高中化学选修4考点过关：考点5-化学平衡计算(Word版,含解析)

化学平衡是中学化学重要基础之一，是中学化学所涉及的溶解平衡、电离平衡、水解平衡等知识的核心，对很多知识的学习起着指导作用。

而化学平衡计算是高考中的热点之一，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。

化学平衡的计算一般涉及到各组分的物质的量、浓度、转化率、百分含量、气体混合物的密度、平均摩尔质量、压强等，通常的思路是写出平衡式，列出相关量(起始量、变化量、平衡量)，确定各量之间的关系，列出比例式或等式或依据平衡常数求解。

1.计算模式：化学平衡计算的最基本的方法模式是“平衡三段式法”。

具体步骤是在化学方程式下写出有关物质起始时的物质的量、发生转化的物质的量、平衡时的物质的量(也可以是物质的量浓度或同温同压下气体的体积)，再根据题意列式求解，起始、转化、平衡是化学平衡计算的“三步曲”，三步是化学平衡计算的一般格式，根据题意和恰当的假设列出起始量、转化量、平衡量。

但要注意计算的单位必须保持统一，可用mol、mol/L，也可用L。

m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)
n(起始)/mol ab00
n(转化)/mol mxnxpxqx
n(平衡)/mol a－mxb－nxpxqx
反应可从左向右开始，也可以从右向左开始，也可以多种物质同时充入。

可逆反应达到平衡状态时各物质浓度间的关系。

反应物：平衡浓度=起始浓度-转化浓度；生成物：平衡浓度=起始浓度+转化浓度，其中各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中各物质的化学计量数之比。

2.解题思路：具体题目要具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量为x；根据反应物、生成物及变化量的三者关系代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量并按“模式”列表；明确了“始”、“变”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等，得出题目答案。

3.计算公式：
(1)变化量之比等于化学计量数之比v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q(未达到平衡时，用于确定化学方程式中未知的化学计量数)。

(2)化学平衡常数K ＝c p
c q c m c n
＝
px /V p
qx /V q a －mx V ]m b －nx
V ]n
，若用任意状态的生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值称为浓度商，用Q 表示。

则其与K 比较，当Q >K ，v 正<v 逆；Q <K ，v 正>v 逆。

(3)平衡浓度c (A)平＝n
平
V ＝a －mx V 。

(4)反应物转化率α(A)＝
n 消耗n 起始
×100%＝mx
a ×100%。

(5)平衡百分含量φ(A)＝
n
平
n 总
×100%。

(6)平衡时与起始时的压强比
p 平p 始＝n 平n 始＝a ＋b ＋p ＋q －m －n x a ＋b
(同T 、V 时)，混合气体的密度比ρ1ρ2＝M 1M 2
(同T 、p 时)，ρ1ρ2＝V 2
V 1(同质量的气体时)等。

(7)混合气体的密度ρ(混)＝m V ＝
a ·M ＋
b ·M V
(g·L －
1)(T 、V 不变时，ρ不变)。

(8)混合气体的平均摩尔质量M ＝m n ＝a ·M ＋b ·M a ＋b ＋p ＋q －m －n x (g·mol －
1)。

【例题1】在n L 密闭容器中，使1molX 和2molY 在一定条件下反应：a X(g)＋b Y(g)
c Z(g)。

达到平衡时，Y 的转化率为20%，混合气体压强比原来下降20%，Z 的浓度为Y 的浓度的0.25倍，则a ，c 的值依次为( )
A ．1,2
B ．3,2
C ．2,1
D ．2,3
L ，所以b ＝c 。

又根据压强比等于其物质的量之比，可得出－0.4a
b
＋1.6 mol ＋0.4 mol 1 mol ＋2 mol
＝
1－0.2
1，即有3b ＝2a ，结合b ＝c ，可得a ＝3时，c ＝2。

【答案】B 【例题2】(1)化学平衡常数K 表示可逆反应的进行程度，K 值越大，表示_________，K 值的大小与温度的关系是：温度升高，K 值______________(填“一定增大”“一定减小”或“可能增大也可能减小”)。

(2)在一体积为10 L 的容器中，通入一定量的CO 和H 2O ，在850℃时发生如下反应：CO(g)
＋H 2O(g)CO2(g)＋H2＋Q(Q＞0)，CO和H2O的浓度变化如图所示，则0～4 min间平均反应速率v(CO)＝________mol/(L·min)。

(3)t℃(高于850℃)时，在相同容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度变化如下表，t℃时物质浓度(mol/L)的变化
①表中3～4 min之间反应处于________状态；c1数值________ 0.08 mol/L(填“大于”“小于”或“等于”)。

