化学平衡和计算Word格式文档下载.docx

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化学平衡状态的特征

五大特点

化学平衡

逆

可逆反应

等

υ（正）=υ（逆）≠0

动

动态平衡

定

各组分含量一定，体积一定时，浓度就一定；

有平衡转化率

变

浓度、温度、压强改变化学平衡即发生移动

4．化学平衡的移动

（1）勒沙持列原理：

如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强和温度等），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。

其中包含：

①影响平衡的因素只有浓度、压强、温度三种；

②原理的适用范围是只有一项条件变化的情况（温度或压强或一种物质的浓度），当多项条件同时发生变化时，情况比较复杂；

③平衡移动的结果只能减弱（不可能抵消）外界条件的变化。

（2）平衡移动就是一个“平衡状态→不平衡状态→新的平衡状态”的过程。

一定条件下的平衡体系，条件改变后，可能发生平衡移动。

可总结如下：

（3）平衡移动与转化率的变化：

不要把平衡向正反应方向移动与反应物转化率的增大等同起来。

具体分析可参考下表：

反应实例

条件变化与平衡移动方向

达新平衡后转化率变化

2SO2+O2

2SO3（气）+热

增大O2浓度，平衡正移

SO2的转化率增大，O2的转化率减小

增大SO3浓度，平衡逆移

从逆反应角度看，SO3的转化率减小

升高温度，平衡逆移

SO2、O2的转化率都减小

增大压强，平衡正移

SO2、O2的转化率都增大

2NO2（气）

N2O4

体积不变时，无论是加入NO2或者加入N2O4

NO2的转化率都增大（即新平衡中N2O4的含量都会增大）

2HI

H2+I2（气）

增大H2的浓度，平衡逆移

H2的转化率减小，I2的转化率增大

增大HI的浓度，平衡正移

HI的转化率不变

增大压强，平衡不移动

转化率不变

5．理解平衡移动原理：

（1）“减弱”的双重含义定性角度：

平衡移动的方向为减弱外界改变的方向定量角度：

移动的结果只是减弱了外界条件的变化，而不能完全抵消外界条件的变化量

（2）分清“三个变化量”：

A．条件改变时的量变B．平衡移动过程中的量变

C．原平衡与新平衡的量变。

（3）适应其他体系。

（4）不能用勒沙特列原理解释：

A.催化剂的使用

B.ΔV（g）=0的可逆反应

C．外界条件的改变对平衡的影响与生产要求不完全一致（如合成氨温度选用）

6．解答图象题的方法与思路是：

⑴看懂图象：

一看面（即看清横坐标和纵坐标），二看线（即看线的走向、变化的趋势），三看点（即看线是否通过原点，两条线的交点及线的拐点），四看要不要作辅助线（如等温线、等压线），五看定量图象中有关量的多少

⑵联想规律：

即联想外界条件对化学反应速率即化学平衡影响规律、且熟练准确。

⑶作出判断：

依题意仔细分析作出正确判断

化学平衡图像的常见类型：

对于反应mA（g）+nB（g）

pC（g）+qD（g）△H

①转化率－时间关系图：

P一定时，△H0T一定时，m+np+qT一定时，m+np+qT一定时，m+np+q

②含量－时间关系图：

P一定时，△H0P一定时，△H0T一定时，m+np+qT一定时，m+np+q

③转化率－温度－压强关系图：

m+n＞p+q时，△H0m+n＜p+q时，△H0

④含量－温度－压强关系图：

m+n＞p+q时,△H0m+n＜p+q时,△H0m+n＞p+q时,△H0m+n＞p+q时,△H0

7．等效平衡

⑴恒温恒容条件下的等效平衡

在恒温、恒容的情况下，对于同一可逆反应，不论各反应物的起始量是多少，也不管

反应物是一次加入或分几次加入，或是加入后分一次取出或分几次取出，只要各物质的起始量（质量、物质的量、浓度、体积等）按化学计量数换算成方程式左右两边同一边后对应相同，则就可以达到等效平衡

