“三段式法”解化学平衡计算.doc

“三段式法”解化学平衡计算

在化学平衡的计算中，常常要计算反应物的转化率、各组分的转化浓度、转化的物质的量、平衡浓度、平衡时物质的量等。若在反应方程式下用“三段式”列出各物质的开始、转化、平衡的量，能理顺关系，找出已知与未知的关系，对正确分析和解决问题有很大帮助。
[例1] 在一定条件下已测得反应2CO2====2CO+O2
其平衡体系的平均相对分子质量为M，则在此条件下二氧化碳的分解率为 。
[分析] 假设起始二氧化碳的物质的量为2mol，分解率为x
2 CO2 ====2 CO + O2
开始物质的量 2mol 0 0
转化的物质的量 2x 2x x
平衡物质的量 2—2x 2x x
根据质量守恒定律，反应前后气体的总质量为88g，反应后气体的总的物质的量为
（2—2x）+2x+ =2—x
由摩尔质量的定义得
M=88g/（2—x）mol
所以 x=（88—2M）/M
[例2] 把3molA和2.5molB混合，充入2L密闭容器中，发生下列反应：
3A（g）+B（g）===xC（g）+2D（g）
经5秒钟反应达到平衡，生成1D，并测得C的平均反应速率为0.1mol·L-1·s-1，则此反应中B的转化率为 ，C的化学计量数x为 ，A的平衡浓度为 。
[分析] 在反应方程式下用“三段式”列出各物质的开始、转化、平衡的量
3A（g）+B（g）===xC（g）+2D（g）
开始物质的量 3mol 2.5mol 0 0
转化的物质的量 1.5mol 0.5 mol 1mol
反应速率 0.1mol·L-1·s-1
平衡时物质的量 1.5mol 2 mol 1mol 1 mol
由D的生成量，根据方程式可计算出A、B的转化量分别为1.5mol 、0.5mol。
所以，B的转化率为0.5/2.5=20%。
由题意，D的反应速率为 1mol/（2L·5s）=0.1mol·L-1·s-1
根据C、D的平均反应速率之比等于化学计量数比，可得x=2。
根据平衡时A的物质的量，A的平衡浓度为1.5mol/2L=0.75mol/L。
[例3] 在一定条件下，将N2、H2混合气体100mL通人密闭容器内，达到平衡时，容器内的压强比反应前减小1/5，有测得此时混合气体的平均相对分子质量为9。试求：
⑴原混合气中N2、H2各多少毫升？
⑵H2的转化率是多少？
[分析] 根据N2与H2反应的特点，4体积反应生成2体积，总体积减少2体积，减少的体积等于生成的氨的体积。根据阿伏加德罗定律，反应前后压强比等于体积比，压强减少1/5，体积减少100mL的1/5，即减少20mL。
设开始N2、H2的体积分别为a、b，在反应方程式下用“三段式”列出各物质的开始、转化、平衡的量
N2 + 3H2 === 2NH3
开始 a b 0
转化 x 3x 2x
平衡 a—x b—3x 2x
依题意有
100
100—2x
= 4/5

x=10mL
又体积与物质的量成正比。所以有：
①a+b=100
28a+2b
100—2x
=9

②

解①②得：
a=20mL，b=80mL 。 即开始N2、H2的体积分别为20mL、80mL。
30
80
×100%=37.5%
氢气的转化率为

以上几例可以看出，只要用“三段式”理顺反应过程中的各物质的各量间的关系，复杂的问题就能迎刃而解。
第2页