化学平衡的计算.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化学平衡的计算,1,1、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相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态,-,平衡特征：,逆,等,动,定,变,可逆反应（或可逆过程）,V,正,=V,逆,（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，各组分,含量,保持恒定,条件改变，平衡移动,条件、前提、本质、现象,2,1.能够说明 N,2,+3H,2,=2NH,3,反应在密闭容器中已达到平衡状态的是：,容器内N,2,、H,2,、NH,3,三者共存,容器内N,2,、H,2,、NH,3,三者浓度相等,容器内N,2,、H,2,、NH,3,的浓度比恰为1:3:2,t min内生成1molNH,3,同时消耗0.5molN,2,t min内，生成1molN,2,同时消耗3molH,2,某时间内断裂3molH-H键的同时，断裂6molN-H键,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,平衡状态的判断,3,化学平衡的相关计算,基本模式“三段式”,转化：mx nx px qx,平衡：a-mx b-nx px qx,基本关系,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,例：m A +n B p C +q D 起始：a b 0 0,4,转化率,化学平衡的相关计算,气体的平均分子量,5,化学平衡的相关计算,几点定律,a、如果保持P、T不变：,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,b、如果保持V、T不变：,则气体的压强比等于气体物质的量之比，即,6,2、化学平衡的有关计算,例 一定条件下，在密闭容器内将N,2,和H,2,以体积比为13混合，当反应达平衡时，混合气中氨占25（体积比），若混合前有100mol N,2,，求平衡后N,2,、H,2,、NH,3,的物质的量及N,2,的转化率。,设反应消耗xmolN,2,n（始）100 300 0,n（变）x3x 2x,n（平）100-x300-3x 2x,x40mol,n（N,2,）,平,100mol-xmol100mol-40mol=60mol,n（H,2,）,平,=300mol-3xmol=180mol,a=40100100=40,7,1.将3 mol A和2.5 mol B混合于2L的密闭容器中，发生反应的化学方程式为：,3A(气)+B(气),C(气)+2D(气)，5 min后反应达到平衡状态，容器内的压强变小，已知D的平均反应速度为 0.1 mol/(Lmin),填写下列空白：,(1)A 的平均反应速度为 _,(2)平衡时C的浓度为 _,(3)平衡时B的转化率为 _,(4)平衡时，容器内的压强与原容器内压强的比值为 _,8,A,2.在一密闭容器中，用等物质的量的A和B发生如下反应：,A(g)+2B(g)2C(g)，反应达到平衡时，若混合气体A和B的物质的量之和与C的物质的量相等，则这时A的转化率为：(),A.40%B.50%,C.60%D.70%,9,3.X，Y，Z三种气体，把a molX和b molY充入一密闭容器中，发生反应：,X2Y 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,B,10,4在4L密闭容器中充入6molA气体和5molB气体，在一定条件下发生反应：,3A(g)+Bg)2C(g)+xD(g)，达到平衡时，生成了2molC，经测定D的浓度为0.5molL,1,，下列判断正确的是（）,Ax=1,BB的转化率为20%,C平衡时A的浓度为1.50molL,1,D达到平衡时，在相同温度下容器内混合气体的压强是反应前的85%,B,11,D,5.将固体NH,4,I置于密闭容器中，在某温度下发生下列反应：NH,4,I(固)NH,3,(g)+HI(g)，,2HI(g)H,2,(g)+I,2,(g)，,当达到平衡时，H,2,0.5mol/L，HI4mol/L，则NH,3,的浓度为,A.3.5mol/L B.4mol/L,C.4.5mol/L D.5mol/L,12,化学平衡的计算思路,13,例1：在某条件下，容器内有如下化学平衡：A+4B 2C+D ,H,0，此时，A、B、C的物质的量均为a mol，而D的物质的量为 d mol.改变a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，并限定达到新的平衡时，D的物质的量只能在d/22d之间变化，则a的取值范围是,。,14,解析：如平衡正向移动，采用极端思想，转化生成D为d mol，即D在新平衡中的物质的量为2d mol，转化关系为：,旧平衡（mol）,a,a,a,d,d,转 化（mol）,2d,4d,d,新平衡（mol）,a-d,a-4d,a+2d,2d,A +4B 2C +D,要求：a-d0、a-4d0 同时成立，即a4d,15,如平衡逆向移动，采用极端思想，D转化了d/2 mol，即D在新平衡中的物质的量为d/2 mol，转化关系为：,旧平衡（mol）,a,a,a,d,d/2,转化（mol）,d,2d,d/2,新平衡（mol）,a+d/2,a+2d,a-d,d/2,A +4B 2C +D,要求：a-d0、,即,ad,综上所述：得出答案,a4d,16,一、极端思想,化学平衡研究的对象是不能完全进行的反应可逆反应。极端思想就是将可逆反应极端地视为不可逆反应，从而求出某物质量的极大值和极小值。