②反应在4～5 min间，平衡逆向移动，可能的原因是________(单选)，表中5～6 min之间数值发生变化，可能的原因是________。

a．增加水蒸气b．降低温度c．使用催化剂d．增加氢气浓度
率减小，所以第3 min时，c(CO)＞0.138 mol/L－0.031 mol/L＞0.08 mol/L.4～5 min间平衡逆向
移动，根据平衡移动的影响因素和题给条件分析应该是加入了生成物，即d ；5～6 min 之间c (CO)减小，而c (H 2O)和c (CO 2)增大，说明一定是增加了水蒸气，使平衡正向移动。

【答案】(1)可逆反应进行的程度越大 可能增大也可能减小 (2)0.03 (3)①平衡 大于 ②d a
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。

【考点练习】
1.羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。

在恒容密闭容器中,将CO 和H 2S 混合加热并达到下列平衡:CO(g)+H 2S(g)
COS(g)+H 2(g) K =0.1，反应前CO 物
质的量为10 mol,平衡后CO 物质的量为8 mol 。

下列说法正确的是( )
A.升高温度,H 2S 浓度增大,表明该反应是吸热反应
B.压缩容器容积,反应的平衡常数将增大
C.反应前H 2S 物质的量为7 mol
D.CO 的平衡转化率为80% 2.等物质的量的X(g)与Y(g)在密闭容器中进行反应:X(g)+2Y(g)3Z(g)+Q(s) ΔH >0,下列叙述正
确的是( )
A.当容器中X 与Y 的物质的量之比满足1∶2时反应达到平衡
B.达到平衡时X 的转化率为25%,则平衡常数K 为
C.达到平衡后,反应速率2v 正(Y)=3v 逆(Z)
D.达到平衡后,加入Q,平衡逆向移动
3.在一定条件下，1mol N 2和3mol H 2混合后反应，达到平衡时测得混合气体的密度是同温同压下氢气的5倍，则氮气的转化率为( ) A ．20% B ．30%C ．40% D ．50%
4.在一定温度下，反应12H 2(g)＋1
2
X 2(g)
HX(g)的平衡常数为10。

若将1.0mol 的HX(g)通入体
积为1.0L 的密闭容器中，在该温度时HX(g)的最大分解率接近于( ) A ．5%
B ．17%
C ．25%
D ．33%
5．将4 mol SO 2与2 mol O 2放入4 L 的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡：2SO 2(g)＋O 2(g)
2SO 3(g)，测得平衡时SO 3的浓度为0.5 mol·L －
1。

则此条件下的平衡常数K 为( )
A．4 B．0.25 C．0.4 D．0.2
6.已知可逆反应CO＋H 2O(g)CO2＋H2，达到平衡时，K＝c2c2
c c 2，K是常数，只与温度有关，与浓度无关。

(1)830 K时，若起始时：c(CO)＝2 mol/L，c(H2O)＝3 mol/L，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为________；K值为________。

(2)830 K时，若只将起始时，c(H2O)改为6 mol/L，则水蒸气的转化率为________。

(3)若830 K时，起始浓度c(CO)＝a mol/L，c(H2O)＝b mol/L，H2的平衡浓度c(H2)＝c mol/L
①a、b、c之间的关系式是________，②当a＝b时，a＝________。

7.T℃时,在一个体积为2 L的容器中,A气体与B气体反应生成C气体,反应过程中A、B、C的浓度变化如图所示[已知:K(300 ℃)>K(350 ℃)]。

(1)写出该反应的化学方程式:。

(2)该温度下该反应的平衡常数为。

(3)该反应是(填“放”或“吸”)热反应。

(4)0~4 min内,A的平均反应速率为。

(5)达到平衡时B的转化率为。

(6)恒容条件下,下列措施中能使减小的有。

A.充入氦气
B.使用催化剂
C.再充入2.4 mol A和1.6 mol B
D.降低温度
8.在容积为1.00 L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应:N2O4(g)2NO2(g),随着温度升高,混合气体的颜色逐渐变深。

请回答下列问题:
(1)反应的ΔH(填“>”或“<”)0;100 ℃时,体系中各物质的浓度随时间的变化如图所示。

在0~60 s内,反应速率v(N2O4)=mol·L-1·s-1;反应的平衡常数K1为。

(2)100 ℃时达平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.0020 mol·L-1·s-1的平均速率降低,经10 s又达到平衡。

①T(填“>”或“<”)100 ℃,判断理由是。

②列式计算温度T时反应的平衡常数K2。

(3)温度T时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半。

平衡向(填“正反应”或“逆反应”)方向移动,判断的理由是。

参考答案与解析
1.【解析】由题中信息可列三段式:
CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)
起始:10 mol x mol00
转化: 2 mol 2 mol 2 mol 2 mol
平衡:8 mol(x-2) mol 2 mol 2 mol
设容器体积为V L,由K=0.1可得K===0.1,解得x=7,C项正确。