这种情况下建立的等效平衡，不但平衡混合物中各组分的质量分数（物质的量分数、体积分数）对应相等，而且各组分的质量、体积、物质的量、浓度等也分别对应相等。

⑵恒温恒压条件下的等效平衡

在恒温恒压的情况下，对于有气体物质参加的可逆反应，改变反应物的起始状态，只

要各起始反应物之间的物质的量之比按化学计量数换算成化学方程式左右两边同一边后对应相等，即可达到等效平衡

在这种情况下建立的等效平衡，平衡混合物中各成份的质量、体积、物质的量、浓度并不一定相等

⑶特例

在恒温恒容的情况下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，其实在到达平衡的

过程中压强也一直保持不变，因此只要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡相同，则二平衡等效。

【典例精析】

1．近年来，某些自来水厂用液氯进行消毒处理时还加入少量液氨，NH3+HClO

H2O+NH2Cl（一氯氨）。

NH2Cl比HClO稳定，试分析加液氨能延长液氯杀菌消毒时间的原因？

【解析】NH3+HClO

H2O+NH2Cl，当氯气（或说HClO）消耗时，平衡左移生成HClO，由于NH2Cl比HClO稳定，故试剂保存时间长。

综上所述，电解质电离、溶解结晶、气体气化液化、盐类水解等过程是平衡移动过程，可以运用平衡移动原理对其变化过程中现象加以解释。

2．在557oC时，密闭容器中进行下列反应：

CO+H2O

CO2+H2;

若CO的起始浓度为2mol/L，水蒸气密度为3mol/L，达到平衡时测得CO2的浓度为1.2mol/L。

求CO和H2O的转化率

【解析】　　　CO+H2O

CO2+H2;

起始浓度（mol/L）：

　2　　3　　　0　0

转化浓度（mol/L）：

1.2　1.2　　1.2　1.2

平衡浓度（mol/L）：

0.8　1.8　1.2　1.2

所以CO的转化率＝1.2/2×

100%=60%H2O（g）的转化率＝1.2/3×

100%=40%

3．在容积固定为2L的密闭容器中，充入X、Y气体各2mol，发生可逆反应：

X（g）+2Y（g）

2Z（g），并达平衡，以Y的浓度改变表示的反应速度V正、V逆与时间t的关系如图所示，则Y的平衡浓度表达式正确的是（式中S是对应区域的面积）（）

A．2－SaobB．1－SaobC．2－SabdoD．1－Sbod

【解析】根据v-t曲线计算反应物的平衡浓度，初看题目似乎无从下手，若静心思考，从定义出发，Y减少的浓度△C（Y）=vt，随着反应进行，逆反应同时生成部分Y，因此Y的平衡浓度为初始浓度与消耗浓度之差。

瞬时速率与时间的乘积即为微小矩形的面积，累积计算则Y减少的浓度表示为Saobd，Y增加的浓度表示为Sobd，则Y的平衡浓度表示为：

1-（Saobd-Sobd）=1-Saob，【答案】B

4．如图，条件一定时，反应2NO（g）＋O2（g）

2NO2（g）△H＜0中NO的百分含量NO%与T变化关系曲线图，图中有a、b、c、d四个点，其中表示未达到平衡状态，且ｖ正＜ｖ逆的点是（）

A.aB.bC.cD.d

【解析】a、b在曲线上为平衡点，c、d点未达平衡。

d点在曲线右上方，从d点向横坐标引辅助线，可知该温度平衡时NO%比d点的小，说明该点未达平衡，且V正＜V逆平衡向逆向移动，或从d点向纵坐标引垂线，d点T比平衡【答案】D点的高，该反应正向放热，升高温度平衡向吸热的逆向移动，同样得出结论V正＜V