,17,练习1：在一定条件下，向1L密闭容器中充入3mol X气体和1 mol气体发生反应2X,(g)+2Y(g)3Z(g)+2W(g),达到化学平衡时，测出的下列各生成物浓度的数据中肯定错误的是（）,C,(Z)=0.75mol/L B,C,(Z)=1.2mol/L,C,C,(W)=0.80mol/L,D,C,(W)=1.00mol/L,D,18,例2：完全相同的两个密闭容器、，已知中装有SO,2,和O,2,各1 g，中装有SO,2,和O,2,各2 g，在同温下反应达到平衡，中SO,2,的转化率为a,中SO,2,转化率为b,则、两个容器中SO,2,的转化率关系为（）,A a b B a b,C a b D 无法确定,19,SO,2,1g,O,2,1g,SO,2,2g,O,2,2g,SO,2,2gO,2,2g,A,B,与B相同,与A等效,2SO,2,+O,2,2SO,3,一定条件,由A到B可以理解为达平衡后增大容器内压强，平衡向生成SO,3,的方向移动，则SO,2,转化率增大，故,a b,20,二、扩大、分割思想,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明了。,21,在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反应 2NO,2,(g)N,2,O,4,(g)。达到平衡时，再向容器内通入一定量的NO,2,(g)，重新达到平衡时，与第一次平衡时相比，NO,2,的体积分数（）,A.不变 B.增大,C.减小 D.无法判断,C,练习2：,22,练习3,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，A、B和C的物质的量分别为4 mol、2 mol和4 mol。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，可使平衡右移的是,A,均减半 B,均加倍,C,均增加1 mol D,均减少1 mol,B、C,23,练习4,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，A、B和C的物质的量分别为4 mol、2 mol和4 mol。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调整，可使平衡右移的是,A,均减半 B,均加倍,C,均增加1 mol D,均减少1 mol,24,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,25,练习5,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，A、B和C的物质的量分别为4 mol、2 mol和4 mol。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，可使平衡右移的是,A,均减半 B,均加倍,C,均增加1 mol D,均减少1 mol,26,三、等效思想,利用等效平衡原理进行有关化学平衡问题应用,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。,（2）同温同体积：对于气体体积不变的可逆反应，将任一起始量换成左端（或右端）的量与原起始的量比例相同，平衡等效。,（3）同温同压下，若起始加入量与原起始的量比例相同，平衡等效。,27,例题3,在一定温度下，把 2 mol SO,2,和 1 mol O,2,通入一容积一定的密闭容器内，发生如下反应,2SO,2,(g)+O,2,(g)2SO,3,(g),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a、b、c分别代表初始加入的SO,2,、O,2,、SO,3,的物质的量。如果,a、b、c,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述,平衡时的完全相同，请填写下列空白：,(1)若a=0,b=0,c=,.,(2)若a=0.5,则b=,和 c=,.,(3)a、b、c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a和c，另一个只含b和c）,.,28,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 SO,2,和 1 mol O,2,相当于2 mol,SO,3,.故C=2mol,29,(2)2SO,2,+O,2,2SO,3,平衡（）,起始量（mol),2,1,0,平衡（,）,起始量（mol),1.5,b,c,一边倒后的总,起始量（mol),2,1,0,转化量（mol),0.5,0.75,1.5,故：b=1-0.75=0.25 C=1.5,30,(2)2SO,2,+O,2,2SO,3,平衡（）,起始量（mol),2,1,0,平衡（,）,起始量（mol),c,b,c,一边倒后的总,起始量（mol),2,1,0,转化量（mol),a,c/2,c,故：a+c=2 ,b+c/2=1,31,练习6：t时，将3 mol A和 1 mol B气体通入体积为2 L的密闭容器中（容积不变），发生如下反应：3A(g)+B(g)xC(g).2min时反应达到平衡状态（温度不变），剩余0.8mol B,并测得C的浓度为0.4mol/L,请回答下列问题：,（1）若向原平衡混合物的容器中再充入amol C,在,t时达到新的平衡，此时B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 使反应达到平衡时C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n(A)、n(B)、n(C)之间应该满足的关系式为,。,0.8+0.2a,n(A)=3n(B),n(C)0,32,小结：,有关化学平衡问题的解题思想,1、极端思想,2、扩大分割思想,3、等效思想,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。,33,谢谢大家！,34,