化学平衡中规律总结

-1-化学平衡中规律总结解决化学平衡中的一些问题，关键是建立等效平衡的模型。一、转化率：转化率（只针对反应物而言）：反应物的转化率＝反应物转化的物质的量（或体积、浓度）/反应物起始的物质的量（或体积、浓度）×100%（一）转化率与浓度的关系1、增大或减少某反应物浓度判断转化率的变化例1．在557℃时，密闭容器中进行下列反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。若CO起始浓度为2mol/L，水蒸气浓度为3mol/L，达到平衡时，测得CO2的浓度为1.2mol/L。求CO及H2O的转化率。例2．若将例1中，改成水蒸气浓度为6mol/L，而其他条件不变，达到平衡时，测得CO2的浓度为1.5mol/L。则CO转化率为，H2O的转化率为。例3．若将例1中，改成CO起始浓度为1mol/L，而其他条件不变，达到平衡时，测得CO2的浓度为0.75mol/L。则CO转化率为，H2O的转化率为。例4．若将例1中，改成CO起始浓度为2mol/L，水蒸气浓度为6mol/L，而其他条件不变，达到平衡时，测得CO2的浓度为2.4mol/L。则CO转化率为，H2O的转化率为。以上三小题转化率可归纳为CO+H2O(气)CO2+H2转化率CO%H2O%例1起始浓度mol/L230060%40%例2起始浓度mol/L260075%25%例3起始浓度mol/L130075%25%例4起始浓度mol/L460060%40%通过以上四题的计算可得出以下结论：1、增大某一反应物浓度可使其它反应物转化率增大，自身转化率下降；2、若容器体积不变，使其它反应物的浓度减小，则自身的转化率也下降。3、若容器体积不变，对于反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)，达到平衡后，按原比例同倍数的增加反应物A和B的量若a+bc+d，A、B的转化率均减小若a+bc+d，A、B的转化率均增大若a+b=c+d，A、B的转化率均不变由此可反映出反应物转化率的变化可能是化学平衡向正向移动的结果，也可能是化学平衡向逆向移动的结果。2、增大分解反应的反应物浓度判断转化率变化举例ΔV反应物的转化率（1）2NO2（g）N2O4（g）ΔV0增大（2）PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g）ΔV0减小（3）2HI（g）H2（g）+I2（g）ΔV=0不变例1：某恒温恒容的容器中，建立如下平衡：2NO2（g）N2O4（g），在相同条件下，若分别向容器中通入一定量的NO2气体或N2O4气体，重新达到平衡后，NO2的转化率（）A．都增大B．都减小C．前者增大后者减小D．前者减小后者增大解析：2NO2（g）N2O4（g）是气体体积减小的可逆反应。反应达到平衡后，无论向密闭容器中加入NO2还是N2O4气体，可视为加压，平衡都向右移动，达到新平衡时NO2-2-的转化率都增大。答案A例2：例一定温度下，将amolPCl5通入一个容积不变的反应器中，达到如下平衡：PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g），测得平衡混合气体压强为p1，此时再向反应器中通入amolPCl5，在温度不变的条件下再度达到平衡，测得压强为p2，下列判断正确的是（）A.2p1＞p2B.PCl5的转化率增大C.2p1＜p2D.PCl3%（体积含量）减少解析：PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g）是气体体积增大的可逆反应。如反应达到平衡后，再向密闭容器中加入PCl5，PCl3的物质的量会有增加，此时可视为加压，平衡向左移动，反应达到新的平衡时PCl5在平衡混合物中的百分含量也较原平衡时有所增加，但PCl5的转化率降低。答案A例3：2HI（g）H2（g）+I2（g）反应达到平衡后，再向固定密闭容器中加入HI，使c（HI）的浓度增大，HI平衡转化率。该反应为气体体积不变的可逆反应，反应达到平衡后，再向固定密闭容器中加入HI，使c（HI）的浓度增大，HI平衡转化率不变。对于气体体积不变的可逆反应，反应达到平衡后增加反应物，达到新的化学平衡时反应物的转化率不变。