《化学平衡》典型例题解析

起始时n（O2）/mol平衡时N2O5%0ncbaT2T1《热化学、化学平衡》典型例题解析【例1】某科研小组欲研究在其他条件不变的情况下，改变起始氧气的物质的量对合成新型硝化剂反应4NO2（g）+O2（g）2N2O5（g）ΔH0的影响。图像见下图。（1）图像中T1和T2的关系是（填“”、“”或“=”）；（2）比较a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物NO2的转化率最大的是（填字母）；（3）若容器体积为1L，n=1mol，NO2的转化率为50%，则此条件下（T2），反应的平衡常数K=。【解析】(1)【解题方法】“定一议二”“定一”：O2的起始量“议二”：随着温度的变化，N2O5%的变化（Ⅰ）图像信息：T1→T2，N2O5%升高（联系点）．．．．。（Ⅱ）平衡移动原理：ΔH0，正反应是放热反应。所以，降低温度，平衡正向移动，N2O5%升高（联系点．．．）。【结论】T1→T2是降温过程，即T1T2。（2）在T2的温度下，状态a→状态b，增加O2的起始量，平衡正向移动，NO2的转化率升高；同理，状态b→状态c，NO2的转化率升高。故，a、b、c三点中，c点NO2的转化率最高。（3）“n=1mol时，平衡时N2O5%最高”条件：在该容器内，NO2和O2反应建立平衡。平衡时N2O5%什么时候最高呢？我们知道，开始时，NO2%最高，达到100%，随着O2的通入越来越多，平衡时NO2%越来越小，最后约为0；开始时，O2%为0，随着O2的通入越来越多，平衡时O2%越来越大，最后约为100%；N2O5%最初为0，最后也约为0。可见，无论O2过量，还是NO2过量，平衡时N2O5%都不会达到最大值。只有当二者恰好完全反应时，平衡体系中．．．．．．．．．．．．．N．2．O．5．%．最高．．。综上所述，n=1mol，恰好反应时，n(NO2)=4mol.【答案】（1）；（2）c；（3）0.125或1/8.【例2】已知0.1mol/L的醋酸溶液中存在电离平衡：CH3COOHCH3COO-+H+。要使溶液中的值增大，可以采取的措施是（）A.加少量烧碱B.升高温度C.加少量冰醋酸D.加CH3COONa固体【解析】①A项要从总趋势上分析：A项加入烧碱（即NaOH)与H+反应，c(H+)减小，平衡虽然向右移动，也只是“减弱”c(H+)的减小；②C项加入冰醋酸（即CH3COOH),平衡向右移动，c(CH3COO-)增大，平衡常数Kc(H+c(CH3COOH·c(CH3COO-c(H+c(CH3COOH不变，故减小。③加入CH3COONa固体，平衡向左移动，c(H+)减小，而c(CH3COOH)增大,故比值减小。【答案】B。【例3】某反应A+B=C+D在低温下不能自发进行，在高温下能自发进行，对该反应过程ΔH、ΔS的判断正确的是（）A.ΔH0、ΔS0B.ΔH0、ΔS0C.ΔH0、ΔS0D.ΔH0、ΔS0【解析】反应能否自发进行要依据公式ΔG=ΔH-TΔS进行分析。其中T为绝对温度，永远大于0，单位是K（开尔文）。【规律】①ΔG0，反应自发进行；②ΔG0，反应不能自发进行。（Ⅰ）ΔH0、ΔS0时，必有ΔG0，即熵增的放热反应在任意温度下可以自发进行。（Ⅱ）ΔH0、ΔS0时，必有ΔG0，即熵减的吸热反应在任意温度下都不能自发进行。ΔH0、ΔS0或ΔH0、ΔS0时，ΔG的正负不确定，与T有密切关系。我们可以算出临界温度T0：ΔH-T0ΔS=0。（Ⅲ）ΔH0、ΔS0时，先求出T0，由于ΔH0，为放热反应，我们知道“高温有利于吸热反应”，而“低温有利于放热反应”，那么，当温度低于T0时，该反应可以自发进行。还有一种理解：ΔS0，-TΔS必为正值，当TT0时，才有ΔG0。即低于临界温度T0时，放热反应可以自发进行。（Ⅳ）ΔH0、ΔS0时，同样先求出T0，TT0时，ΔG0。即高于临界温度T0时，吸热反应可以自发进行。综上所述，在高温下可以自发进行，在低温下不可自发进行，必为吸热反应，而且熵是增大的。即ΔH0、ΔS0。【答案】B。【例4】用NH3催化还原NOX还可以消除氮氧化物的污染。例如4NH3(g)+3O2(g)==2N2(g)+6H2O(g)；△H1=akJ·mol-1N2(g)+O2(g)==2NO(g)；△H2=bkJ/mol。若1molNH3还原NO至N2，则该反应过程中的反应热△H3=kJ/mol（用含a、b的式子表示）【解析】先写出氧化还原反应的方程式：4NH3+6NO=5N2+6H2O然后找合并条件方程式的方法：条件方程式①4NH3(g)+3O2(g)==2N2(g)+6H2O(g)；△H1=akJ·mol-1条件方程式②N2(g)+O2(g)==2NO(g)；△H2=bkJ/mol第一步：在总反应式中找出条件方程式内只出现一次的物质；第二步：研究条件方程式内只出现一次的物质与总反应式中它的位置左右关系，同侧（NH3同侧）该条件方程式取“+”；异侧（NO异侧）取“—”；第三步：确定条件方程式的系数；（条件方程式②的系数为3）第四步：条件方程式如何加合，焓变就如何加合。由①—②×3得ΔH=ΔH1-3ΔH2=a-3bkJ/mol【答案】1/4（a-3b)。（题目要求的是1molNH3！）c(H+c(CH3COOH