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等效平衡解题技巧 Word版含答案


化学:等效平衡解题技巧
(I 类)同 T、V,△ V≠0,建立等效平衡的条件是:反应物投料量相当。 1. 在一定温度下,把 4molA 气体和 5molB 气体通入一定容积的密闭容器里,发生以下反应: 4A(g)+5B(g) 4C(g)+6D(g) 当此反应进行到一定程度时, 反应混合物就处于化学平衡状 态。在该容器中,维持温度不变,令 a、b、c、d 分别代表初始加入

A、B、C、D 的物质的 量(mol) ,如果 a、b、c、d 取不同的数值,它们必须满足一定关系,才能保证达到平衡时, 反应混合物中几种 物质的体积分数仍跟上述平衡时完全相同,请填写下列空白: (1)若 a=0,b=0,则 c= (2)若 a=1,则 c= 个只含 b 和 c) 2. 某温度下,在 1L 的密闭容器中加入 1molN2、3molH2,使反应 N2+3H2 测 得平衡混合气体中 N2、3H2、NH3 分别为 0.6mol、1.8mol、0.8mol,维持温度和容器体积不变, 令 x、y、z 代表初始加入的 N2、H2、NH3 的物质的量(mol) 。如果 x、y、z 取不同的数值,它们 必 须满足一定的相互关系,才能保证达到平衡时,反应混合物中三种气体的物质的量仍跟上述 平衡 时完全相同。请填写下列空白: (1)若 x=0,y=0,则 z= (2)若 x=0.75,则 y= 。 ,z= 。 。 2NH3 达到平衡, ,d= ,d= 。 。

(3)a、b、c、d 取值必须满足的一般条件是(请用方程式表示,其中一个只含 a 和 c,另一

(3)x、y、z 应满足的一般条件是(用含 x、y、z 的关系式表示)

3. 在一定温度下, 把 2molSO2 和 1molO2 通入一个一定容积的密闭容器里, 发生如下反应: 2SO2 +O2 b、 c 取不同的数值,它们必须满足一定的关系,才能保证达到平衡时,反应混合物中三种气体的 百 分含量仍跟上述平衡时完全相同,请填写下列空白: (1)若 a=0,b=0,则 c= (2)若 a=0.5 则 b= 个只含 b 和 c) : ,c= 。 。 。 2SO3, 当此反应进行到一定程度时, 反应混合物就处于化学平衡状态。 现在该容器中, 维持温度不变,令 a、b、c 分别代表初始加入的 SO2、O2 和 SO3 的物质的量(mol) 。如果 a、

(3)a、b、c 取值必须满足的一般条件是(请用两个方程式表示,其中一个只含 a 和 c,另一

(II)同 T、V,△V=0, 建立等效平衡的条件是:反应物投料比相当。 1. 在一固定体积的密闭容器中,保持一定条件下发生如下反应:X(g)+2Y(g) 3Z(g),已知加

入 1molX 和 3molY,达到平衡时生成 amolZ。 (1)在相同实验条件下,若加入 2molX 和 6molY,达到平衡时,生成的 Z 的物质的量为 mol。 (2)在相同实验条件下,若在同一个容器中改为加入 2molX 和 8molY,若要求在达到平衡时 混 合气体中 Z 的体积分数不变,则还需加入 Z molZ, 才能使达到平衡时混合气体中 Z 为 0.9amol。 2. 在一个固定体积的密闭容器中,保持一定温度,进行以下反应:H2(g)+Br2(g) 2HBr(g), 已知加入 1 mol H2 和 2 mol Br2 时,达到平衡后生成 a mol HBr(见下表的“已知”项),在相同 条件下,且保持平衡时各组分的含量不变,对下列编号(1)~(3)的状态,填写表中的空白。 编号 已知 (1) (2) (3) m n(n≥2m) 起始状态(mol) H2 1 2 Br2 2 4 HBr 0 0 1 0.5 a 平衡时 HBr(g) 物质的量(mol) a mol。 molY 和 (3)在相同实验条件下,若在同一个容器中改为加入 0.5molX,则还需加入

