高中化学同步讲练：2.2.2 平衡转化率2鲁科版选修4

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1、 精品资料第2课时平衡转化率学习目标定位1.知道平衡转化率的含义。2.学会平衡浓度的求算。3.能根据化学平衡计算的方法思路，进行平衡常数、平衡转化率的计算。1可逆反应NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)H0。在一定条件下，将NO2与SO2以体积比12置于密闭容器中发生上述反应，达平衡时NO2与SO2的体积比为16，回答下列问题：(1)该反应的平衡常数表达式是_。(2)其平衡常数K值是_。答案(1)K(2)解析设NO2的物质的量为1 mol，则SO2的物质的量为2 mol，参加反应的NO2的物质的量为x mol。NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)起始量(mol) 1 2 0

2、 0转化量(mol) x x x x平衡量(mol) 1x 2x x x由题意可知，解得x0.8K。2PCl5的热分解反应如下：PCl5(g)PCl3(g)Cl2(g)(1)写出反应的平衡常数表达式_。(2)已知某温度下，该反应的平衡常数K0.45 molL1。若此温度下，在容积为10.0 L的密闭容器中充入一定量的PCl5，达到平衡后，测得容器内PCl3的浓度为0.150 molL1。PCl5的起始浓度是_。答案(1)K(2)0.2 molL1K molL10.45 molL1，x0.2 molL1。3平衡常数越大，表示反应进行得越彻底，各个化学反应的平衡常数的大小相差很大。一般说来，如果一

3、个反应的平衡常数大于105，通常认为反应可以进行的较完全；相反，如果一个反应的平衡常数小于105，则认为这个反应很难进行。探究点一平衡转化率的概念及其计算1平衡转化率的概念：平衡时已转化了的某反应物的量(物质的量或浓度)与转化前该反应物的量之比。平衡转化率可描述化学反应的限度。2平衡转化率计算公式对反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)A的平衡转化率(A)100%B的平衡转化率(B)100%3在某温度下，将H2和I2各0.10 mol的气体混合物充入10 L 的密闭容器中，充分反应，达到下列平衡：H2(g)I2(g)2HI(g)，K0.25。则氢气的转化率是20%。解析设氢气的转化率为x

4、。H2(g) I2(g)2HI(g)起始浓度(molL1) 0.01 0.01 0转化浓度(molL1) 0.01x 0.01x 0.02x平衡浓度(molL1) 0.010.01x 0.010.01x 0.02xK0.25解得x20%。4在容积可变的密闭容器中，2 mol N2和8 mol H2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数是15.4%。解析N2(g)3H2(g)2NH3(g)起始物质的量(mol) 2 8 0转化物质的量(mol) 2/3 2 4/3平衡物质的量(mol) 4/3 6 4/3所以平衡时氮气的体积分数15.4%。归纳总结化学平衡

5、的计算模式及解题思路1计算模式mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)起始量 a b 0 0变化量 mx nx px qx平衡量 amx bnx px qx(1)对于反应物：平衡时的相关量起始量变化量(2)对于生成物：平衡时的相关量起始量变化量2基本解题思路(1)设未知数：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。(2)确定三个量：根据反应物、生成物及变化量三者的关系，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1中“模式”列表。(3)解答题设问题：明确了“始”、“变”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求反应物转化率、平衡时某成分的浓度、平衡常数、平均相对分

6、子质量等，给出题目答案。活学活用1在某温度下，将H2和I2各0.10 mol的气态混合物充入10 L 的密闭容器中充分反应，达到平衡后，测得H20.008 0 molL1。(1)求该反应的平衡常数。(2)求I2的平衡转化率。答案(1)0.25(2)20%解析本题是已知初始浓度和某物质的平衡浓度，求平衡常数和平衡转化率。K0.25。(2)(I2)100%20%。2反应SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)，若在一定温度下，将物质的量浓度均为2 molL1的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中SO2(g)的转化率为50%，试求在该温度下：(1)此反应的平

7、衡常数。(2)在上述温度下，若SO2(g)的初始浓度增大到3 molL1，NO2(g)的初始浓度仍为2 molL1，试求达到化学平衡时各物质的浓度。答案(1)1(2)SO3NO molL1，SO2 molL1，NO2 molL1解析本题是已知初始浓度和平衡转化率，求平衡常数和平衡浓度。(1)设平衡时SO2的浓度为x molL1由题意可知100%50%，x1，K1。(2)设达平衡时NO的浓度为y molL1因为温度不变，平衡常数不变，K1则1，y平衡浓度：SO23 molL1 molL1 molL1NO22 molL1 molL1 molL1SO3NO molL1。探究点二平衡转化率的影响因素1

