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高考中化学平衡计算的十大技巧

来源:未知作者:许浩年 点击:所属专题: 平衡计算
化学平衡计算是高考中的热点问题之一,此类试题,常把基本概念和基础知识融汇在一起,具有知识联系广、灵活度大、隐含条件多、概念性强、思维层次高的特点。为让同学们比较全面、快速掌握这部分知识习题的特殊解法或技巧,特对此类习题的典型解法进行归纳、总结与提升,

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化学平衡计算是高考中的热点问题之一,此类试题,常把基本概念和基础知识融汇在一起,具有知识联系广、灵高考中化学平衡计算的十大技巧活度大、隐含条件多、概念性强、思维层次高的特点。为让同学们比较全面、快速掌握这部分知识习题的特殊解法或技巧,特对此类习题的典型解法进行归纳、总结与提升,希望对同学们的学习有所帮助。

1、平衡“三段式”法

根据可逆反应方程式,列出反应物、产物各物质的初始量、变化量、平衡量,然后依据已知条件建立方程式而求解的一种方法。此方法是解决化学平衡计算问题的基本方法。

例1在一定温度下,将100mol N2、H2的混合气体充入密闭的恒压容器中反应,达平衡时,测得混合气体的密度是反应前密度的1.25倍,平均式量为15.5,则平衡时,N2转化的百分率为(    )

A.20% B.25% C.30% D.40%

[解析]设反应掉N2物质的量为x,起始N2物质的量为a,H2物质的量为b依题意:

          N2 + 3H2 高考中化学平衡计算的十大技巧2NH3

  起始:a          b                0

  转化:x     3x                     2x

  平衡: ax        b-3x      2x

  ab=100    ab=1.25(ab-2x)     28a+2b=15.5(ab-2x ) 

解之得:x=10mol     a=40mol      b=60mol

2、差量法

依据可逆反应中各物质的初态终态体积、物质的量或压强的变化进行计算。差量法在解此类题中是一种常用的方法。

例2(2005年广州试题)某温度下,在定容密闭容器中发生如下反应:2A(g)高考中化学平衡计算的十大技巧2B(g)+C(g),若开始时只充入2mol A气体,达平衡时,混合气体的压强比起始时增大了20%,则平衡时A的体积分数为(    )

  A.60% B.50% C.70% D.40%

[解析]在定容的情况下,气体的压强与物质的量成正比,因此气体的物质的量增多了2mol×20%=0.4 mol。

  2A(g)高考中化学平衡计算的十大技巧2B(g)+ C(g)     Δn

  0.8mol 0·8mol   0 .4mol  0·4mol

平衡时n(A)=2mol-0.8mol=1.2mol,故A的体积分数为:1.2/(2+0.4)×100%=50%

3、极限法

也称极值法、极端假设法,就是通过找出两个极端特征点(一是假设某反应物完全反应时,二是假设某反应物完全不反应时),来进行有关的计算和判断。

例3(2005年绍兴试题)某密闭容器中进行如下反应:X(g) +2Y(g)高考中化学平衡计算的十大技巧2Z(g),若要使平衡时反应物总的物质的量与生成物的总物质的量相等,则X、Y的初始物质的量之比应满足(     )

高考中化学平衡计算的十大技巧

4、守恒法

利用平衡体系的总质量不变、某元素的原子在反应前后总的物质的量不变等物质守恒思想进行有关的计算。

例4在某温度下,将2mola和3molb充入一密闭容器中,发生如下可逆反应:aA(g)+B(g)高考中化学平衡计算的十大技巧c(g)+ D(g),5min后达到平衡。已知各物质的平衡浓度的关系为:[A][B]= [C][D],若在温度不变的情况下将容器体积扩大为原来的10倍,其A的转化率不变,则B的转化率为( )

  A.60% B.24% C.4% D.40%

[解析]在温度不变,扩大容器容积至原来10倍时,a的百分含量不变,说明该反应前后体积守恒,即a+1=1+1,所以a=1。

然后设B转化的物质的量为X,依据平衡的“三段式”解法,可得到:(2-x)(3-x)=x2,从而解得x=1.2mol。则B的转化率为:1.2mol/3mol×100%=40%

5、逻辑推理法

就是依据反应的逻辑进行合理的推理、估算、判断等。

例6在一密闭容器中,用物质的量的比为1:2的AB发生如下反应:A(g)+2B(g)高考中化学平衡计算的十大技巧 C(g),反应达到平衡时,若混合气体中AB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.45%     C.50%    D.60%