3. 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 如 下 反 应 A(g)+2B(g) 3C(g),已知起始时加入 1molA(g)和 3mol B(g),达平衡后,生成 amol C(g)。 (1)当反应达到平衡时,C(g)在反应混合气中的体积分数为___________(用字母 a 表示)。 (2)相同实验条件下,若在同一容器中改为开始加入 2molA 和 6mol B,达平衡时 C 的物质 的量_______mol(用字母 a 表示)。 此时 C 在反应混合物中的体积分数为_____________ (填 “增 大” 、 “减少” 、或“不变” ) 。 (3)相同实验条件下,若在同一容器中改为开始时加入 2molA 和 8mol B,达平衡时,要求 C 在混合物中体积分数与(2)相同,则开始时还需加入___________mol C。 (4)若同一容器中加入 nmolA 和 3nmol B,则平衡时 C 的物质的量为 m mol。若改变实验条 件,可以使 C 的物质的量在 m-2m 间变化,则 n 与 m 的关系是__________________(用字母 关系表示)。 (III)同 T、P,对于任意可逆反应,建立等效平衡的条件是:相同反应物的投料比相等。 1. 如图所示, 在一定温度下, 把 2 体积 N2 和 6 体积 H2 通入一个带有活塞的容积可变的容器中, 活塞的一端与大气相通,容器中发生以下反应: N 2 ? 3H 2

2NH 3 (正反应放热) ,若反应

达到平衡后,测得混合气体的体积为 7 体积。据此回答下列问题:

N2 2 体积 H2 6 体积
(1)保持上述反应温度不变,设 a、b、c 分别代表初始加入的 N2、H2 和 NH3 的体积,如果反

应达到平衡后混合气体中各气体的体积分数仍与上述平衡相同,那么: ①若 a=1,c=2,则 b=_________。在此情况下,反应起始时将向_________(填“正”或“逆” ) 反应方向进行。 ②若需规定起始时反应向逆反应方向进行,则 c 的取值范围是_________。 (2)在上述装置中,若需控制平衡后混合气体为 6.5 体积,则可采取的措施是_________,原 因是_________。 C(g) 2. 恒温、恒压下,在一个容积可变的容器中发生如下反应: A(g) ? B(g) (1)若开始时放入 1mol A 和 1mol B,达到平衡后,生成 a mol C,这时 A 的物质的量为_____ mol。 (2)若开始时放入 3mol A 和 3mol B,达到平衡后,生成 C 的物质的量为_________mol。 (3)若开始时放入 x mol A、2mol B 和 1mol C,达到平衡后,A 和 C 的物质的量分别为 y mol 和 3a mol,则 x=________,y=________。平衡时,B 的物质的量________(填编号) 。 (甲)大于 2mol (乙)等于 2mol (丙)小于 2mol (丁)可能大于、等于或小于 2mol (4)若在(3)的平衡混合物中再加入 3mol C,待再次达到平衡后,C 的物质的量分数是____。 (二)若维持温度不变,在一个与(一)反应前起始体积相同,且容积固定的容器中发 生上述反应。 (5)开始时放入 1mol A 和 1mol B 到达平衡后生成 b mol C。将 b 与(1)小题中的 a 进 行比较__________(填编号) 。作出此判断的理由是____________。 (甲)a>b(乙)a<b(丙)a=b(丁)不能比较 a 和 b 的大小 3. 在恒温恒压下,向可变容积的密闭容器中充入 1 mol N2 和 3 mol H2 进行反应,测得平衡时 N2、H2、NH3 的物质的量为 m、n、g ( mol),如果温度、压强不变,只改改变初始物质的物质 的量,而要求 m、n、g 都维持不变,则加入 N2、H2、NH3 的物质的量用 x、y、z (mol)表示时 应满足条件。 (1) 若 x = 0 y = 0 则 z = (2) 若 x = 0.75 y = z= (3) 要求 m、n、g 都维持不变,x、y、z 应满足的一般条件是(用含 x、y、z 的两个方程式表 示) (4) 若维持各组分含量不变,则加入 N2、H2、NH3 的物质的量用 x、y、z (mol)表示时应满足条 件是 。