5．已知0.1mol·

L－1的二元酸H2A溶液的pH=4.0，则下列说法正确的是（）

A．在Na2A、NaHA两溶液中，离子种类不相同

B．在溶质物质的量相等的Na2A、NaHA两溶液中，阴离子总数相等

C．在NaHA溶液中一定有：

c（Na+）+c（H+）=c（HA－）+c（OH－）+2c（A2－）

D．在Na2A溶液中一定有：

c（Na+）＞c（A2－）＞c（H+）＞c（OH－）

【解析】0.1mol·

L－1的强酸pH＝1.0，0.1mol·

L－1的H2A溶液pH＝4.0，说明它是一种弱酸。

Na2A发生水解A2－+H2O

HA－+OH－和HA－+H2O

H2A+OH－，溶液中存在HA－、A2－、H+、OH－；

NaHA发生水解HA－+H2O

H2A+OH－和电离HA－

H++A2－，溶液中存在HA－、A2－、H+、OH－，所以两溶液中离子种类相同，A不正确。

物质的量相等的Na2A和NaHA因为存在上述水解、电离等过程，阴离子数量发生变化，所以阴离子总量不相等，B不正确。

由电荷守恒可知c（Na+）+c（H+）=c（HA－）+c（OH－）+2c（A2－），C正确。

Na2A溶液显碱性，c（OH－）＞c（H+），D不正确

【答案】C

6．在下列叙述中，能说明盐酸是强酸，醋酸是弱酸的是（）

A.将pH=4的盐酸和醋酸稀释成pH=5的溶液，醋酸所需加入的水量多

B.盐酸和醋酸都可用相应的钠盐与浓硫酸反应制取

C.相同pH值的盐酸和醋酸溶液中分别加入相应的钠盐固体，醋酸的pH值变化大

D.相同pH值的盐酸和醋酸分别跟锌反应时，产生氢气的起始速度相等

【解析】A项中醋酸在稀释过程中电离程度加大，要想达到与盐酸一样的H+浓度，所需加水要多；

B项中的醋酸不能用浓硫酸来制取；

C项中HCl加NaCl不会使其电离有什么变化，因为它本来己经完全电离了，而醋酸中加醋酸钠，将会抑制醋酸的电离；

D项中pH相同，c（H+）肯定相等，只能说明起始c（H+）相等，不能说明反应中有何变化。

【答案】AC

【专题训练】

1．将气体A、B置于容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：

4A（g）+B（g）=2C（g），反应进行到4s末，测得A为0.5mol，B为0.4mol，C为0.2mol，用反应物A的浓度减少来表示该反应的速率可能为（）

A．

B．

C．

D．

2．2molPCl3和1molCl2充入一容积不变的密闭容器中，在一定条件下反应PCl3（气）+Cl2（气）Cl2===PCl5（气）达平衡时，PCl5为0.4mol，此时若移走1molPCl3和0.5molCl2,在相同温度下达平衡时PCl5的物质的量是（）

