高三化学总复习-专题攻略-之化学反应速率和化学平衡下三-化学平衡计算含解析.doc

化学平衡计算
【高考预测】
（★★★）理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行平衡转化率的计算。 

1．（2014山东）（17分）研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO2（g）+NaCl（s）NaNO3（s）+ClNO（g） K1 ∆H < 0 （I）
2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g） K2 ∆H < 0 （II）
（1）4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g）的平衡常数K= （用K1、K2表示）。
（2）为研究不同条件对反应（II）的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2，10min时反应（II）达到平衡。测得10min内v（ClNO）=7.5×10-3mol•L-1•min-1，则平衡后n（Cl2）= mol，NO的转化率а1= 。其它条件保持不变，反应（II）在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率
а2 а1（填“>”“<”或“=”），平衡常数K2 （填“增大”“减小”或“不变”。若要使K2减小，可采用的措施是 。
（3）实验室可用NaOH溶液吸收NO2，反应为2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。含0.2mol NaOH的水
溶液与0.2mol NO2恰好完全反应得1L溶液A，溶液B为0.1mol•L‾1的CH3COONa溶液，则两溶液中c（NO3‾）、c（NO2-）和c（CH3COO‾）由大到小的顺序为 。（已知HNO2的电离常数Ka=7.1×10-4mol•L‾1，CH3COOH的电离常数K a=1.7×10-5mol•L‾1，可使溶液A和溶液B的pH相等的方法是 。
a．向溶液A中加适量水 b.向溶液A中加适量NaOH
c．向溶液B中加适量水 d..向溶液B中加适量NaOH
【答案】（1）K12/ K2（2）2.5×10-2；75%；>；不变；升高温度（3）c(NO3‾) > c(NO2-) > c(CH3COO‾)；b、c
【解析】（1）设已知的两个反应为①②，则4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g）
可由2×①—②，则K= K12/ K2
（2）转化的n（Cl2）=1/2×7.5×10-3mol•L-1•min-1×2L×10min=7.5×10-2，则平衡后n（Cl2）
=0.1mol—7.5×10-2=2.5×10-2；转化的n（NO）=7.5×10-3mol•L-1•min-1×2L×10min=0.15mol，则NO的转化率а1=0.15mol÷0.2mol×100%=75%；其它条件保持不变，反应（II）在恒压条件下进行，则反应（II）的压强大于反应（I）的压强，则平衡更有利于向右移动，所以平衡时NO的转化率а2 >а1；因为温度不变，所以平衡常数不变；反应（II）∆H < 0，为放热反应，所以升高温度，平衡向左移动，K2减小。
（3）根据越弱越水解的规律，CH3COO‾水解程度大于NO2-的水解程度，所以离子浓度 由大到小的顺序为：c(NO3‾) > c(NO2-) > c(CH3COO‾)；因为CH3COO‾水解程度大于NO2-的水解程度，所以溶液A的pH小于溶液B，向溶液A中加适量NaOH，溶液A的pH增大，向溶液B中加适量水，溶液B的pH减小，故b、c正确。
【典例探究】
1、X、Y、Z为三种气体，把a mol X和b mol Y充入一密闭容器中，发生反应X + 2Y 2Z，达到平衡时，若它们的物质的量满足：n（X）+ n（Y）= n（Z），则Y的转化率为（ ）
A. B.
C. D.
2．某温度下，H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)的平衡常数K＝9/4。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始浓度如表所示。
起始浓度
甲
乙
丙
c(H2)/mol·L－1
0.010
0.020
0.020
c(CO2)/mol·L－1
0.010
0.010
0.020

下列判断不正确的是(　　)
A．平衡时，乙中H2的转化率大于60%
B．平衡时，甲中和丙中H2的转化率是60%
C．平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.008 mol/L
D．反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢

【知识梳理】
一. 有关化学平衡的基本计算
1. 物质浓度的变化关系
反应物：平衡浓度＝起始浓度-转化浓度
生成物：平衡浓度＝起始浓度+转化浓度
其中，各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的计量数之比。
2. 反应的转化率(α)：α＝
×100％
3. 在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论：
恒温、恒容时： ；恒温、恒压时：n1/n2=V1/V2
4. 计算模式（“三段式”）
浓度(或物质的量) aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)
起始 m n 0 0
转化 ax bx cx dx
平衡 m-ax n-bx cx dx
A的转化率：α(A)=（ax/m）×100％
C的物质的量分数：ω(C)＝
×100％

