化学平衡的计算.pptx

化学平衡的计算1、化学平衡状态的定义：、化学平衡状态的定义：一定条件下，可逆反应里，正反应速率和逆反应速率一定条件下，可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态-v平衡特征：平衡特征：逆逆等等动动定定变变可逆反应（或可逆过程）可逆反应（或可逆过程）V正正=V逆逆（不同的平衡对应不同的速率）（不同的平衡对应不同的速率）平衡时正逆反应均未停止，只是速率相等平衡时正逆反应均未停止，只是速率相等平衡时，各组分平衡时，各组分含量含量保持恒定保持恒定条件改变，平衡移动条件改变，平衡移动条件、前提、本质、现象条件、前提、本质、现象1.能够说明能够说明 N2+3H2=2NH3反应在密闭容器反应在密闭容器中已达到平衡状态的是中已达到平衡状态的是：容器内容器内N2、H2、NH3三者共存三者共存 容器内容器内N2、H2、NH3三者浓度相等三者浓度相等 容器内容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为的浓度比恰为1:3:2t min内生成内生成1molNH3同时消耗同时消耗0.5molN2t min内，生成内，生成1molN2同时消耗同时消耗3molH2 某时间内断裂某时间内断裂3molH-H键的同时，断裂键的同时，断裂6molN-H键键容器内质量不随时间的变化而变化容器内质量不随时间的变化而变化恒温恒容，容器内压强不随时间的变化而变化恒温恒容，容器内压强不随时间的变化而变化恒温恒压，容器内密度不再发生变化恒温恒压，容器内密度不再发生变化容器内的平均摩尔质量不再发生变化容器内的平均摩尔质量不再发生变化平平衡衡状状态态的的判判断断化学平衡的相关计算化学平衡的相关计算基本模式基本模式“三段式三段式”转化：转化：mx nx px qx 平衡：平衡：a-mx b-nx px qx 基本关系基本关系生成物：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 反应物：平衡浓度起始浓度转化浓度反应物：平衡浓度起始浓度转化浓度 例：例：m A +n B p C +q D 起始：起始：a b 0 0转化率转化率化学平衡的相关计算化学平衡的相关计算气体的平均分子量气体的平均分子量化学平衡的相关计算化学平衡的相关计算 几点定律几点定律a、如果保持、如果保持P、T不变：不变：则气体的体积比等于物质的量之比，即则气体的体积比等于物质的量之比，即则气体的密度比等于摩尔质量之比，即则气体的密度比等于摩尔质量之比，即b、如果保持、如果保持V、T不变：不变：则气体的压强比等于气体物质的量之比，即则气体的压强比等于气体物质的量之比，即2、化学平衡的有关计算、化学平衡的有关计算例例 一定条件下，在密闭容器内将一定条件下，在密闭容器内将N N2 2和和H H2 2以体积比为以体积比为1313混合，混合，当反应达平衡时，混合气中氨占当反应达平衡时，混合气中氨占2525（体积比），若混合前有（体积比），若混合前有100mol N100mol N2 2，求平衡后，求平衡后N N2 2、H H2 2、NHNH3 3的物质的量及的物质的量及N N2 2的转化率。的转化率。设反应消耗设反应消耗xmolN2n（始）（始）100 300 0n（变）（变）x3x 2xn（平）（平）100-x300-3x 2xx40moln（N2）平平100mol-xmol100mol-40mol=60mol n（H2）平平=300mol-3xmol=180mola=40100100=401.将将3 mol A和和2.5 mol B混合于混合于2L的密闭容器中，的密闭容器中，发生反应的化学方程式为：发生反应的化学方程式为：3A(气气)+B(气气)C(气气)+2D(气气)，5 min后后反应达到平衡状态，容器内的压强变小，已知反应达到平衡状态，容器内的压强变小，已知D的平均反应速度为的平均反应速度为 0.1 mol/(Lmin),填写下填写下列空白：列空白：(1)A 的平均反应速度为的平均反应速度为 _(2)平衡时平衡时C的浓度为的浓度为 _(3)平衡时平衡时B的转化率为的转化率为 _(4)平衡时，容器内的压强与原容器内压强的平衡时，容器内的压强与原容器内压强的比值为比值为 _ A2.2.