A．0.4molB．0.2mol

C．小于0.2molD．大于0.2mol而小于0.4mol

3．在一定温度下，将CO和水蒸汽各1mol放在密闭容器中反应：

，达平衡后测得CO2为0.6mol，再通入4mol水蒸汽，达新的平衡后，CO2物质的量（）

A．等于0.6molB．等于1molC．大于0.6mol，小于1molD．大于1mol

4．某可逆反应

，若按下列两种配比

（1）0.8molA1.2molB1.2molC2.4molD

（2）1.4molA2.1molB0.6molC1.2molD

将它们放入一容积不变的密闭容器中，保持温度不变，达平衡后C的质量分数仍相等，则化学反应方程式中x的值为（）

A．2B．3C．4D．1

5．对于反应2A（g）+B（g）

2C（g），△H=-akJ/mol，（a>

0）下列判断正确的是

A．2体积A和足量B反应，必定生成2体积C，放出aKJ热量

B．若反应容器的容积和温度不变，增大压强，平衡必定向右移动

C．平衡时，A消耗速度必定等于B生成速度的两倍

D．平衡时，A浓度必定等于B浓度的两倍

6．在固定容积的密闭容器中，可逆反应2X+Y（g）

Z（s）已达到平衡，此时升高温度则气体混合物的密度增大。

下列叙述正确的是（）

A．若X为非气态，则正反应为吸热反应B．正反应为放热反应，X一定为气态

C．正反应为放热反应，X可能是气态、液态或固态

D．若加入少量的Z，该平衡向左移动

7．可逆反应2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）；

△H<

0，在一定条

件下达到平衡状态，时间为t1时改变条件。

化学反应速

率与反应时间的关系如右图所示。

下列说法正确的是

A．维持温度、反应体系容积不变，t1时充入SO3（g）

B．维持压强不变，t1时升高反应体系温度

C．维持温度、容积不变，t1时充入一定量Ar

D．维持温度、压强不变，t1时充入SO3（g）

8．下图是工业生产硝酸铵的流程。

（1）吸收塔C中通人空气的目的是

A、B、C、D四个容器中的反应，属于氧化还原反应的是（填字母）。

（2）已知：

4NH3（g）+3O2（g）=2N2（g）+6H2O（g）；

△H=-1266.8kJ／mol

N2（g）+O2（g）=2NO（g）；

△H=+180.5kJ／mol

写出氨高温催化氧化的热化学方程式：

（3）已知：

N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）；

△H=-92kJ／mol。

为提高氢气的转化率，宜采取的措施有。

（填字母）

A．升高温度B．使用催化剂C．增大压强D．不断补充氮气E．及时移出氨

（4）在一定温度和压强下，将H2和N2按3：

1（体积比）在密闭容器中混合，当该反应达到平衡时，测得平衡混合气中NH3的气体体积分数为25％，此时H2的转化率为

高考真题

1.[2012·

江苏化学]温度为T时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0molPCl5，反应PCl5（g）PCl3（g）＋Cl2（g）经过一段时间后达到平衡。

反应过程中测定的部分数据见下表：

t/s

50

150

250

350

n（PCl3）/mol

0.16

0.19

0.20

下列说法正确的是（　　）

A．反应在前50s的平均速率v（PCl3）＝0.0032mol·

L－1·

s－1

B．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c（PCl3）＝0.11mol·

L－1，则反应的ΔH<

C．相同温度下，起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2，反应达到平衡前v（正）>

v（逆）

D．相同温度下，起始时向容器中充入2.0molPCl3和2.0molCl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%

2.[2013·

福建理综]一定条件下，溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。

下列判断正确的是（　　）

A．在0～50min之间，pH＝2和pH＝7时R的降解百分率相等

B．溶液酸性越强，R的降解速率越小

C．R的起始浓度越小，降解速率越大

D．在20～25min之间，pH＝10时R的平均降解速率为0.04mol·

min－1

3.[2013·

江苏化学]下列有关说法正确的是（　　）

A.CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g）室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<

