1、平均分子量在化学平衡计算中的应用文杨基鄂 化学平衡计算题的类型主要有：求转化率、求混合气体中各组分的质量分数、求平衡时混合气体的压强、求化学方程式的计量数、求平衡时混合气体的平均分子量等。笔者就最后一类题的解题方法和计算实例作以下归纳。 一、混合气体平均分子量的数学表达式1 式中 表示混合气体的平均分子量。 ， ， 分别表示混合气体中各组分的相对分子质量。 ， ， 分别表示混合气体中各组分的体积分数。2 在相同条件下，气体的体积分数等于气体的物质的量分数（组分气体的物质的量与混合气体总物质的量之比）因此该数学表达式又可为： 式中 ， ， 分别表示混合气体中各组分气体的物质的量分数。3已知混合气
2、体在标准状况下的密度 或相对密度，则平均分子量可通过下式计算： 22 4 （为某气体的相对分子质量）4已知混合气体的总质量和混合气体的总物质的量则平均分子量还可以通过下式计算： （ 总 总 ） 总 为混合气体的总质量； 总 为混合气体的总物质的量。二、计算实例例 1在一定条件下将物质的量相等的和 混合发生如下反应：2 2 ，2 。所得混合气体中 的体积分数为 40，混合气体的平均式量为（ ）。496 413 62 31解：设起始物质的量为：2 2 则剩余 的体积为：2 1 2 2 2设生成的 有转化成 2 起始物质的量 0 转化物质的量 2 平衡物质的量 2 混合气体总物质的量为 总 2（2）
3、（2）依题意有：（2（2）（40100）解得 4 （32（2）46（2）922）（641845）49.6答：选。例 2某温度下 和 之间建立起如下的平衡 2 ，测得平衡混合物对空气的相对密度为 2644，求 的分解率。解：设 的起始物质的量为 1转化了的 物质的量为 2 起始物质的量10转化物质的量 2 平衡物质的量1 2 平衡时混合气体的总物质的量为 总 121 292926447668已知 和 的相对分子质量分别为 92，46，则有：7668（92（1）4621）解得02 的分解率为：（021）10020答： 的分解率为 20。例 3在 10密闭容器中，放入 80 在一定条件下反应：2 （
4、） 2 （） （）并达到平衡状态， 的分解率为 40，求平衡混合气密度是相同条件下 密度的多少倍?解：2 （） 2 （） （）起始物质的量/mol 01 0 0转化物质的量/mol 004 004 0 02平衡物质的量/mol 006 004 0 02 总 006mol004mol002mol 012（ 总 总 ）（80012）6667（ M ）（66672）3334答：平衡时混合气密度是相同条件下 密度的 3334 倍例 4 与 混合气体对 的相对密度为 2222，在密闭容器内反应达到平衡，平衡混合物对 的相对密度为 2692。求 的转化率。解：反应前 前 222224444反应后 后 26
5、9225384设原混合气体含 1，含 则有：4444（64132（1）解得1572设 的转化率为，则有：2 2 2 1 2 11 05 5384（641321572）（11572）05解得：0898898答： 的转化率为 898例 5在 127和 1010 时，向某容器中放入 184 使之发生反应 2 并达到平衡，此时测得容器内混合气体的密度比原来减少 13（温度和压强不变）。计算：（1） 的分解率；（2）平衡混合物的平均分子量。解：依题意 （184）9202平衡混合气密度比原来减少 13（ 起始 平衡 ）（ 平衡 起始 ）（231）（23）则有： 平衡 （32） 起始 （32）02mol03
6、mol（1）设 分解率为，则有： 2 12102mol （03mol02mol）解得 （01mol02mol）0550（2） 总 184 总 03（ 总 总 ）（18403）6133答：（1） 的分解率为 50%；（2）平衡时混合气体的平均分子量为 6133。例 6工业上有一反应 2（）（） 3（），按体积比为52 将 A 和 B 充入到一定容积的密闭容器中，若在恒温条件下达到平衡时 C 占总体积的 60，设 A，B，C 的相对分子质量分别用，表示。试求：（1）平衡时 A 和 B 的转化率。（2）平衡时混合气体的平均分子量。解：（1）设5，则2。设 B 转化了，则有：2（）（） 3（）起始 5
7、 2 0转化 2 3平衡 52 2 3依题意有：（3）（52）（2）3 （60100）（35）即有：（37）（35）解得：（75）的转化率为：（25）100（275）5100 56的转化率为（2）100（75）210070（2）混合气体平衡时的总体积 总 7（5L2L）7（52）7答：（1）平衡时 A 的转化率为 56；的转化率 70；（2）平衡时混合气体的平均分子量为（52）7。例 7在一定温度下将 100 ， 混合气充入密闭恒压容器内，发生反应达到平衡时维持温度不变，测得混合气的密度是反应前密度的 125 倍，平均分子量为 155。求平衡时 的转化率； ， 两种气体开始时各为多少毫升?解：
8、同同 P 下有（ ）（ ）有（1125）（ 155） 解得 124 （ ）（n n ）即： 104156 104（104156）100mL40 100mL40mL60设 转化的体积为，则有： 3 2 起始体积 40 60 0转化体积 3 2平衡体积 40 603 2 总 4060321002有：155（40）28（603）2217）（1002）解得 10 的转化率为： （1040）10025答：平衡时 的转化率为 25； ， 两种气体开始的体积分别为 40和 60。例 8可逆反应（） （） （） （）达到平衡后，改变温度使平衡发生移动，气体的平均分子量如何变化?解：该反应中当温度改变使平衡移动时，每增加（或减小）1mol（或）气体，气体的质量就增加（或减小）12（或 12）设原平衡时气体的总质量为（12），气体总物质的量为（）。则有 （）当温度升高、平衡右移后， （12）（）当温度降低、平衡左移后， （12）（）（1）温度升高平衡右移时：（12）（）（）（12）（）讨论：若12，则 120 减小；若12，则 120 不变；若12，则 120 增大。（2）温度降低平衡左移时：讨论：若12，则 120 增大；若12，则 120 不变；若12，则 120 减小。