在在一一密密闭闭容容器器中中，用用等等物物质质的的量量的的A A和和B B发发生如下反应：生如下反应：A(g)+2B(g)A(g)+2B(g)2C(g)2C(g)，反反应应达达到到平平衡衡时时，若若混混合合气气体体A A和和B B的的物物质质的的量量之之和和与与C C的的物物质质的量相等，则这时的量相等，则这时A A的转化率为：的转化率为：()A.40%A.40%B.50%B.50%C.60%C.60%D.70%D.70%3.X，Y，Z三三种种气气体体，把把a molX和和b molY充充入入一密闭容器中，发生反应：一密闭容器中，发生反应：X2Y 2Z达达到到平平衡衡时时，若若它它们们的的物物质质的的量量满满足足：n（X）n（Y）n（Z），则则Y的的转转化率为（）化率为（）A BC DB4在在4L密密闭闭容容器器中中充充入入6molA气气体体和和5molB气气体体，在一定条件下发生反应：在一定条件下发生反应：3A(g)+B(g)2C(g)+xD(g)，达达到到平平衡衡时时，生生成成了了2molC，经经测测定定D的的浓浓度度为为0.5molL1，下下列列判判断正确的是断正确的是（）Ax=1BB的转化率为的转化率为20%C平衡时平衡时A的浓度为的浓度为1.50molL1D达达到到平平衡衡时时，在在相相同同温温度度下下容容器器内内混混合合气气体体的压强是反应前的的压强是反应前的85%BD5.5.将将固固体体NHNH4 4I I置置于于密密闭闭容容器器中中，在在某某温温度度下下发发生生下下列列反反应：应：NHNH4 4I(I(固固)NH)NH3 3(g)+HI(g)(g)+HI(g)，2HI(g)H2HI(g)H2 2(g)+I(g)+I2 2(g)(g)，当当达达到到平平衡衡时时 ，H H2 20.5mol/L0.5mol/L，HIHI4mol/L4mol/L，则，则NHNH3 3的浓度为的浓度为A.3.5mol/L B.4mol/L A.3.5mol/L B.4mol/L C.4.5mol/L D.5mol/LC.4.5mol/L D.5mol/L化学平衡的计算思路例例1：在某条件下，容器内有如下化学平：在某条件下，容器内有如下化学平衡：衡：A+4B 2C+D H0，此时，此时，A、B、C的物质的量均为的物质的量均为a mol，而，而D的物质的物质的量为的量为 d mol.改变改变a的取值，再通过改变的取值，再通过改变反应的条件，可使反应重新达到新的平衡，反应的条件，可使反应重新达到新的平衡，并限定达到新的平衡时，并限定达到新的平衡时，D的物质的量只能的物质的量只能在在d/22d之间变化，则之间变化，则a的取值范围是的取值范围是 。解析：如平衡正向移动，采用极端思想，转化生成解析：如平衡正向移动，采用极端思想，转化生成D为为d mol，即，即D在新平衡中的物质的量为在新平衡中的物质的量为2d mol，转，转化关系为：化关系为：旧平衡（旧平衡（mol）aaadd转转 化（化（mol）2d4dd新平衡（新平衡（mol）a-da-4da+2d2dA +4B 2C +D要求：要求：a-d0、a-4d0 同时成立，即同时成立，即a4d 如平衡逆向移动，采用极端思想，如平衡逆向移动，采用极端思想，D转化了转化了d/2 mol，即，即D在新平衡中的物质的量为在新平衡中的物质的量为d/2 mol，转化关，转化关系为：系为：旧平衡（旧平衡（mol）aaadd/2转化（转化（mol）d2dd/2新平衡（新平衡（mol）a+d/2a+2da-dd/2A +4B 2C +D要求：要求：a-d0、即即ad综上所述：得出答案综上所述：得出答案 a4d 一、极端思想一、极端思想 化学平衡研究的对象是不能完全进行的反化学平衡研究的对象是不能完全进行的反应应可逆反应。极端思想就是将可逆反应可逆反应。极端思想就是将可逆反应极端地视为不可逆反应，从而求出某物质量极端地视为不可逆反应，从而求出某物质量的极大值和极小值。的极大值和极小值。