第九講--化學(xué)平衡計(jì)算、等效平衡、平衡圖像(已修改)
2025-08-17 10:44 本頁面
【正文】 第九講 化學(xué)平衡計(jì)算、等效平衡、平衡圖像【基礎(chǔ)】一、化學(xué)平衡的計(jì)算化學(xué)平衡的計(jì)算一般涉及到各組分的物質(zhì)的量、濃度、轉(zhuǎn)化率、百分含量、氣體混合物的密度、平均摩爾質(zhì)量、壓強(qiáng)等，化學(xué)平衡計(jì)算的關(guān)鍵是準(zhǔn)確掌握相關(guān)的基本概念及它們相互之間的關(guān)系。說明：①反應(yīng)起始時(shí)，反應(yīng)物和生成物可能同時(shí)存在； ②由于起始濃度是人為控制的，故不同的物質(zhì)起始濃度不一定是化學(xué)計(jì)量數(shù)比，若反應(yīng)物起始濃度 呈現(xiàn)計(jì)量數(shù)比，則隱含反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率相等，且平衡時(shí)反應(yīng)物的濃度成計(jì)量數(shù)比的條件?！ ? ③起始濃度，平衡濃度不一定呈現(xiàn)計(jì)量數(shù)比，但物質(zhì)之間是按計(jì)量數(shù)反應(yīng)和生成的，故各物質(zhì)的濃度變化一定成計(jì)量數(shù)比，這是計(jì)算的關(guān)鍵。通常的思路是寫出平衡式，列出相關(guān)量(起始量、變化量、平衡量)，確定各量之間的關(guān)系，列出比例式或等式或依據(jù)平衡常數(shù)求解。概括為：建立解題模式、確立平衡狀態(tài)方程。如對(duì)以下反應(yīng)：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，令A(yù)、B起始物質(zhì)的量(mol)分別為a、b，達(dá)到平衡后，A的消耗量為mx，容器容積為V L?！ ? mA(g)?。B(g) pC(g)＋qD(g)起始(mol) a b 0 0變化(mol) mx nx px qx平衡(mol) a－mx b－nx px qx則有：(1)K＝ (2)對(duì)于反應(yīng)物：n(平)＝n(始)－n(變)；對(duì)于生成物：n(平)＝n(始)＋n(變)。(3) c平(A)＝。(4) α(A)平＝100%，α(A)∶α(B)＝∶＝。(5) φ(A)＝100%。(6) ＝。 （恒溫、恒容時(shí)）V(平) /V(始)＝ （恒溫、恒壓時(shí)）(7)(混)＝ (g L－1)。(8)＝ (g mol－1)?！纠?】 X、Y、Z三種氣體，取X和Y按1︰1的物質(zhì)的量之比混合，放入密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：X+2Y2Z ，達(dá)到平衡后，測(cè)得混合氣體中反應(yīng)物的總物質(zhì)的量與生成物的總物質(zhì)的量之比為3︰2，則Y的轉(zhuǎn)化率最接近于（ ）A．33% B．40% C．50% D．66%【例2】 在100 ℃時(shí)， mol N2O4通入體積為5 L的真空密閉容器中，立即出現(xiàn)紅棕色。反應(yīng)進(jìn)行到2 s時(shí)， molL－1。在60 s時(shí)，體系已達(dá)平衡。下列說法正確的是 ( )A．前2 molL－1s－1B．在2 C．在平衡時(shí)體系內(nèi)含N2O4 molD．平衡時(shí)，N2O4的轉(zhuǎn)化率為40%【練習(xí)1】煤化工中常需研究不同溫度下平衡常數(shù)、投料比及產(chǎn)率等問題。已知CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表：溫度/℃4005008301 000平衡常數(shù)K1091試回答下列問題：(1)上述反應(yīng)的正反應(yīng)是________反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”)。(2)某溫度下，上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，保持容器體積不變升高溫度，正反應(yīng)速率________(填“增大”、“減小”或“不變”)，容器內(nèi)混合氣體的壓強(qiáng)________(填“增大”、“減小”或“不變”)。(3)830 ℃時(shí)，在恒容反應(yīng)器中發(fā)生上述反應(yīng)，按下表中的物質(zhì)的量投入反應(yīng)混合物，其中向正反應(yīng)方向進(jìn)行的有______(選填字母)ABCDn(CO2)/mol3101n(H2)/mol2101n(CO)/mol123n(H2O)/mol5232(4)在830 ℃時(shí)，在2 L的密閉容器中加入4 mol CO(g)和6 mol H2O(g)達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率是__________。【練習(xí)2】在一固定容積的密閉容器中，保持一定溫度，在一定條件下進(jìn)行反應(yīng)：A(g)＋2B(g)3C(g)，已知加入1 mol A和3 mol B且達(dá)到平衡后生成了a mol C，請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?1)平衡時(shí)C在反應(yīng)混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)是__________________________________(用a表示)。(2)在相同實(shí)驗(yàn)條件下，若在同一容器中改為加入2 mol A和6 mol B，達(dá)到平衡后，C的物質(zhì)的量為______ mol(用字母a表示)。此時(shí)C在反應(yīng)混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)______(填“增大”、“減少”或“不變”)。(3)在相同實(shí)驗(yàn)條件下，若在同一容器中改為加入2 mol A和8 mol B，若要求平衡后C在反應(yīng)混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)不變，則還應(yīng)加入C________ mol。二、等效平衡在一定條件下（定溫、定容或定溫、定壓）只是開始加入情況不同的同一可逆反應(yīng)達(dá)平衡后，任何相同組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（體積、物質(zhì)的量、質(zhì)量）均相同，這樣的化學(xué)平衡互稱等效平衡。切記的是組分的百分?jǐn)?shù)相同，包括體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，而不僅僅是指濃度相同，因?yàn)橥唤M分百分?jǐn)?shù)相同時(shí)其濃度不一定相等。 定溫（T）、定容（V）條件下的等效平衡① 對(duì)于一般可逆反應(yīng)，在定T、V條件下，只改變起始加入情況，只要通過可逆反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)比換算成平衡式左右兩邊同一邊物質(zhì)的量與原平衡相同，則二平衡等效。（等同平衡：所有方面完全對(duì)應(yīng)相同）②
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