二. 化学平衡常数（浓度平衡常数）
1. 化学平衡常数的数学表达式

2. 化学平衡常数表示的意义
平衡常数数值的大小可以反映可逆反应进行的程度大小，K值越大，反应进行越完全，反应物转化率越高，反之则越低。
3. 化学平衡常数只与温度有关。
4. 书写平衡常数关系式的规则
⑴ 同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数。平衡常数及单位必须与反应方程式的表示一一对应。　
⑵ 如果反应中有固体或纯液体参加，它们的浓度不应写在平衡关系式中，因为它们的浓度是固定不变的，化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。
⑶ 稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中。
如：下列可逆反应的浓度平衡常数的数学表达式
CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)
Kc=[CO2]
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
Kc=[CO][H2O]/([CO2][H2]
Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+
Kc=[CrO42-]2[H+]2/[Cr2O72-]
⑷ 在某温度下，某时刻反应是否达平衡，可用该时刻产物的浓度商Qc与Kc比较大小来判断。
当Qc>kc，υ(正)<υ(逆),未达平衡，反应逆向进行；
当Qc<kc，υ(正)>υ(逆),未达平衡，反应正向进行；
当Qc=kc，υ(正)=υ(逆),达到平衡，平衡不移动。

3．放热反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)在温度T1时达到平衡，c1(CO)＝c1(H2O)＝1.0 mol/L，其平衡常数为K1。升高反应体系的温度至T2时，反应物的平衡浓度分别为c2(CO)和 c2(H2O)，平衡常数为K2，则(　　)
A．K2和K1的单位均为mol/L
B．K2＞K1
C．c2(CO)＝c2(H2O)
D．c1(CO)＞c2(CO)
4．已知FeCl3溶液与KSCN溶液混合后发生反应FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl，达到平衡后，改变条件，则下列说法正确的是(　　)
A．向溶液中加入少许KCl固体，溶液颜色变浅
B．升高温度，平衡一定发生移动
C．加入少许KCl固体或者加入少许FeCl3固体平衡常数均发生变化，且变化方向相反
D．平衡常数表达式为K＝
5． 25 ℃时，在含有Pb2＋、Sn2＋的某溶液中，加入过量金属锡(Sn)，发生反应：Sn(s)＋Pb2＋(aq) Sn2＋(aq)＋Pb(s)，体系中c(Pb2＋)和c(Sn2＋)变化关系如图所示。下列判断正确的是(　　)

A．往平衡体系中加入金属铅后，c(Pb2＋)增大
B．往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后，c(Pb2＋)变小
C．升高温度，平衡体系中c(Pb2＋)增大，说明该反应ΔH>0
D．25 ℃时，该反应的平衡常数K＝2.2

1.【答案】B
【解析】设Y的转化率为 X + 2Y 2Z
起始（mol） a b 0
转化（mol）
平衡（mol）
依题意有：+ = ，解得：= 。故应选B。
2．【答案】A
【解析】利用“三段式”计算容器甲中
　　　　　　　　H2(g)　＋　CO2(g)H2O(g)　＋　CO(g)
c(始)mol·L－1 0.010 0.010 0 0
c(变)mol·L－1 c c c c
c(平)mol·L－1 (0.010－c) (0.010－c) c c
根据平衡常数c2/(0.010－c)2＝9/4，得c＝0.006 mol·L－1。
H2的转化率＝0.006/0.010＝60%，同样计算可得丙中H2的转化率也是60%，B正确；乙容器相当于在甲的基础上增大氢气浓度，平衡正移，但氢气的转化率减小，A错；甲和丙是等效平衡关系，起始时各物质浓度是2倍关系，平衡时各物质仍然是2倍关系，C正确。
3．【答案】C
【解析】升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数K2＜K1，K1、K2单位均为1，c1(CO)＜c2(CO)，C正确。
4．【答案】B

5．【答案】D
【解析】固体量的改变不会引起平衡的移动，A项错误；加入固体Sn(NO3)2后，溶液中c(Sn2＋)增大，平衡向左移动，从而使c(Pb2＋)增大，B项错误；升高温度时c(Pb2＋)增大，表明平衡向左移动，逆反应吸热，正反应的ΔH<0，C项错误；由图像中平衡时两种离子的浓度及平衡常数表达式知，25 ℃时该反应的平衡常数为2.2，D项正确。