO 和 H2O，發(fā)生反應(yīng)CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)反應(yīng)過程中測定的部分數(shù)據(jù)見下表(表中 t2>t1)：反應(yīng)時間/minn(CO)/moln(H2O)/mol01.200.60t10.80t20.20下列說法正確的是()A反應(yīng)在t1 min 內(nèi)的平均速率為 v(H2) mol/(Lmin)B保持其他條件不變，起始時向容器中充入 0.60 mol CO 和1.20 mol H2O，達到平衡時n(CO2) 0.40 molC保持其他條件不變，向平衡體系中再通入 0.20 mol H2O，與原平衡相比，達到新平衡時 CO 轉(zhuǎn)化率增大，H2O 的體積分數(shù)減小D溫度升高至800 ，上述反應(yīng)平衡常數(shù)為 0.64，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)6在恒溫、恒壓下，a mol A和b mol B在一個容積可變的容器中發(fā)生反應(yīng)：A(g)2B(g)2C(g)，一段時間后達到平衡，生成n mol C。則下列說法中正確的是A物質(zhì)A、B的轉(zhuǎn)化率之比為12B起始時刻和達到平衡后容器中的壓強之比為(ab)(ab0.5n)C當2v正(A)v逆(B)時，反應(yīng)一定達到平衡狀態(tài)D充入惰性氣體(如Ar)，平衡向正反應(yīng)方向移動7. 在一個密閉容器中充入1molCO2 和3molH2 ，在850 時，氣體混合物達到下式所示平衡：CO2+H2CO+H2O 。已知達到平衡時生成0.75molCO 。那么當H2改為9mol，在上述條件下平衡時生成CO 和H2O的物質(zhì)的量之和可能為（ ）A 1. 2mol B 1. 5mol C 1. 8mol D 2. 5mol 8二甲醚是一種重要的清潔燃料，可替代氟利昂作制冷劑，對臭氧層無破壞作用。工業(yè)上可利用煤的氣化產(chǎn)物(水煤氣)合成二甲醚。請回答下列問題：(1)利用水煤氣合成二甲醚的總反應(yīng)為：3H2(g)3CO(g) =CH3OCH3(g)CO2(g) H246.4 kJmol1。它可以分為兩步，反應(yīng)分別如下： 4H2(g)2CO(g)=CH3OCH3(g)H2O(g) H1205.1 kJmol1 CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g) H2_。(2) 在一定條件下的密閉容器中，該總反應(yīng)達到平衡，只改變一個條件能同時提高反應(yīng)速率和CO轉(zhuǎn)化率的是_(填字母代號)。a降低溫度 b加入催化劑 c縮小容器體積 d增加H2的濃度 e增加CO的濃度(3) 在一體積可變的密閉容器中充入3 mol H2、3 mol CO、1 mol CH3OCH3、1 mol CO2，在一定溫度和壓強下發(fā)生反應(yīng)：3H2(g)3CO(g)CH3OCH3(g)CO2(g)，經(jīng)一定時間達到平衡，并測得平衡時混合氣體密度是同溫同壓下起始時的1.6倍。問： 反應(yīng)開始時正、逆反應(yīng)速率的大?。簐(正)_ v(逆) (填“”、“”或“”)。 平衡時n(CH3OCH3)_，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率_。9尿素CO(NH2)2是首個由無機物人工合成的有機物。(1) 工業(yè)上尿素由CO2和NH3在一定條件下合成，其反應(yīng)方程式為_ _。(2) 當氨碳比4時，CO2的轉(zhuǎn)化率隨時間的變化關(guān)系如圖所示。 A點的逆反應(yīng)速率v逆(CO2)_B點的正反應(yīng)速率v正(CO2)(填“大于”、“小于”或“等于”)。 NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為_。10在一定溫度下，將3 mol CO2和2 mol H2混合于2 L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)。(1)該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)表達式K_。(2)已知在700 時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K10.5，則該溫度下反應(yīng)CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)的平衡常數(shù)K2_，反應(yīng)CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)的平衡常數(shù)K3_。(3)已知在1 000 時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K41.0，則該反應(yīng)為_反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。(4)在1 000 下，某時刻CO2的物質(zhì)的量為2 mol，則此時v(正)_v(逆)(填“>”、“”或“<”)。