练习练习1：在一定条件下，向：在一定条件下，向1L密闭容器中密闭容器中充入充入3mol X气体和气体和1 mol气体发生反应气体发生反应2X(g)+2Y(g)3Z(g)+2W(g),达到化学平达到化学平衡时，测出的下列各生成物浓度的数据中肯衡时，测出的下列各生成物浓度的数据中肯定错误的是（）定错误的是（）C(Z)=0.75mol/L B C(Z)=1.2mol/L C C(W)=0.80mol/L D C(W)=1.00mol/L D例例2：完全相同的两个密闭容器、，：完全相同的两个密闭容器、，已知中装有已知中装有SO2和和O2各各1 g，中装有，中装有SO2和和O2各各2 g，在同温下反应达到平衡，中，在同温下反应达到平衡，中SO2的转化率为的转化率为a,中中SO2转化率为转化率为b,则则、两个容器中、两个容器中SO2的转化率关系为（的转化率关系为（）A a b B a b C a b D 无法确定无法确定SO2 1gO2 1gSO2 2gO2 2gSO2 2gO2 2gAB与与B相同相同与与A等效等效2SO2+O2 2SO3一定条件一定条件由由A到到B可以理解为达平衡后增大容器内压强，可以理解为达平衡后增大容器内压强，平衡向生成平衡向生成SO3的方向移动，则的方向移动，则SO2转化率增转化率增大，故大，故a b 二、扩大、分割思想二、扩大、分割思想 化学平衡的建立只与物质的始态和终态化学平衡的建立只与物质的始态和终态有关，与建立平衡的路径无关。化学平衡的有关，与建立平衡的路径无关。化学平衡的移动是根据勒夏特列原理原理来进行判断的。移动是根据勒夏特列原理原理来进行判断的。但对于一些较复杂的、抽象的过程却往往难但对于一些较复杂的、抽象的过程却往往难以得出结论，如果将其扩大或分割为若干个以得出结论，如果将其扩大或分割为若干个简单的、具体的过程，就会使问题变得简捷简单的、具体的过程，就会使问题变得简捷明了。明了。在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反应应 2NO2(g)N2O4(g)。达到平衡时，。达到平衡时，再向容器内通入一定量的再向容器内通入一定量的NO 2(g)，重新达，重新达到平衡时，与第一次平衡时相比，到平衡时，与第一次平衡时相比，NO2的体的体积分数（积分数（）A.不变不变 B.增大增大 C.减小减小 D.无法判断无法判断C练习2：练习练习3某温度下，在一容积固定密闭容器中，反应某温度下，在一容积固定密闭容器中，反应2A g B g 2C g 达到平衡时，达到平衡时，A、B和和C的物质的量分别为的物质的量分别为4 mol、2 mol和和4 mol。在相同的温度下，对。在相同的温度下，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是可使平衡右移的是A 均减半均减半 B 均加倍均加倍C 均增加均增加1 mol D 均减少均减少1 molB、C练习练习4某温度下，在一容积可变的容器中，反应某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A g B g 2C g 达到平衡时，达到平衡时，A、B和和C的物质的量分别为的物质的量分别为4 mol、2 mol和和4 mol。保持温度和压强不。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是调整，可使平衡右移的是A 均减半均减半 B 均加倍均加倍C 均增加均增加1 mol D 均减少均减少1 mol解析：在等温等压条件下，把加入的物质按照反应方程式的化学计量数转化为反应物或生成物，物质的量之比保持一致即为等效平衡。选项A、B中三者比例为212，与题中比例一致，为等效平衡，平衡不移动。C可设想为两步加入，第一次加入1 mol A、0.5 mol B、1 mol C，此时平衡不移动，第二次再加入0.5 mol B(此法与一次性各加入1 mol 等效），增加了反应物浓度，平衡右移。D中均减少1 mol，也可设作两步，先将A减少1 mol、B减少0.5 mol、C减少1 mol,此时平衡不移动，再将B减少0.5 mol，降低了反应物浓度，平衡左移。答案：C练习练习5某温度下，在一容积固定的容器中，反应某温度下，在一容积固定的容器中，反应2A g B g 3C g 达到平衡时，达到平衡时，A、B和和C的物质的量分别为的物质的量分别为4 mol、2 mol和和4 mol。在相同的温度下，。在相同的温度下，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是可使平衡右移的是A 均减半均减半 B 均加倍均加倍C 均增加均增加1 mol D 均减少均减少1 mol 三、等效思想三、等效思想 利用等效平衡原理进行有关化学平衡问题应用利用等效平衡原理进行有关化学平衡问题应用 等效平衡的类型：等效平衡的类型：（1）同温同体积：对于气体体积变化的可逆反）同温同体积：对于气体体积变化的可逆反应，将任一起始加入量换成左端（或右端）的量与原应，将任一起始加入量换成左端（或右端）的量与原起始的量相同，平衡等效。