高三化學(xué)總復(fù)習(xí) 專題攻略 之化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡（下）三、 化學(xué)平衡計(jì)算（含解析）

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化學(xué)平衡計(jì)算 【高考預(yù)測(cè)】 （★★★）理解化學(xué)平衡常數(shù)的含義，能夠利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算。 1．（2014山東）（17分）研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時(shí)，涉及如下反應(yīng)： 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）的平衡常數(shù)K= （用K1、K2表示）。 （2）為研究不同條件對(duì)反應(yīng)（II）的影響，在恒溫條件下，向2L恒容密閉容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2，10min時(shí)反應(yīng)（II）達(dá)到平衡。測(cè)得10min內(nèi)v（ClNO）=7.510-3mol?L-1?min-1，則平衡后n（Cl2）= mol，NO的轉(zhuǎn)化率а1= 。其它條件保持不變，反應(yīng)（II）在恒壓條件下進(jìn)行，平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率 а2 а1（填“>”“<”或“=”），平衡常數(shù)K2 （填“增大”“減小”或“不變”。若要使K2減小，可采用的措施是 。 （3）實(shí)驗(yàn)室可用NaOH溶液吸收NO2，反應(yīng)為2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。含0.2mol NaOH的水 溶液與0.2mol NO2恰好完全反應(yīng)得1L溶液A，溶液B為0.1mol?L￣1的CH3COONa溶液，則兩溶液中c（NO3￣）、c（NO2-）和c（CH3COO￣）由大到小的順序?yàn)? 。（已知HNO2的電離常數(shù)Ka=7.110-4mol?L￣1，CH3COOH的電離常數(shù)K a=1.710-5mol?L￣1，可使溶液A和溶液B的pH相等的方法是 。 a．向溶液A中加適量水 b.向溶液A中加適量NaOH c．向溶液B中加適量水 d..向溶液B中加適量NaOH 【答案】（1）K12/ K2（2）2.510-2；75%；>；不變；升高溫度（3）c(NO3￣) > c(NO2-) > c(CH3COO￣)；b、c 【解析】（1）設(shè)已知的兩個(gè)反應(yīng)為①②，則4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g） 可由2①—②，則K= K12/ K2 （2）轉(zhuǎn)化的n（Cl2）=1/27.510-3mol?L-1?min-12L10min=7.510-2，則平衡后n（Cl2） =0.1mol—7.510-2=2.510-2；轉(zhuǎn)化的n（NO）=7.510-3mol?L-1?min-12L10min=0.15mol，則NO的轉(zhuǎn)化率а1=0.15mol0.2mol100%=75%；其它條件保持不變，反應(yīng)（II）在恒壓條件下進(jìn)行，則反應(yīng)（II）的壓強(qiáng)大于反應(yīng)（I）的壓強(qiáng)，則平衡更有利于向右移動(dòng)，所以平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率а2 >а1；因?yàn)闇囟炔蛔?，所以平衡常?shù)不變；反應(yīng)（II）?H < 0，為放熱反應(yīng)，所以升高溫度，平衡向左移動(dòng)，K2減小。 （3）根據(jù)越弱越水解的規(guī)律，CH3COO￣水解程度大于NO2-的水解程度，所以離子濃度 由大到小的順序?yàn)椋篶(NO3￣) > c(NO2-) > c(CH3COO￣)；因?yàn)镃H3COO￣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中加適量NaOH，溶液A的pH增大，向溶液B中加適量水，溶液B的pH減小，故b、c正確。 【典例探究】 1、X、Y、Z為三種氣體，把a(bǔ) mol X和b mol Y充入一密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)X + 2Y 2Z，達(dá)到平衡時(shí)，若它們的物質(zhì)的量滿足：n（X）+ n（Y）= n（Z），則Y的轉(zhuǎn)化率為（ ） A. B. C. D. 2．某溫度下，H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)的平衡常數(shù)K＝9/4。該溫度下在甲、乙、丙三個(gè)恒容密閉容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始濃度如表所示。 起始濃度 甲 乙 丙 c(H2)/molL－1 0.010 0.020 0.020 c(CO2)/molL－1 0.010 0.010 0.020 下列判斷不正確的是(　　) A．平衡時(shí)，乙中H2的轉(zhuǎn)化率大于60% B．平衡時(shí)，甲中和丙中H2的轉(zhuǎn)化率是60% C．平衡時(shí)，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.008 mol/L D．反應(yīng)開始時(shí)，丙中的反應(yīng)速率最快，甲中的反應(yīng)速率最慢 【知識(shí)梳理】 一. 有關(guān)化學(xué)平衡的基本計(jì)算 1. 物質(zhì)濃度的變化關(guān)系 反應(yīng)物：平衡濃度＝起始濃度-轉(zhuǎn)化濃度 生成物：平衡濃度＝起始濃度+轉(zhuǎn)化濃度 其中，各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度之比等于它們?cè)诨瘜W(xué)方程式中物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比。 2. 反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率(α)：α＝ 100％ 3. 在密閉容器中有氣體參加的可逆反應(yīng)，在計(jì)算時(shí)經(jīng)常用到阿伏加德羅定律的兩個(gè)推論： 恒溫、恒容時(shí)： ；恒溫、恒壓時(shí)：n1/n2=V1/V2 4. 