B．镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈

C．N2（g）＋3H2（g）===2NH3（g）ΔH<

0，其他条件不变时升高温度，反应速率v（H2）和H2的平衡转化率均增大

D．水的离子积常数KW随着温度的升高而增大，说明水的电离是放热反应

4.[2012·

安徽理综]一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：

SO2（g）＋2CO（g）2CO2（g）＋S（l）ΔH<

若反应在恒容的密闭容器中进行，下列有关说法正确的是（　　）

A．平衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变

B．平衡时，其他条件不变，分离出硫，正反应速率加快

C．平衡时，其他条件不变，升高温度可提高SO2的转化率

D．其他条件不变，使用不同催化剂，该反应的平衡常数不变

5.[2013·

天津理综]已知2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）ΔH＝－197kJ·

mol－1。

向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：

（甲）2molSO2和1molO2；

（乙）1molSO2和0.5molO2；

（丙）2molSO3。

恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是（　　）

A．容器内压强p∶p甲＝p丙>

2p乙

B．SO3的质量m∶m甲＝m丙>

2m乙

C．c（SO2）与c（O2）之比k∶k甲＝k丙>

k乙

D．反应放出或吸收热量的数值Q∶Q甲＝Q丙>

2Q乙

6．[2012·

大纲全国理综]合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为：

CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）ΔH<

反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是（　　）

A．增加压强

B．降低温度

C．增大CO的浓度

D．更换催化剂

7．[2012·

四川理综]在体积恒定的密闭容器中，一定量的SO2与1.100molO2在催化剂作用下加热到600℃发生反应：

2SO2＋O2

2SO3ΔH<

0。

当气体的物质的量减少0.315mol时反应达到平衡，在相同温度下测得气体压强为反应前的82.5%。

下列有关叙述正确的是（　　）

A．当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时反应达到平衡

B．降低温度，正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度大

C．将平衡混合气体通入过量BaCl2溶液中，得到沉淀的质量为161.980g

D．达到平衡时，SO2的转化率为90%

8．[2013·

重庆理综]在一个不导热的密闭反应器中，只发生两个反应：

a（g）＋b（g）2c（g）ΔH1<

x（g）＋3y（g）2z（g）ΔH2>

进行相关操作且达到平衡后（忽略体积改变所作的功），下列叙述错误的是（　　）

A．等压时，通入惰性气体，c的物质的量不变

B．等压时，通入z气体，反应器中温度升高

C．等容时，通入惰性气体，各反应速率不变

D．等容时，通入z气体，y的物质的量浓度增大

9．[2013·

山东理综]偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂，二者发生如下化学反应：

（CH3）2NNH2（l）＋2N2O4（l）===2CO2（g）＋3N2（g）＋4H2O（g）（Ⅰ）

（1）反应（Ⅰ）中氧化剂是________。

（2）火箭残骸中常现红棕色气体，原因为：

N2O4（g）2NO2（g）（Ⅱ）

当温度升高时，气体颜色变深，则反应（Ⅱ）为________（填“吸热”或“放热”）反应。

（3）一定温度下，反应（Ⅱ）的焓变为ΔH。

现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________。

若在相同温度下，上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行，平衡常数________（填“增大”“不变”或“减小”），反应3s后NO2的物质的量为0.6mol，则0～3s内的平均反应速率v（N2O4）＝________mol/（L·

s）－1。

（4）NO2可用氨水吸收生成NH4NO3。

25℃时，将amolNH4NO3溶于水，溶液显酸性，原因是________________（用离子方程式表示）。

向该溶液滴加bL氨水后溶液呈中性，则滴加氨水的过程中水的电离平衡将________（填“正向”“不”或“逆向”）移动，所滴加氨水的浓度为________mol·

L－1。

（NH3·

H2O的电离平衡常数取Kb＝2×

10－5mol·

L－1）

10．[2013·

福建理综]

（1）元素M的离子与NH

所含电子数和质子数均相同，则M的原子结构示意图为________。

（2）硫酸铝溶液与过量氨水反应的离子方程式为____________________。

（3）能证明Na2SO3溶液中存在SO

＋H2OHSO

＋OH－水解平衡的事实是________（填序号）。

A．滴入酚酞溶液变红，再加入H2SO4溶液后红色褪去

B．滴入酚酞溶液变红，再加入氯水后红色褪去

C．滴入酚酞溶液变红，再加入BaCl2溶液后产生沉淀且红色褪去

（4）元素X、Y在周期表中位于同一主族，化合物Cu2X和Cu2Y可发生如下转化（其中D是纤维素水解的最终产物）：

①非金属性X________Y（填“>

”或“<

”）。

②Cu2Y与过量浓硝酸反应有红棕色气体生成，化学方程式为__________________________________________________________。

（5）在恒容绝热（不与外界交换能量）条件下进行2A（g）＋B（g）2C（g）＋D（s）反应，按下表数据投料，反应达到平衡状态，测得体系压强升高。

简述该反应的平衡常数与温度的变化关系：

__________________________________________________________________。

物质

A

B

C

D

起始投料/mol

2

1

模块五化学计算（专题十六、十七、十八）

专题十六以物质的量为中心的计算

一、网络构建

1．基本概念和重要定律

2．物质的量和其它物理量之间的关系：

二、关于阿伏加德罗常数的理解与综合应用

阿伏加德罗常数问题主要有：

（1）一定质量的物质中所含原子数、电子数，其中考查较多的是H2O、N2、O2、H2、NH3、P4等。

（2）一定体积的物质中所含原子数、分子数，曾考过的物质有Cl2、NH3、CH4、O2、N2、CCl4、C8H10等

（3）一定量的物质在化学反应中的电子转移数目，曾考过的有Na、Mg、Cu等。

（4）一定体积和一定物质的量浓度溶液中所含电解质离子数、分子数，如稀硫酸、硝酸镁等。

（5）某些典型物质中化学键数目，如SiO2、Si、CH4、P4、CO2等。

（6）细微知识点（易出错）：

状态问题，水、CCl4、C8H10等在标准状况下为液