起始的量相同，平衡等效。（2）同温同体积：对于气体体积不变的可逆）同温同体积：对于气体体积不变的可逆反应，将任一起始量反应，将任一起始量换成左端（或右端）的量与原起换成左端（或右端）的量与原起始的量比例相同，平衡等效。始的量比例相同，平衡等效。（3）同温同压下，若起始加入量与原起始的量）同温同压下，若起始加入量与原起始的量比例相同，平衡等效。比例相同，平衡等效。例题例题3 3 在一定温度下，把在一定温度下，把 2 mol SO2 mol SO2 2和和 1 mol O1 mol O2 2 通入一容积一定的通入一容积一定的密闭容器内，发生如下反应密闭容器内，发生如下反应 2SO2SO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)2SO(g)2SO3 3(g)(g)当反应进行到一定程度时，达到平衡状态。在该容器中，维当反应进行到一定程度时，达到平衡状态。在该容器中，维持温度不变，令持温度不变，令a a、b b、c c分别代表初始加入的分别代表初始加入的SOSO2 2、O O2 2、SOSO3 3 的物质的物质的量。如果的量。如果a、b、c 取不同数值，它们满足一定的相互关系，可取不同数值，它们满足一定的相互关系，可保证反应达到平衡时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上保证反应达到平衡时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述述平衡时的完全相同，请填写下列空白：平衡时的完全相同，请填写下列空白：(1)(1)若若a=0,b=0,c=a=0,b=0,c=.(2)(2)若若a=0.5,a=0.5,则则b=b=和和 c=c=.(3)a (3)a、b b、c c取值必须满足的一定条件是（请用两个方取值必须满足的一定条件是（请用两个方程式表示，其中一个只含程式表示，其中一个只含a a和和c c，另一个只含，另一个只含b b和和c c）.解析：解析：该反应两次平衡是在同温、容积不变的容器里达到的，反应物的百分含量保持不变，故这种等效平衡只能中完全相同的等同平衡。将任一起始加入量换成左端（或右端）的量与原起始的量相同。（1）2 mol SO2和和 1 mol O2相当于相当于2 molSO3.故故C=2mol(2)2SO2 +O2 2SO3平衡（）起始量（mol)210平衡（平衡（）起始量（起始量（mol)1.5bc一边倒后的总一边倒后的总起始量（起始量（mol)210转化量（转化量（mol)0.50.751.5故：故：b=1-0.75=0.25 C=1.5(2)2SO2 +O2 2SO3平衡（）起始量（mol)210平衡（平衡（）起始量（起始量（mol)cbc一边倒后的总一边倒后的总起始量（起始量（mol)210转化量（转化量（mol)ac/2c故：故：a+c=2 ,b+c/2=1练习练习6：t时，将时，将3 mol A和和 1 mol B气体通入体积气体通入体积为为2 L的密闭容器中（容积不变），发生如下反应：的密闭容器中（容积不变），发生如下反应：3A(g)+B(g)xC(g).2min时反应达到平衡状时反应达到平衡状态（温度不变），剩余态（温度不变），剩余0.8mol B,并测得并测得C的浓度为的浓度为0.4mol/L,请回答下列问题：请回答下列问题：（1）若向原平衡混合物的容器中再充入）若向原平衡混合物的容器中再充入amol C,在在 t时达到新的平衡，此时时达到新的平衡，此时B的物质的量为的物质的量为 n(B)=mol（2）如果上述反应在相同温度和容器中进行，欲）如果上述反应在相同温度和容器中进行，欲 使反应达到平衡时使反应达到平衡时C的物质的量分数与原平衡相等，的物质的量分数与原平衡相等，起始加入的三种物质的物质的量起始加入的三种物质的物质的量n(A)、n(B)、n(C)之间应该满足的关系式为之间应该满足的关系式为 。0.8+0.2an(A)=3n(B),n(C)0小结：小结：有关化学平衡问题的解题思想有关化学平衡问题的解题思想 1、极端思想、极端思想 2、扩大分割思想、扩大分割思想 3、等效思想、等效思想 要求同学们要学会运用这些解题思想来要求同学们要学会运用这些解题思想来分析、解决有关的化学平衡问题。分析、解决有关的化学平衡问题。谢谢大家！谢谢大家！