CO2(g)+H2(g),若最初加入等物质的量的 CO 和 H2O 各1 mol,反应达平衡时,生成0.67 mol CO2,若在相同条件下将 H2O 的物质的量改为 4 mol。反应达平衡时生成 CO2 可能为( ) mol。

 

A .1.34 B.1.0 C.0.94 D. 0.52

解: H2O的物质的量改为4 mol.相当于先让1 mol CO 和1 mol H2O 反应达平衡后,再加入3 mol H2O,显然平衡右移,所以 CO2 的物质的量应大于0.67 mol,用极限法找CO2的极大值(按CO的量转化):

CO(g) + H2O(g)

CO2(g) + H2(g)

 

起始 1 mol 4 mol 0 0

转化 1 mol 1 mol 1 mol 1mol

极限 0 mol 3 mol 1 mol 1 mol

所以CO2的极大值为1 mol(但1不能取)

答案选C

例3. 在体积固定的密闭容器中通入A ﹑C﹑D各1 mol和x mol 的B发生反应:

A(g)+4B(g)

2C(g)+ D(g)

 

当x在一定范围内变化,均可通过调节反应器的温度,使反应达平衡时保持容器中气体总物质的量为5 mol,若使起始反应向正方向进行,则x的范围为( )。

A.1﹤x﹤2 B.1﹤x﹤5 C.2﹤x﹤4 D. 2﹤x﹤5

解: 正反应是气体物质的量减小的反应

极限① 平衡不移动气体总物质的量为5 mol 时则B应为 2 mol,显然要使平衡右移则B的物质的量应大于 2 mol;极限②B较多时,平衡极限的右移后气体总物质的量为 5 mol，(不妨按A的量转化)则

A(g) + 4B(g)

2C(g) + D(g)

 

起始 1 mol x 1 mol 1 mol

转化 1 mol 4 mol 2 mol 1 mol

极限 0 mol x-4 3 mol 2 mol

即x - 4 + 3 +2 =5 所以x的最大值为4(注意4不可以取)

答案选 C

二、解决等效平衡的问题

极限思想主要用于解决等效平衡问题。

(1)恒温、恒容条件下的等效平衡。

思路:用极限法处理后各物质的值对应相等(即一边倒后,值相同)

(2)恒温、恒压条件下的等效平衡。

思路:用极限法处理后各物质间的比值对应相等(即一边倒后,比值相同)。

(3)特殊情况,等体积反应(恒温)

思路:用极限法处理后各物质间的比值对应相等(即一边倒后,比值相同)。

例1.在t℃,体积固定的一容器中分别投入2 mol SO2 和1 mol O2;发生反应:

2SO2(g) +O2(g)

2SO3(g)

 

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,设a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2、SO3的物质的量,如a、b、c取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证达平衡时,反应混合物中三种气体的百分含量仍与上述平衡完全相同,请填空。

(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,一个只含a和c,一个只含b和c

解:因为是恒温、恒容条件下的等效平衡.所以用极限法处理后其值对应相等(1)极限的地转化为反应物( SO3 转化c mol)则有:

2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)

 

起始 0 0 c

转化 c c/2 c

极限 c c/2 0

所以c=2

(2)极限的地转化为反应物,SO3 转化c mol ,则有:

2 SO2 (g)+ O2(g)

2SO3(g)

 

起始 0.5 b c

转化 c c/2 c

极限 0.5+c b+c/2 0

所以0.5+c=2, b+c/2=1解之c=1.5 ; b=0.25

(2)极限的地转化为反应物, SO3 转化c mol,则有:

2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)

 

起始 a b c

转化 c c/2 c

极限 a+c b+c/2 0

所以a+c=2, b+c/2=1

例2.在t ℃,体积固定的一容器中分别投入2 mol A和1 mol B,发生反应：