1.同T、V,△V≠0
解题规则:
例1.在1L密闭容器中加入2molA和1molB,在一定温度下发生下列反应:
2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g),达到平衡时容器内D的百分含量为a%。若保持容器体积和温度不变,分别通入下列几组物质达到平衡时容器内D的百分含量也为a%的是
A.3molC和1molD B.2molA、1molB和3molC
C.4molC和1molD D.1.9molA、0.95molB、0.15molC和0.05molD
[答案] AD
[解析] 此题属等效平衡中的第一种情况,T、V一定且m+n≠p+q,用“极限转换法”作出判断,将各选项中的物质的量换算成从正反应开始时A和B的物质的量。
2A(g) + B(g) 3C(g)
+ D(g
|
A. |
起始/mol |
0 |
0 |
3 |
1 |
|
转换后/mol |
2 |
1 |
0 |
0 |
|
|
B. |
起始/mol |
2 |
1 |
3 |
0 |
|
转换后/mol |
2 |
1 |
3 |
0 |
|
|
C. |
起始/mol |
0 |
0 |
4 |
1 |
|
转换后/mol |
2 |
1 |
1 |
0 |
|
|
D. |
起始/mol |
1.9 |
0.95 |
0.15 |
0.05 |
|
转换后/mol |
2 |
1 |
0 |
0 |
例2.在一定温度下,把4molA气体和5molB气体通入一定容积的密闭容器里,发生以下反应:4A(g)+5B(g) 4C(g)+6D(g) 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。在该容器中,维持温度不变,令a、b、c、d分别代表初始加入A、B、C、D的物质的量(mol),如果a、b、c、d取不同的数值,它们必须满足一定关系,才能保证达到平衡时,反应混合物中几种物质的体积分数仍跟上述平衡时完全相同,请填写下列空白:
(1)若a=0,b=0,则c= ,d= 。
(2)若a=1,则c= ,d= 。
(3)a、b、c、d取值必须满足的一般条件是(请用方程式表示,其中一个只含a和c,另一个只含b和c)
解析:
例3.某温度下,在1L的密闭容器中加入1molN2、3molH2,使反应N2+3H2 2NH3达到平衡,测得平衡混合气体中N2、3H2、NH3分别为0.6mol、1.8mol、0.8mol,维持温度和容器体积不变,令x、y、z代表初始加入的N2、3H2、NH3的物质的量(mol)。如果x、y、z取不同的数值,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物质的量仍跟上述平衡时完全相同。请填写下列空白:
(1)若x=0,y=0,则z= 。
(2)若x=0.75,则y= ,z= 。
(3)x、y、z应满足的一般条件是(用含x、y、z的关系式表示) 。
[解析] (1)加入2molNH3,完全分解即为1molN2、3molH2,所以与原平衡等效。
(2)欲与原平衡等效,将NH3完全分解后容器中应为1molN2、3molH2,现N2为0.75mol,则还须0.25mol,根据方程式可用0.5molNH3提供,0.5molNH3分解还产生0.75 molH2,则H2起始时应加3mol-0.75mol=2.25mol。
(3)将zmolNH3完全分解后,可得
mol N2、
molH2,与起始时加入的量之和必须是1molN2、3molH2才与已知平衡等效。即
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[答案] (1)2mol (2)y=2.25mol、z=0.5mol (3)
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例4.在一定温度下,把2molSO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器里,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。现在该容器中,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取不同的数值,它们必须满足一定的关系,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跟上述平衡时完全相同,请填写下列空白:
(1)若a=0,b=0,则c= 。
(2)若a=0.5则b= ,c= 。
(3)a、b、c取值必须满足的一般条件是(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): 。
[解析] 在一定温度下,对于平衡体系 2SO2+O2 2SO3来说,无论是从2molSO2和1molO2的混合物开始反应,还是从2molSO3开始反应,都将达到完全相同的化学平衡状态,据此可得出第(1)问的答案为c=2。
第(2)、(3)问可以通过一次计算来得到解答。
设反应在题设条件下(2molSO2和1molO2的混合物),反应一段时间后生成的SO3的物质的量为xmol,则有
2SO2 + O2 2SO3
起始物质的量(mol) 2 1 0
一段时间后物质的量(mol)2-x 1-
x
依题意,若令a=2-x,b=1-
,c=x,则以此为起始反应物的任一组反应达平衡时,都能与题设的化学平衡状态完全相同。
由上面三式消去x可得:
a+c=2,2b+c=2,这就是第(3)问的解。
将a=0.5代入上式可得b=0.25,c=1.5,这就是第(2)问的解。
[答案] (1)2 (2)0.25 1.5 (3)a+c=2,2b+c=2