11.在一定條件下，A2 + B22C，達到平衡狀態(tài)時，測得c（A2）= 0.5 mol/L，c（B2）= 0.1mol/L，c（C）= 1.6 mol/L，若A2、B2、C起始濃度分別為a、b、c（mol/L），試回答：（1）a、b應(yīng)滿足的關(guān)系是 _ ；（2）a的取值范圍是 _ 。1【答案】B2【答案】C【解析】N23H22NH3起始/mol 2 8 0轉(zhuǎn)化/mol 2/3 2 4/3平衡/mol 4/3 6 4/3平衡時氮氣的體積分數(shù)為100%15%。3【答案】C【解析】平衡常數(shù)屬于溫度的函數(shù)，相同溫度下兩容器的平衡常數(shù)相同。容器、為等效平衡，但兩者反應(yīng)的量不同，故放出的熱量不等。若容器的體積增大一倍，平衡逆向移動，故放出的熱量小于23.15 kJ。根據(jù)熱量的變化可計算出NH3的生成量。4【答案】C【解析】v(N2O5)2.96103 mol/(Ls)，A正確；1 000 s后N2O5的濃度不再發(fā)生變化，即達到了化學平衡，列出三種量如下：2N2O54NO2O2起始(mol/L) 5.00 0 0平衡(mol/L) 2.50 5.00 1.25則K125，(N2O5)100%50%，B正確；T2溫度下的N2O5濃度大于 T1溫度下的濃度，則改變溫度使平衡逆向移動了，逆向是放熱反應(yīng)，則降低溫度平衡向放熱反應(yīng)方向移動，即T2<T1，C錯誤；對于吸熱反應(yīng)來說，T越高，K越大，若K1>K3，則T1>T3，D正確。5【答案】B6【答案】C【解析】根據(jù)三段式計算：A(g)2B(g) 2C(g)起始 a b 0轉(zhuǎn)化 n n平衡 (a)(bn) n則A、B轉(zhuǎn)化率之比為b2a，A項錯誤；起始量與平衡量的物質(zhì)的量之比為(ab)(ab)，但容器容積可變，即恒壓，壓強比為11，B項錯誤；充入惰性氣體，恒壓容器中的平衡應(yīng)向氣體體積增大的方向移動，即逆向移動，D項錯誤。7. 【答案】C8【答案】(1)41.3 kJmol1(2)cd (3)1.75 mol75%【解析】(1)由蓋斯定律總反應(yīng)，故HH1H2，H2HH1246.4 kJmol1205.1 kJmol141.3 kJmol1。(2)降溫反應(yīng)速率會減小，加入催化劑不改變轉(zhuǎn)化率，增加CO濃度會減小CO的轉(zhuǎn)化率，c和d符合題意。(3)3H2(g)3CO(g)CH3OCH3(g)CO2(g)始 33 1 1轉(zhuǎn) 3x 3x x x平 33x33x 1x 1x由密度之比等于體積反比，即物質(zhì)的量的反比，得：解得x0.75CO的轉(zhuǎn)化率為100%75%。9【答案】(1)(2)2(3)吸熱(4)>【解析】(1)反應(yīng)物為CO2、NH3，生成物為CO(NH2)2、H2O，再根據(jù)原子守恒可得合成尿素的反應(yīng)方程式。(2)A點時，反應(yīng)：2NH3CO2CO(NH2)2H2O，處于建立平衡的過程，B點反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，所以A點CO2的逆反應(yīng)速率小于B點CO2的正反應(yīng)速率。根據(jù)圖示，B點達平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率為60%,1 mol CO2消耗0.6 mol，則4 mol NH3消耗1.2 mol，故NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為30%。答案：(1)2NH3CO2CO(NH2)2H2O(2)小于30%10解析：(1)根據(jù)化學平衡常數(shù)的概念K。(2)K22，K3K1 。(3) 由于升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)增大，故該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。(4) CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)起始/mol：3200變化/mol: 1 1 1 1某時刻/mol: 2 1 1 1所以c(CO)0.5 mol/L，c(H2O)0.5 mol/Lc(CO2)1 mol/L，c(H2)0.5 mol/L故<K1 000 1.0反應(yīng)應(yīng)向正反應(yīng)方向進行，所以v(正)>v(逆)。11. 【答案】 a = b + 0.4 0.4 a 1.3【解析】（1） A2 + B2 2C起始濃度（mol/L） a b c平衡濃度 0.5 0.1 1.6若反應(yīng)從正向開始，則轉(zhuǎn)化濃度A2：a- 0.5，B2：b-0.1 ，C：1.6-c，所以，a- 0.5 = b-0.1，即a = b + 0.4。（2）若平衡時，1.6 mol/LC是由A2、B2反應(yīng)生成，則反應(yīng)中生成A2的量等于生成B2的量為0.1mol/L，則a的最小值為0.4mol/L，所以a的取值范圍是：0.4 a 1.3。