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“三段式法”解化学平衡计算题

来源:未知作者:古盛兰 点击:所属专题: 平衡计算
在化学平衡的计算中,常常要计算反应物的转化率、各组分的转化浓度、转化的物质的量、平衡浓度、平衡时物质的量等。若在反应方程式下用“三段式”列出各物质的开始、转化、平衡的量,能理顺关系,找出已知与未知的关系,对正确分析和解决问题有很大帮助。 [ 例 1] 在一

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在化学平衡的计算中,常常要计算反应物的转化率、各组分的转化浓度、转化的物质的量、平衡浓度、平衡时物质的量等。若在反应方程式下用“三段式”列出各物质的开始、转化、平衡的量,能理顺关系,找出已知与未知的关系,对正确分析和解决问题有很大帮助。

[例1] 在一定条件下已测得反应2CO2“三段式法”解化学平衡计算题2CO+O2,其平衡体系的平均相对分子质量为M,则在此条件下二氧化碳的分解率为      

[分析] 

假设起始二氧化碳的物质的量为2mol,分解率为x

                     2 CO2  “三段式法”解化学平衡计算题2 CO + O2

开始物质的量     2mol        0          0

转化的物质的量   2x          2x        x

平衡物质的量     2—2x       2x       x

根据质量守恒定律,反应前后气体的总质量为88g,反应后气体的总的物质的量为:(2—2x)+2x+x =2—x 

由摩尔质量的定义得:M=88g/(2—x)mol

所以  x=(88—2M)/M

[例2] 把3molA和2.5molB混合,充入2L密闭容器中,发生下列反应:3A(g)+B(g)“三段式法”解化学平衡计算题xC(g)+2D(g),经5秒钟反应达到平衡,生成1mol D,并测得C的平均反应速率为0.1mol·L-1·s-1,则此反应中B的转化率为      ,C的化学计量数x为     ,A的平衡浓度为      。

[分析]

 在反应方程式下用“三段式”列出各物质的开始、转化、平衡的量

                3A(g)+B(g)“三段式法”解化学平衡计算题  xC(g)+2D(g)

开始物质的量    3mol          2.5mol         0            0

 转化的物质的量  1.5mol    0.5 mol                  1mol

反应速率                                  0.1mol·L-1·s-1

平衡时物质的量  1.5mol     2 mol       1mol         1 mol

由D的生成量,根据方程式可计算出A、B的转化量分别为1.5mol 、0.5mol。所以,B的转化率为0.5/2.5=20%。

由题意,D的反应速率为 1mol/(2L·5s)=0.1mol·L-1·s-1 

根据C、D的平均反应速率之比等于化学计量数比,可得x=2。

根据平衡时A的物质的量,A的平衡浓度为1.5mol/2L=0.75mol/L。

[例3] 在一定条件下,将N2、H2混合气体100mL通人密闭容器内,达到平衡时,容器内的压强比反应前减小1/5,有测得此时混合气体的平均相对分子质量为9。试求:

⑴原混合气中N2、H2各多少毫升?

⑵H2的转化率是多少?

[分析] 

根据N2与H2反应的特点,4体积反应生成2体积,总体积减少2体积,减少的体积等于生成的氨的体积。根据阿伏加德罗定律,反应前后压强比等于体积比,压强减少1/5,体积减少100mL的1/5,即减少20mL。

设开始N2、H2的体积分别为a、b,在反应方程式下用“三段式”列出各物质的开始、转化、平衡的量

N2    +   3H2  “三段式法”解化学平衡计算题 2NH3

开始            a        b             0

转化            x        3x          2x 

平衡           a—x     b—3x    2x   

依题意有

   “三段式法”解化学平衡计算题

 x=10mL 

又体积与物质的量成正比。所以有:

①a+b=100

 ②“三段式法”解化学平衡计算题

解①②得:    

 a=20mL,b=80mL 。 

即开始N2、H2的体积分别为20mL、80mL。

氢气的转化率为:

“三段式法”解化学平衡计算题

以上几例可以看出,只要用“三段式”理顺反应过程中的各物质的各量间的关系,复杂的问题就能迎刃而解。

(责任编辑:化学自习室)
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