由以上三个例题可以总结为：恒温恒容的容器，当增大某物质的量时，可将浓度问题转换为压强问题，增大压强，平衡向气体体积缩小的方向移动，最后再判断转化率变化。（二）转化率与压强变化的关系改变压强，若平衡移动，则改变反应物的转化率；若不移动，反应物转化率不变．注：改变压强的实质是改变气体的浓度，压强的改变可以看作是实现浓度改变的特殊手段．（三）转化率与温度变化的关系温度变化，平衡移动，所以转化率改变．如对于N2＋3H22NH3ΔH0这一反应来说，升高温度，平衡逆向移动，N2和H2的转化率均降低．（四）转化率与催化剂的关系由于加入催化剂不能使化学平衡移动，所以不能改变反应物的转化率．（五）转化率与惰性气体的关系在平衡体系中，加入一种与此平衡不相关的气体。即“惰性气体”。对于可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)，（a+b≠c+d）1.恒温恒容条件下充入“惰性气体”，化学平衡不移动。因平衡体系的各组分浓度均未发生变化，故各反应物转化率不变。2.恒温恒压条件下充入“惰性气体”，化学平衡向气体体积增大的方向移动。因为此时容器容积必然增大，相当于对反应体系减压，继而可判断指定物质的转化率变化。二、混合气体平均相对分子质量混合气体平均相对分子质量（M）=m（总）/n（总）（1）对于反应：aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g），因为m（平）=m（始），所以：1．若n（反应物）=n（生成物），则M（平）=M（始），平均相对分子质量不变；2．若n（反应物）＜n（生成物），则M（平）＜M（始），平均相对分子质量减小；3．若n（反应物）＞n（生成物），则M（平）＞M（始），平均相对分子质量增大．（2）体系中若有固体或液体，当气体的物质的量不变时，据上式判断；当气体的物质的量改变时，则须根据混合气体中各组分气体体积比计算。三、混合气体密度1．密度（ρ）=混合气体总质量（m）／容器容积（V），-3-所以，当质量或体积中有一个量发生变化时，密度就会发生改变．2．当浓度或压强改变时，混合气体的质量或体积就会发生改变，则ρ改变．3．仅是温度发生变化时，不管化学平衡如何移动，混合气体的质量和体积均不会改变，所以密度ρ不发生变化．四、在平衡体系中，加入一种与此平衡不相关的气体(惰性气体)1．体积不变时，平衡体系中各组分浓度不变，平衡不移动．2．压强不变时，体积增大，各组分浓度变小，对反应前后气体分子数不变的可逆反应，化学平衡不移动；对反应前后气体分子数可变的可逆反应，化学平衡向气体体积增大方向移动．如：T、p一定，向2SO2＋O22SO3（g）体系中充入一定量N2，则平衡逆向移动．【练习】1、在一容积可变的密闭容器中，通入1molX和3molY，在一定条件下发生如下反应：X(g)+3Y(g)2Z(g)，到达平衡后，Y的转化率为a%，然后再向容器中通入2molZ，保持在恒温恒压下反应，当达到新的平衡时，Y的转化率为b%。则a与b的关系是（）A．a＝bB．a＞bC．a＜bD．不能确定2、两个体积相同的密闭容器A、B，在A中充入SO2和O2各1mol，在B中充入SO2和O2各2mol，加热到相同温度，有如下反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，对此反应，下述不正确的是（）A．反应速率B＞AB．SO2的转化率B＞AC．平衡时各组分含量B=AD．平衡时容器的压强B＞A3、一定量混合气体在密闭容器中发生如下反应：xA(气)+yB(气)nC(气)，达到平衡后，测得A气体的浓度为0.5mol/L。保持温度不变将容器的容积扩大1倍，再达平衡时，测得A气体的浓度为0.3mol/L，则下列叙述中正确的是（）A、x+ynB、该化学平衡向右移动C、B的转化率增大D、C的体积分数减小4、一定温度下，在一个体积可变的密闭容器中加入2molH2和2molN2，建立如下平衡：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)相同条件下，若向容器中再通入1molH2和，1molN2又达到平衡．则下列说法正确的是（）A．NH3的百分含量不变B．N2的体积分数增大C．