化学等效平衡解题技巧答案 (I 类)同 T、V,△ V≠0,建立等效平衡的条件是:反应物投料量相当。 1. 解析: (1)c= 4 ,d= 6 。 (2)c= 3 ,d= 4.5 。 (3)a+c=2, b+5c/4=5 2. 【解析】 (1)加入 2molNH3,完全分解即为 1molN2、3molH2,所以与原平衡等效。 (2)欲与原平衡等效,将 NH3 完全分解后容器中应为 1molN2、3molH2,现 N2 为 0.75mol,则

还须 0.25mol,根据方程式可用 0.5molNH3 提供,0.5molNH3 分解还产生 0.75 molH2,则 H2 起 始时应加 3mol-0.75mol=2.25mol。 (3) 将 zmolNH3 完全分解后, 可得

x 3z mol N2、 molH2, 与起始时加入的量之和必须是 1molN2 z 2 3z ? 1, y ? ?3 2、3molH2 才与已知平衡等效。即 x ? 2 2 z 3z ?3 【答案】 (1)2mol (2)y=2.25mol、z=0.5mol (3) x ? ? 1 , y ? 2 2
3. 【解析】 在一定温度下,对于平衡体系 据此可得出第(1)问的答案为 c=2。 第(2) 、 (3)问可以通过一次计算来得到解答设反应在题设条件下(2molSO2 和 1molO2 的混 合物) ,反应一段时间后生成的 SO3 的物质的量为 xmol,则有 2SO2 + O2 起始物质的量(mol) 2 一段时间后物质的量(mol)2-x 题设的化学平衡状态完全相同。 由上面三式消去 x 可得: a+c=2,2b+c=2,这就是第(3)问的解。 将 a=0.5 代入上式可得 b=0.25,c=1.5,这就是第(2)问的解。 【答案】 (1)2 (2)0.25 1.5 (3)a+c=2,2b+c=2 2SO3 1 0 x 2SO2+O2 2SO3 来说,无论是从 2molSO2 和 1molO2 的混合物开始反应, 还是从 2molSO3 开始反应, 都将达到完全相同的化学平衡状态,

x 依题意,若令 a=2-x,b=1- ,c=x,则以此为起始反应物的任一组反应达平衡时,都能与 2

x 1- 2

(II)同 T、V,△V=0, 建立等效平衡的条件是:反应物投料比相当。 1. 解析: “平衡不因压强的改变而移动”是此题一个很重要的已知条件。 H2(g)+Br(g) 2HBr(g) ~ n 平(HBr)

(m+0.5x)∶(n+0.5x)∶y=1∶2∶a 解之,x=2(n-2m),y=(n-m)a。 答案:(1)2a (2)0 0.5 (3)2(n-2m) (n-m)a 2. 解析: (1) 、 2a mol。 (2) 、 6 mol。 (3) 、 1.9 molY 和 1.2 molZ 3.(1)_____a/4____(2)___2a___mol __不变____(3)__6___mol C。

(4)则 n 与 m 的关系是__________________(用字母关系表示)。 (III)同 T、P,对于任意可逆反应,建立等效平衡的条件是:相同反应物的投料比相等。 1. 解析: (1)①化学反应: N 2 ? 3H 2 衡状态等效,只要起始时

2NH 3 在定温、定压下进行,要使平衡状态与原平

V( N 2 ) 2 ? 就可以达到。已知起始时各物质的体积分别为 1 体积 N2、 V( H 2 ) 6

b 体积 H2 和 2 体积 NH 3 。根据“等价转换”法,将 2 体积 NH 3 通过反应的化学计量数之比换 算成 N 2 和 H 2 的体积,则相当于起始时有(1+1)体积 N 2 和(b+3)体积 H 2 ,它们的比值为