[解析]由于反应物系数之和与生成物系数之比为3:2,因此当反应物与生成物的物质的量相等时,a的转化率应超过50%,故选D。类似这样的习题很多。

6、恒比法

若反应物的物质的量之比与方程式中的计量数比一致,则无论反应进行到何种程度,反应物的物质的量之比恒定不变。

例7在一定条件下,把N2和H2按体积比1:3混合后通过合成塔,若从合成塔排出的混合气体中NH3的体积占20%,则N2占的体积分数为()

  A.15%     B.20%     C.25%       D.30%

[解析]合成塔里排出的混合气V(N2):V(H2)也等于1:3,所以N2占的体积分数为(100%-20%)×1/4=20%。

7、热效应法

依据的是化学反应的热效应与参加反应的各物质的物质的量成正比。

例8(2006年武汉试题)已知在常温常压和催化剂存在的条件下,N2(g)和H2(g)生成2mol NH3(g)放出92.4KJ的热量。在上述条件下向密闭容器中通入1mol N2和3mol H2,达到平衡时放出热量为Q1KJ;向另一体积相同的容器中通入0.9mol N2、2.7mol H2和0.2mol NH3,相同条件下达到平衡时放出热量为Q2KJ.则下列关系式正确的是()

  A.2Q2=Q1=92.4      B.Q2 <Q1<92.4  C.Q1<Q2<92.4 D.Q2=Q1=92.4

[解析]因为合成氨反应是可逆反应,1mol N2和3mol H2发生反应时不能进行得很完全,因此放出的热量应小于92.4KJ。而若由0.9mol N2、2.7mol H2和0.2mol NH3放在一起再进行反应,由于有一部分NH3的存在而导致反应进行的程度还不如1mol N2和3mol H2进行反应的程度大,因此放出的热量会更小一些,从而得出Q2<Q1<92.4  

8、设特殊值法

例9有M、N两个体积相同的容器,抽真空后分别放入等质量的NH4NO3和N2,然后都加热到200℃,M中的)NH4NO3分解为N2O和H2O,同时测得N容器的压强为2×105Pa,则M容器内压强为(    )

  A.2×105Pa            B.2.1×105Pa   C.4×105Pa       D.6×105Pa

[解析]可假设NH4NO3和N2的质量均为56g,依据分解反应的化学方程式(省略)可得分解后气体的物质的量为:56/80×3=2.1mol,在温度、体积一定的情况下,气体的压强与物质的量成正比,所以容器的压强为2.1×105Pa

9、等效平衡法

“等效平衡法”也是解决平衡计算问题的一种重要的方法。

等效平衡即在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下,对于同一可逆反应,不管从正反应开始,还是从逆反应开始,达到平衡时,同一物质的含量相同。包括以下两种类型:

9.1恒温恒容的等效平衡

(1)对于反应前后气体体积改变的反应,若改变起始加入情况,只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡时左右两边同一边物质的物质的量与原平衡相同,则二平衡等效。

(2)对于反应前后气体体积不变的反应,只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡相同,则二平衡等效。

9.2恒温恒压的等效平衡

若改变起始加入情况,只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡时左右两边同一边物质的物质的量之比。

例10(2005江苏高考)一定温度下,在恒容密闭容器中发生如下反应:2A(g) + B(g) 高考中化学平衡计算的十大技巧C(g),若反应开始时充入2 mol A和2 mol B,达平衡后A的体积分数为a %。其它条件不变时,若按下列四种配比作为起始物质,平衡后A的体积分数大于a %的是(    )

  A.2mol C  B.2mol A、1mol B和1mol He(不参加反应)

  C.1mol B和1 mol C  D.2mol A、3mol B和3mol C

[解析]本题是等效平衡思想的应用,还涉及定容下充入稀有气体,以及体积分数含义的问题,有一定难度。A、B选项中B、A两种气体的物质的量之比为1: 2,小于题目中的2:2,平衡左移;C选项相当于只加入了5/3molB和2/3mol A作为起始,原平衡右移;D选项相当于只加入了4molA和4molB作为起始,相当于原平衡不移动。答案:AB。

同类变式:(2007四川高考理综)向某密闭容器中充入1mol CO和2mol H2O(g),发生反应:CO+H2O (g)高考中化学平衡计算的十大技巧CO2+H2。当反应达到平衡时,CO的体积分数为x。若维持容器的体积和温度不变,起始物质按下列四种配比充入该容器中,达到平衡时CO的体积分数大于x的是(    )

  A.0.5mol CO+2mol H2O(g)+1mol CO2+1mol H2

  B.1mol CO+1mol H2O(g)+1mol CO2+1mol H2

  C.0.5mol CO+1.5mol H2O(g)+0.4mol CO2+0.4mol H2

  D.0.5mol CO+1.5mol H2O(g)+0.5mol CO2+0.5mol H2

  答案:B

(责任编辑:化学自习室)
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