N2的转化率增大D．NH3的百分含量增大5、某温度下的密闭容器中发生如下反应：2M(g)+N(g)2E（g），若开始时只充入2molE(g),达平衡时，混合气体的压强比起始时增大了20%；若开始时只充入2molM和1molN的混合气体，则达平衡时M的转化率为（）A．20%B.40%C.60%D.80%6、PCl5PCl3+Cl2反应达到平衡后，再向密闭容器中加入PCl5，达到平衡后，PCl3的物质的量会，（填“增加”还是“减少”）但是反应达到新的平衡时PCl5物质的量会，（填“增加”还是“减少”）PCl5的转化率（填增大还是减小），PCl5在平衡混合物中的百分含量较原平衡时，（填“增加”还是“减少”）7、2HIH2+I2反应达到平衡后，再向密闭容器中加入HI，HI的平衡转化率。H2的物质的量，I2的物质的量。【参考答案】1、A2、C3、D4、A5、C6、增加、增加、减小，增加7、不变，增加，增加【高考真题】10、（2013·广西理综·7）反应X(g)＋Y(g)2Z(g)；H＜0，达到平衡时，下列说法正确的是-4-A.减小容器体积，平衡向右移动B.加入催化剂，Z的产率增大C.增大c(X)，X的转化率增大D.降低温度，Y的转化率增大【答案】D【解析】该反应为前后体积不变的反应，因此改变压强对该反应无影响，A项错误；催化剂只能降低反应的活化能，增大反应速率，但不能改变平衡状态，产率不变，因此B项错误；增大一种反应物会增大另一反应物的转化率，本身的转化率是下降的，C项错误；减低温度后，平衡向着放热方向移动，即向右移动，因此Y的转化率增大，D项正确。4.（2013·安徽理综·11）一定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO。MgSO3(s)+CO(g)MgO(s)+CO2(g)+SO2(g)△H0该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后，若仅改变图中横坐标x的值，重新达到平衡后，纵坐标y随x变化趋势合理的是选项xyA温度容器内混合气体的密度BCO的物质的量CO2与CO的物质的量之比CSO2的浓度平衡常数KDMgSO4的质量（忽略体积）CO的转化率【答案】A【解析】该反应为正方向体积增加且吸热。A、升高温度，平衡正向移动，气体的质量增加，密度增大，正确；B、增加CO的量，平衡正向移动，但压强增大，转化的量，没有上一平衡多，故比值减小，错误；C、平衡常数只与温度有关，错误；D因MgSO4为固体，增加其量，对CO的转化率等相关问题。6.（2013·重庆理综·13）将E和F加入密闭容器中,在一定条件下发生反应：E(g)＋F(s)2G(g)。忽略固体体积，平衡时G的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示。压强/MPa体积分数/%温度/℃1.02.03.081054.0ab915c75.0d1000ef83.0①b＜f②915℃，2.0MPa时E的转化率为60%③该反应的ΔS＞0④K(1000℃)＞K(810℃)上述①～④中正确的有()A．4个B．3个C．2个D．1个解析：利用图表分析考察平衡原理。a与b、c与d、e与f之间是压强问题，随着压强增大，平衡逆向移动，G的体积分数减小，ba；c75%，e83%；c、e是温度问题，随着温度升高，G的体积分数增大，所以正反应是一个吸热反应，所以，K(1000℃)K(810℃)；f的温度比b的高，压强比b的小，所以fb。而②，可以令F为1mol，转化率为α，则有2α/1+α=75%，α=75%，正确。该反应是一个气体分子式增大的反应，属于熵增反应，所以③正确。选择A。8.（2013·江苏化学·15）一定条件下存在反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，其正反应放热。现有三个相同的2L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器I、II、III，在I中充入1molCO和1molH2O，在II中充入1molCO2和1molH2，在III中充入2molCO和2molH2O，700℃条件下开始反应。达到平衡时，下列说法