8、在1 200 时测得反应CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)达平衡时，K2.25。试计算CO2(g)和H2(g)的初始浓度分别为下列三种情况下的CO2、H2的平衡转化率，填写下表：初始浓度CO2(molL1)H2(molL1)(H2)(CO2)0.010 00.010 060%60%0.010 00.012 054%65%0.010 00.008 066%53%2.分析上表计算结果，可得出的结论是(1)同一化学反应，不同物质的平衡转化率可能相同，也可能不同。(2)增大H2的浓度，CO2转化率的变化是增大，H2转化率的变化是减小。(3)减小H2的浓度，CO2转化率的变化是减小，H2转化率

9、的变化是增大。归纳总结(1)平衡常数和平衡转化率都能定量表示化学反应的限度。平衡常数只与温度有关，而平衡转化率的影响因素有温度、浓度、压强等。(2)对某一个具体反应，在温度一定时，只有一个化学平衡常数；但不同反应物的平衡转化率可能不同。故必须指明是哪一反应物的平衡转化率。(3)对任意化学反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)若A、B的起始浓度之比为ab，则(A)(B)。活学活用3相同体积的四个密闭容器中，进行同样的四个可逆反应，2A(g)B(g)3C(g)2D(g)。起始时各容器中所装A、B的物质的量分别是甲容器乙容器丙容器丁容器A2 mol1 mol2 mol1 molB1 mol1

10、mol2 mol2 mol在相同的温度下建立平衡时，有关A、B转化率的说法正确的是()A的转化率为甲丙乙丁A的转化率为甲乙丙乙丙丁B的转化率为丁乙丙甲A B C D答案A解析根据转化率的变化规律：丁中A的转化率最大，甲中A的转化率最小，丙容器比乙容器物质的量大，相当于丙中的压强大于乙中的压强，因该反应是一个气体体积增大的反应，所以乙中A的转化率大于丙中A的转化率，即丁乙丙甲；B的转化率用同样的方法确定为甲乙丙丁。1在密闭容器中把CO和H2O的混合物加热到800 ，有下列平衡：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，且平衡常数K1。若在2 L的密闭容器中充入1 mol CO和1 mol H

11、2O相互混合并加热到800 ，则CO的转化率为()A40% B50% C60% D83.3%答案B2在甲、乙两容器中各盛一定量的碳和二氧化碳(甲：12 g C,22 g CO2；乙：20 g C,22 g CO2)，在同温同压下进行反应，达到平衡时，两容器中二氧化碳的转化率的关系()A甲乙 B甲乙B平衡后的各物质浓度甲乙D平衡NH3的体积分数甲CO2答案C解析改变反应体系中任一物质的浓度，平衡常数不变，A项错误；反应物H2O的浓度增大，其转化率减小，CO转化率增大，B项错误；由于原平衡中CO1H2O1，二者在反应方程式中的计量数相等，故新平衡体系中，二者浓度依然相等，C项正确；对于放热反应，升

12、高温度，平衡常数减小，平衡左移，故D项错误。7在298 K时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：物质XYZ初始浓度/molL10.10.20平衡浓度/molL10.050.050.1下列说法错误的是()A反应达到平衡时，X的转化率为50%B反应可表示为X3Y2Z，其平衡常数为1 600C增大压强，平衡常数增大D改变温度可以改变此反应的平衡常数答案C 解析C选项错误，增大压强不可能使平衡常数增大。其他选项均为平衡中的基础计算和基础知识，关键是根据表中数据(0.10.05)(0.20.05)(0.10)132推导出：X3Y2Z。8某温度下，在一个2 L的密闭容器中，加入4 m

13、ol A和2 mol B进行如下反应：3A(g)2B(g)4C(s)2D(g)，反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6 mol C，则下列说法正确的是()A该反应的化学平衡常数表达式是KB此时，B的平衡转化率是40%C增大该体系的压强，平衡向右移动，化学平衡常数增大D增加B，平衡向右移动，B的平衡转化率增大答案B解析化学平衡常数的表达式中不能出现固体或纯液体，而物质C是固体，A错误；根据化学方程式可知，平衡时减少的B的物质的量是1.6 mol0.50.8 mol，所以B的转化率为40%，B正确；增大压强时平衡右移，但平衡常数不变，平衡常数只与温度有关，C错误；增加B后平衡右移，A的转化率增大，