【答案】C
3.【解析】由题意建立三段式如下：
N 2＋ 3H 22NH 3
起始量/mol 1 3 0 转化量/mol x 3x 2x 平衡量/mol 1－x 3－3x 2x
n 总＝1mol －x ＋3mol －3x ＋2x ＝4mol －2x ，m 总＝28g·mol －
1×lmol ＋2g·mol －
1×3mol ＝34g ，故M
＝
m 总n 总＝34 g 4 mol －2x
＝5M (H 2)＝10g·mol －
1，x ＝0.3mol ，即α(N 2)＝30%。

【答案】B 4.【解析】由题中的反应和数据可知：HX(g)
12H 2(g)＋1
2
X 2(g)的平衡常数K ＝0.1。

设在该温度下HX(g)的分解反应达平衡后其减小的浓度为x mol·L －
1，则平衡时HX 、H 2、X 2的浓度分
别为(1.0－x ) mol·L －
1、0.5x mol·L －
1、0.5x mol·L －
1，代入K 的表达式有
x
1
2x
12
1.0－x
＝0.1，
解得x ＝0.17，故可知HX 的转化率为0.17 mol·L －
1
1.0 mol·L －1×
100%＝17%。

【答案】B 5.【解析】由题意建立三段式如下：
2SO 2(g)＋O 2(g)2SO 3(g)
初(mol): 4 2 0 转(mol): 2 1 2 平(mol): 2 1 2
平衡时各自的浓度c (SO 2)＝0.5 mol·L －
1，c (O 2)＝0.25 mol·L －
1，c (SO 3)＝0.5 mol·L －
1，K ＝
0.52
0.52×0.25
＝4。

【答案】A
6.【解析】(1)由题中信息可列三段式:
CO ＋H 2O(g)
CO 2＋H 2
起始浓度/(mol·L －
1) 2 3 0 0 转化浓度/(mol·L －
1) 1.2 1.2 1.2 1.2
平衡浓度/(mol·L －
1) 0.8 1.8 1.2 1.2
则K ＝1.2×1.20.8×1.8＝1，α(H 2O)＝1.23×100%＝40%。

(2)设水蒸气的转化浓度为x ，由题中信息可列三段式:
CO ＋H 2O(g)
CO 2 ＋ H 2
起始浓度/(mol·L －
1) 2 6 0 0
转化浓度/(mol·L －
1) xxxx
平衡浓度/(mol·L－1) 2－x6－xxx
则K＝
x·x
－x－x
＝1，x＝1.5 mol/L，α(H2O)＝
1.5
6×100%＝25%。

(3)由题中信息可列三段式:
CO＋H 2O (g)CO2＋H2
起始浓度(mol/L)a b00
转化浓度(mol/L) cc c c
平衡浓度(mol/L) a－cb－cc c
则
c2
a－c b－c
＝1，把b＝a代入上式，可得a＝2c。

【答案】(1)40%1(2)25%(3)①
c2
a－c b－c
＝1②2c
7.【解析】(1)据图可知t1时刻反应达到平衡,这段时间内A、B、C的物质的量的变化值分别为0.8 mol、0.4 mol、0.4 mol,故反应为2A(g)+B(g)C(g)。

(2)因平衡时A、B、C的物质的量浓度
分别为0.8 mol·L-1、0.6 mol·L-1、0.2 mol·L-1,所以平衡常数K=≈0.52。

(3)因为K(300 ℃)>K(350 ℃),故该反应为放热反应。

(4)0~4 min内,A的平均反应速率为(2.4 mol-2.0 mol)÷2 L÷4 min=0.05 mol·L-1·min-1。

(5)到达平衡时B的转化率为×100%=25%。

(6)恒容条件下充入氦气和使用催化剂,平衡不发生移动,不变;再充入2.4 mol A和1.6 mol B时,平衡正向进行的程度增大,反应物的转化率增大,故减小;降低温度,平衡正向移动,反应物的转化率增大,故减小。

【答案】(1)2A(g)+B(g)C(g)(2)0.52(3)放(4)0.05 mol·L-1·min-1(5)25%(6)CD
mol·L-1,NO2为0.16 mol·L-1,由平衡常数表达式可得K2的值。

(3)缩小体积,即增大压强,平衡向气体
体积减小的方向移动,所以平衡逆向移动。

【答案】(1)>;0.0010;0.36(2)①>;正反应吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高②平衡时,c(NO2)=0.120 mol·L-1+0.0020 mol·L-1·s-1×10 s×2=0.16 mol·L-1,c(N2O4)=0.040 mol·L-1-0.0020 mol·L-1·s-1×10 s=0.020 mol·L-1,K2==1.28(3)逆反应;对气体分子数增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动。