1?1 2 ? ,解得 b=3。 b?3 6
因反应前混合气体为 8 体积,反应后混合气体为 7 体积,体积差为 1 体积,由差量法可 解出平衡时 NH 3 为 1 体积;而在起始时, NH 3 的体积为 c=2 体积,比平衡状态时大,为达到 同一平衡状态, NH 3 的体积必须减小,所以平衡逆向移动。 ②若需让反应逆向进行,由上述①所求出的平衡时 NH 3 的体积为 1 可知, NH 3 的体积必 须大于 1,最大值则为 2 体积 N 2 和 6 体积 H 2 完全反应时产生的 NH 3 的体积,即为 4 体积, 则1 ? c ? 2 。 (2)由 6.5<7 可知,上述平衡应向体积缩小的方向移动,亦即向放热方向移动,所以采 取降温措施。 C(g) 知,反应达平衡后,若有 a mol C 生成, 2. 解析: (一) (1)由反应 A(g) ? B(g) 则必有 a mol A 物质消耗,此时剩余 A 的物质的量为(1-a)mol。 (2)在恒温、恒压下,若投放 3mol A 和 3mol B,则所占有的体积为(1)中的 3 倍。由 于 A、B 的投放比例与(1)相同,故平衡时与(1)等效,而 C 的物质的量为 3a mol。 (3)由于达到平衡时 C 的物质的量为 3a mol,故此平衡状态与(2)完全相同。若把 C 的物质的量完全转化为 A 和 B,A、B 的物质的量应与(2)完全相等。 A(g) ? B(g) C(g) 起始(mol) : 将 C 转化为 A、B(mol) : 平衡时(mol) : 据题意有: x x+1 y 2 2+1 3-3a 1 0 3a

y 1 x ?1 1 ? ,解得 x ? 2 ; ? ,解得 y=3-3a。 3 ? 3a 1 2 ?1 1

通过上述可知,平衡时 B 的物质的量为(3-3a)mol,由于该反应起始时投放的物质为 A、 B、C 均有,即从中间状态开始达到平衡,故平衡可能向左、向右或不移动,也即 3a 可能大于、 3a ? 1 ) 小于或等于 1(不移动时, 3 ? 3a ? 2, ,故(3)中 B 的物质的量应为(丁) 。 (4)在(3)的平衡中,再加入 3mol C,所达到的平衡状态与(1) 、 (2) 、 (3)皆为等效 状态,通过(1)可求出 C 的物质的量分数为

a mol a ? ,也就是 (1 ? a )mol ? (1 ? a )mol ? a mol 2 ? a

在(3)的平衡状态时 C 的物质的量分数。 (二) (5)因此时容器的容积不变,而(1)中容器的容积缩小, (5)小题中容器相当于 在(1)的基础上减压,则平衡逆向移动,故反应达到平衡后 a>b,即应填(甲) 。 3. 解: N2 + 3 H 2 ≒ 2 N H 3 初1: 1 3 0 极限转化 0 0 2 ∴ x=0 y=0 则 z= 2 初 2: 0.75 3-0.25×3 0.25×2 ∴ x = 0.75 y = 2.25 z = 0.5

(3)

N2 + 3 H 2 ≒ 2 N H 3 初1: 1 3 0 平1: m n g 初2: x y z 等效于 x+z/2 y+3z/2 0 (极限转化) 平2: m n g ∴ 两平衡为等同平衡 ∴ x+z/2 = 1 y+3z/2 = 3 (4) N2 + 3 H2 ≒ 2 N H3 初1: 1 3 0 平 1 :???????????? 初2: x y z 等效于 x+z/2 y+3z/2 0 (极限转化) 平 2 :???????????? 现要求维持各组分含量不变 ∴ 两平衡为等效平衡 ∴ (x+z/2) : (y+3z/2)= 1 :3 ∴ x :y = 1 :3 此时,与 z 量无关,平衡时各组分含量对应相等, 各组分的物质的量不一定分别为 m、n、g, 是 m、n、g 的相同的倍数。 依上述分析,解决等效平衡问题 aA +bB ≒ cC + dD (A、B、C、D 均为气体)主要分清:

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