14、而B的转化率减小，D错误。能力提升9二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料，但也是大气的主要污染物。综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)某温度下，SO2的平衡转化率()与体系总压强(p)的关系如图所示。根据图示回答下列问题：(1)将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L的密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10 MPa。该反应的平衡常数等于_。(2)平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)_K(B)(填“”、“”或“”)。答案(1)800 Lmol1(2)解析(1)从图示可知，当p0.1

15、0 MPa时，0.8。K Lmol1800 Lmol1。(2)平衡状态由A变到B时，温度不变，平衡常数不变，故K(A)K(B)。10在常压和500 时把O2和SO2按12体积比混合，如果混合前O2为10 mol，反应达平衡时混合气体中SO3占总体积的91%。求：(1)平衡时O2的物质的量是_。(2)混合气体中SO2占总体积的体积分数是_。(3)SO2的转化率是_。答案(1)0.62 mol(2)6.0%(3)93.8%解析设有物质的量为x的O2转化2SO2(g)O2(g)2SO3(g)起始 20 mol 10 mol 0转化 2x x 2x平衡 20 mol2x 10 molx 2x则100%

16、91%解得x9.38 mol。(1)n(O2)平10 mol9.38 mol0.62 mol。(2)100%6.0%。(3)(SO2)100%93.8%。11煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及产率等问题。已知CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表：温度/4005008301 000平衡常数K10910.6试回答下列问题：(1)上述反应的正反应是_反应(填“放热”或“吸热”)。(2)某温度下，上述反应达到平衡后，保持容器体积不变升高温度，正反应速率_(填“增大”、“减小”或“不变”)，容器内混合气体的压强_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)83

17、0 时，在恒容反应器中发生上述反应，按下表中的物质的量投入反应混合物，其中向正反应方向进行的有_(选填字母)投料ABCDn(CO2)/mol3101n(H2)/mol2101n(CO)/mol1230.5n(H2O)/mol5232(4)在830 时，在2 L的密闭容器中加入4 mol CO(g)和 6 mol H2O(g)达到平衡时，CO的转化率是_。答案(1)放热(2)增大增大(3)BC(4)60%解析(1)由表格可知，升温，化学平衡常数减小，故正反应为放热反应。(2)升高温度，正、逆反应速率均增大；容器体积不变的情况下，升高温度，则容器内混合气体的压强增大。(3)830 时，化学平衡常数

18、为1，即若n(CO2)n(H2)n(CO)n(H2O)，则反应向正反应方向进行，符合此要求的是B、C。(4)830 时，化学平衡常数为1，平衡常数K1，解得x1.2，则CO的转化率100%60%。拓展探究12联氨(N2H4)及其衍生物是一类重要的火箭燃料。N2H4与N2O4反应能放出大量的热。(1)已知：2NO2(g)N2O4(g)H57.20 kJmol1。一定温度下，在密闭容器中反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡。其他条件不变时，下列措施一定能提高NO2转化率的是_。(填字母序号)A减小NO2的浓度B降低温度C保持压强不变，充入N2D升高温度(2)298 K时，1.00 g N2H4

19、(l)与足量N2O4(l)完全反应生成N2(g)和H2O(l)，放出19.14 kJ的热量。则反应2N2H4(l)N2O4(l)=3N2(g)4H2O(l)的H_kJmol1。(3)290 K、1.00105 Pa，密闭容器中N2O4和NO2的混合气体达到平衡时，NO20.030 0 molL1、N2O40.012 0 molL1。则反应2NO2(g)N2O4(g)的平衡常数K_。(4)现用一定量的Cu与足量的浓HNO3反应，制得1.00 L已达到平衡的N2O4和NO2的混合气体(290 K、1.00105 Pa)，理论上至少需消耗Cu_g。答案(1)B(2)1 224.96(3)13.3 Lmol1(4)1.73 g解析(3)根据题意知平衡时：N2O40.012 0 molL1、NO20.030 0 molL1K13.3 Lmol1(4)由(3)可知，在290 K、1.00105 Pa达到平衡时，1.00 L混合气体中：n(N2O4)N2O4V0.012 0 molL11.00 L0.012 0 moln(NO2)NO2V0.030 0 molL11.00 L0.030 0 mol则n(NO2)总n(NO2)2n(N2O4)0.054 0 mol由Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O可得m(Cu)64 gmol11.73 g。