化学平衡移动判断

化学平衡移动判断

[重点难点概述]

本期重点讲解反应容器、中间状态、守恒法、等效平衡等在化学平衡移动判断中的运用。

[例题讲解]

一、反应容器与化学平衡移动

例1：在一真空恒容容器中充入1 mol PCl5，加热到200℃时发生如下反应：

PCl5（气） PCl3（气）＋Cl2（气），反应达到平衡PCl5所占体积分数为m%,若

在同一容器同一温度下，最初投入的是2 mol PCl5，反应达平衡后PCl5所占体积分数为n%，则m与n的关系正确的是

A、m>n B、m[分析]本题前后出现两个平衡状态的相同点：体积相同、温度相同；不同点：充入的反应物物质的量不同。因为本反应正反应方向是气体体积增大的方向，反应达平衡后容器内压强不同。反应达平衡过程中压强越大平衡越不易向正反应方向移动。

答案：B

例2：在一真空恒压容器中盛有1 mol PCl5，加热到200℃时发生如下反应：

PCl5（气） PCl3（气）＋Cl2（气），反应达到平衡PCl5所占体积分数为m%，

若在同一容器同一温度下，最初投入的是2 mol PCl5，反应达平衡后PCl5所占体积分数为n%，则m与n的关系正确的是

A、m>n B、m[分析]本题前后出现两个平衡状态的相同点：压强、温度相同；不同点：体积不相同。尽管反应初始时投入的PCl5物质的量不同，但反应达平衡后容器内压强相同。反应达平衡后各物质百分含量相同。

答案：C

小结：上述两题在容器的特点上不相同，可见对于反应前后气体体积发生变化的可逆反应而言，恒容容器中要想达到同一平衡状态，投料量必须得相同；恒压容器中要想达到同一平衡状态，投料量可以不同，但投入的比例得相同。

二、中间状态在平衡移动分析中的运用

例3：在一个活塞式的反应容器中，通入2molSO2和1molO2，于500℃下发生化合反应并达到平衡，在保持恒温、恒压的条件下，再通入2molSO2和1molO2，第二次刚通入后反应速率的变化及最终SO3的含量的有关叙述正确的是

A、V正增大，V逆减小， SO3的百分含量增加

B、V正增大，V逆不变， SO3的百分含量不变

C、V正增大，V逆增大， SO3的百分含量无法判断

D、V正增大，V逆减小， SO3的百分含量保持不变

分析：本题既要比较正逆反应速率的变化情况，又要判断平衡移动方向和SO3百分含量的变化情况，头绪较多。分析中可引入一个中间反应阶段，见下图：

容器1、2的温度、压强相等，容器2的体积为容器1的两倍。容器2中插有一个隔板将其体积一分为二，假设：容器2右侧不发生反应，左侧部分中的气体与容器1同时开始反应达到平衡，由于它们投料、温度、压强均相等，平衡混合物中各物质的浓度也相等。抽去容器2中的隔板，假设气体迅速扩散均匀，在抽去容器2中的隔板瞬间容器中各物质的浓度变化情况，容器2中SO2和O2浓度比容器1中大，容器2中SO3浓度比容器1中小，开始时V正增大，V逆减小，平衡向正反应方向移动；由于它们投料、温度、压强均相等，随后又逐渐恢复到原反应速率和原平衡状态，SO3的百分含量保持不变。

答案：D

小结：两个平衡状态间有两个或两个以上条件不相同，想方设法控制尽可能多的条件在分析过程中保持不变，仅变化一个关键条件就需要在两个平衡状态间引入一个新的状态。

三、极值法

例4：在密闭容器中充入1molCO和1molH2O气体，在一定条件下达到平衡状态，生成2/3molCO2，当其它条件不变时，充入的水蒸气改变为2mol，再次达到平衡时，生成CO2的物质的量可能是

A、0.5mol B、0.95mol C、1mol D、2/3mol

[分析]起始状态是充入1molCO和1molH2O气体，当其它条件不变时，充入的水蒸气改变为2mol平衡向生成CO2的方向进行的更加彻底，CO2的物质的量将增加而大于2/3mol，但由于反应要建立新的平衡状态，CO不可能完全转化，CO2只能小于1mol。

答案：B

小结：条件不够无法精确计算，借助于极值法，找到取值范围。

四、质量守恒思想在化学平衡分析中的运用

例5、在一定温度下，把2molSO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器内，发生如下反应：2SO2+O2

2SO3。当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处于化学平

衡状态，现在该容器维持温度不变，令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量（mol）。如果a、b、c分别取不同的值时，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的百分含量仍与上述平衡状态完全相同。

根据上述要求填写下列空白

若a=0、b=0则c=___________ 若a=0.5、b=0.25则c=___________

a、b、c取值必须满足的一般条件是（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）________________ ___________________

列一个同时含有a、b、c三项的方程_______________

分析：解题过程中要运用守恒原理，关键是找到守恒原理分析的对象，也就是从众多的原子守恒中找到关键的对象进行分析。

答案：

①2mol

② 1.5mol（硫原子守恒或氧原子守恒）

③ a+c=2（硫原子守恒）b+c/2=1（氧气分子中氧原子守恒）

④2a+2b+3c=6

小结：通过以上题目可知，守恒原理在化学计算中运用广泛，结合化学平衡移动特点来看，主要是运用原子守恒和质量守恒。

[参考练习]

1、在一真空密闭容器中，充入10molN2和30molH2，发生N2+3H2 2NH3反

应，在一定温度下达到平衡时，H2的转化率为25％。若在同一容器中在相同温度下充入NH3，欲达到平衡时各成分的百分含量与上述平衡相同，则起始时充入NH3的物质的量和达到平衡时NH3的转化率

A、15mol、25％ B、20mol、50％

C、20mol、75％ D、40mol、80％

2、在一个固定体积的密闭容器中，充入3 mol A和2 mol B发生反应，

3A（气）＋2B（气） xC（气）达平衡后，C的百分含量为w%，若维持容器体

积和温度不变，0.6 mol A、0.4 mol B、0.8 mol C为起始物质，达到平衡后。C的百分含量也为w%，则x值为_______________。

3、在一定温度下，把4molA和5molB通入一定体积的真空容器中，发生如下反应：4A（气）+5B（气）

4C（气）+6D（气）并使之达到平衡。若维持反应温度不变，

令a、b、c、d分别代表A、B、C、D四种物质的物质的量，如果a、b、c、d取不同值时，它们必须满足一定关系，才能保证达到平衡时，平衡混合物中A、B、C、D的百分含量仍与上述平衡时完全相同。它们应满足的关系是：

（1）若a=0、b=0时，则c应等于 ，d应等于 。

（2）若a=1mol、b=1.25mol时，则c应等于 ，d应等于 。

（3）a、b、c、d的取值必须满足的一般条件是（用方程式表示，其中一个只含b和d，另一个只含b和c） 。

[分析与解答]

1、 C

2、[分析]一个固定体积的密闭容器，说明容器为恒容容器，当将C完全转化为A、B时，若A为3 mol和B为2 mol时反应达同一平衡状态，x=1。

进一步分析：若x=3+2时反应所达平衡状态与压强无关。所以，x=1或5。

3、（1）若a=0、b=0时，则c应等于 4 ，d应等于 6 。

（2）若a=1mol、b=1.25mol时，则c应等于 3 ，d应等于 4.5 。

（3）a、b、c、d的取值必须满足的一般条件是（用方程式表示，其中一个只含b和d，另一个只含b和c）b+

d=5；b+ c=5 。