計(jì)算模式（“三段式”） 濃度(或物質(zhì)的量) aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) 起始 m n 0 0 轉(zhuǎn)化 ax bx cx dx 平衡 m-ax n-bx cx dx A的轉(zhuǎn)化率：α(A)=（ax/m）100％ C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)：ω(C)＝ 100％ 二. 化學(xué)平衡常數(shù)（濃度平衡常數(shù)） 1. 化學(xué)平衡常數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式 2. 化學(xué)平衡常數(shù)表示的意義 平衡常數(shù)數(shù)值的大小可以反映可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度大小，K值越大，反應(yīng)進(jìn)行越完全，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越高，反之則越低。 3. 化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)。 4. 書寫平衡常數(shù)關(guān)系式的規(guī)則 ⑴ 同一化學(xué)反應(yīng)，可以用不同的化學(xué)反應(yīng)式來(lái)表示，每個(gè)化學(xué)方程式都有自己的平衡常數(shù)關(guān)系式及相應(yīng)的平衡常數(shù)。平衡常數(shù)及單位必須與反應(yīng)方程式的表示一一對(duì)應(yīng)。　 ⑵ 如果反應(yīng)中有固體或純液體參加，它們的濃度不應(yīng)寫在平衡關(guān)系式中，因?yàn)樗鼈兊臐舛仁枪潭ú蛔兊?，化學(xué)平衡關(guān)系式中只包括氣態(tài)物質(zhì)和溶液中各溶質(zhì)的濃度。 ⑶ 稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，如有水參加，水的濃度也不必寫在平衡關(guān)系式中。 如：下列可逆反應(yīng)的濃度平衡常數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)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 在某溫度下，某時(shí)刻反應(yīng)是否達(dá)平衡，可用該時(shí)刻產(chǎn)物的濃度商Qc與Kc比較大小來(lái)判斷。 當(dāng)Qc>kc，υ(正)<υ(逆),未達(dá)平衡，反應(yīng)逆向進(jìn)行； 當(dāng)Qcυ(逆),未達(dá)平衡，反應(yīng)正向進(jìn)行； 當(dāng)Qc=kc，υ(正)=υ(逆),達(dá)到平衡，平衡不移動(dòng)。 3．放熱反應(yīng)CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)在溫度T1時(shí)達(dá)到平衡，c1(CO)＝c1(H2O)＝1.0 mol/L，其平衡常數(shù)為K1。升高反應(yīng)體系的溫度至T2時(shí)，反應(yīng)物的平衡濃度分別為c2(CO)和 c2(H2O)，平衡常數(shù)為K2，則(　　) A．K2和K1的單位均為mol/L B．K2＞K1 C．c2(CO)＝c2(H2O) D．c1(CO)＞c2(CO) 4．已知FeCl3溶液與KSCN溶液混合后發(fā)生反應(yīng)FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl，達(dá)到平衡后，改變條件，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．向溶液中加入少許KCl固體，溶液顏色變淺 B．升高溫度，平衡一定發(fā)生移動(dòng) C．加入少許KCl固體或者加入少許FeCl3固體平衡常數(shù)均發(fā)生變化，且變化方向相反 D．平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝ 5． 25 ℃時(shí)，在含有Pb2＋、Sn2＋的某溶液中，加入過(guò)量金屬錫(Sn)，發(fā)生反應(yīng)：Sn(s)＋Pb2＋(aq) Sn2＋(aq)＋Pb(s)，體系中c(Pb2＋)和c(Sn2＋)變化關(guān)系如圖所示。下列判斷正確的是(　　) A．往平衡體系中加入金屬鉛后，c(Pb2＋)增大 B．往平衡體系中加入少量Sn(NO3)2固體后，c(Pb2＋)變小 C．升高溫度，平衡體系中c(Pb2＋)增大，說(shuō)明該反應(yīng)ΔH>0 D．25 ℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝2.2 1.【答案】B 【解析】設(shè)Y的轉(zhuǎn)化率為 X + 2Y 2Z 起始（mol） a b 0 轉(zhuǎn)化（mol） 平衡（mol） 依題意有：+ = ，解得：= 。故應(yīng)選B。 2．【答案】A 【解析】利用“三段式”計(jì)算容器甲中 　　　　　　　　H2(g)　＋　CO2(g)H2O(g)?。O(g) c(始)molL－1 0.010 0.010 0 0 c(變)molL－1 c c c c c(平)molL－1 (0.010－c) (0.010－c) c c 根據(jù)平衡常數(shù)c2/(0.010－c)2＝9/4，得c＝0.006 molL－1。 H2的轉(zhuǎn)化率＝0.006/0.010＝60%，同樣計(jì)算可得丙中H2的轉(zhuǎn)化率也是60%，B正確；乙容器相當(dāng)于在甲的基礎(chǔ)上增大氫氣濃度，平衡正移，但氫氣的轉(zhuǎn)化率減小，A錯(cuò)；甲和丙是等效平衡關(guān)系，起始時(shí)各物質(zhì)濃度是2倍關(guān)系，平衡時(shí)各物質(zhì)仍然是2倍關(guān)系，C正確。 3．【答案】C 【解析】升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)K2＜K1，K1、K2單位均為1，c1(CO)＜c2(CO)，C正確。 4．【答案】B 5．【答案】D 【解析】固體量的改變不會(huì)引起平衡的移動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；加入固體Sn(NO3)2后，溶液中c(Sn2＋)增大，平衡向左移動(dòng)，從而使c(Pb2＋)增大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；升高溫度時(shí)c(Pb2＋)增大，表明平衡向左移動(dòng)，逆反應(yīng)吸熱，正反應(yīng)的ΔH<0，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖像中平衡時(shí)兩種離子的濃度及平衡常數(shù)表達(dá)式知，25 ℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為2.2，D項(xiàng)正確。