“三段式法”解化学平衡计算

“三段式法”解化学平衡计算

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]在一定条件下已测得反应2CO2====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 ====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+ =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）===xC（g）+2D（g）

经5秒钟反应达到平衡，生成1D，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）===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 === 2NH3

开始 a b 0

转化 x 3x 2x

平衡 a —x b —3x 2x

依题意有

x=10mL

又体积与物质的量成正比。所以有：

①a+b=100

②

解①②得：

a=20mL ，b=80mL 。 即开始N 2、H 2的体积分别为20mL 、80mL 。

氢气的转化率为

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。 28a+2b 100—2x =9 100

100—2x = 4/5 30 80 ×100%=37.5%