2018-2019版高中化学第2章化学反应的方向、限度与速率第2节化学反应的限度第2课时学

1、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。新知导学一、平衡转化率的概念及表达式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)A 的平衡转化率a(A)例 1】在 25C时，密闭容器中 A、B、C 三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：物质ABC1初始浓度/molL230平衡浓度/molL11.51.51启迪思维採究规律cC(g) +dD(g)A的初始浓度L、

2、A的平衡浓度x100%则 A 的平衡转化率为 _ , B 的平衡转化率为 _答案 25% 50%1 12 molL 0.5 molL解析aA=2 molLX100%= 25%23 molL考点平衡转化率题点平衡转化率的计算特别提醒(1)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。(2) 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。(3) 温度一定，平衡常数越大，平衡转化率不一定越大。例 2】 实验室用 4 mol SO2与 2 mol O2进行

3、下列反应：2SQ(g) + Q(g)2SO(g) H=196.64 kJ mol1,当放出 314.624 kJ 热量时，SO 的转化率为()A.40%C.80%D.90%答案 C314 624 kJ解析根据放出 314.624 kJ 的热量可知参加反应的SO 的物质的量为一M2196.64 kJ mol3.2 mol=3.2 mol ，故 SQ 的转化率为x100%= 80%4 mol考点平衡转化率题点平衡转化率的计算二、平衡转化率与化学平衡常数的计算1.计算模型(三段式法)pC(g)+qD(g)nA(g) +nB(g)初始量ab00变化量mxnxpxqx平衡量amxbnxpxqx(1) 对

4、于反应物：平衡量=初始量变化量(2) 对于生成物：平衡量=初始量+变化量2.计算思路(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) 列出三个量：用含x的式子表示平衡体系中各物质的初始量、变化量、平衡量。(3) 列式计算：根据平衡时含x的相应关系列式求解。【例 3 化学反应 2SO(g) + Q(g)2SO(g)是硫酸制造工业的基本反应，若在一定温度下，-13 molL 1.5 mol50%B.50%3将 0.1 mol 的 SO(g)和 0.06 mol O2(g)注入体积为 2 L 的密闭容器中，当达到平衡状态时,4测得容器中有 0.08 mol SO3(g

5、)，试求在该温度下:(1)此反应的平衡常数。(2)SO2(g)和 Q(g)的平衡转化率。_ 1答案(1)1 600 molL(2)80%66.7%0.04 molL_a(S3=0.05 molL_ X100%=80%考点平衡转化率与化学平衡常数的计算的综合题点已知初始浓度和平衡浓度计算平衡转化率和平衡常数例 4】反应 SO(g) + NO(g) SO(g) + NO(g)，若在一定温度下，将物质的量浓度均为2 molL_1的 SQ(g)和 NO(g)注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中SQg)的转化率为 50%试求在该温度下：(1)此反应的平衡常数。在上述温度下，若 SO(g)的初始

6、浓度增大到 3 molL_1, NO(g)的初始浓度仍为 2 molL_1,试求达到化学平衡时各物质的浓度。1 1 1答案 (1)1(2)SO3=NO=1.2 molL ,SO2=1.8 molL ,NQ=0.8 molL一 1解析 设平衡时 SO 的浓度为xmolLSO2(g)+NO(g)SQ(g)+NO(g)初始浓度 mol _ 1L2200平衡浓度 mol _ 1Lxx2_x2 _x.2_ x由题意可知2x100%= 50%x1,KSO3NO_11 molL x1 molL_ 1SO2NO2_11 molL x1 molL_ 1 1。(2)设达平衡时NO 的浓度为ymolL1解析(1)2

7、SQ(g) + Q(g)2SO(g)初始浓度(molL_1)0.0500.0300转化浓度(molL_1)0.0400.0200.040平衡浓度(molL_1)0.0100.0100.0402KSO30.040_1 2molL12、一 r1 600 molL。a(O2)0.020 mol0.030 mol必 100%66.7%。K=2=斗SO2 O2(0.010 molL2x0.010 molL5SO2(g)+NQ(g)SO(g) + NO(g)初始浓度 mol 1L3200平衡浓度 mol 1L3_y2_yyy6方法总结(1)已知初始浓度和平衡转化率可以计算平衡常数,计算平衡转化率。(2)相

8、同温度下，可以从平衡I条件求出化学平衡常数，利用平衡常数求出平衡n条件下的有天量。达标检测n(CO)n(CO)AB因为温度不变，平衡常数不变,K= 1则=1,y= 1.23y2y平衡浓度：SO2 = 3 molL1=2 molL 1.2 mol1 一 1一 11.2 molL =1.8 molLNO211-L =0.8 molLSO3=NO=1.2 molL1 2。考点平衡转化率与化学平衡常数的计算的综合题点已知条件I平衡转化率计算条件n平衡相关量已知初始浓度和平衡常数可以co的转化7解析 增大 CO 的用量，CO 的转化率减小，A 项错误；平衡常数只与温度有关， H0 的反应， 温度升高，平

9、衡常数减小， B 项正确，C 项错误；增大 H2的用量，CO 的转化率增大，D 项错 误。考点转化率与平衡常数 题点转化率与平衡常数变化分析3.某温度下，向容积为 2 L 的密闭反应器中充入 0.10 mol SO3,当反应器中的气体压强不再20%则该温度下反应 2SO(g) + Q(g)2SO(g)的平衡常数的数值为(考点平衡转化率 题点平衡转化率的计算4.已知tC时，反应 FeO(s) + CO(g)Fe(s) + CO(g)的平衡常数K= 0.25。变化时，测得 SO 的转化率为A.3.23X103B.1.6X10C.8.02X102D.4.0X10答案解析2SQ(g)+ Q2(g)2S

10、Q(g)c(始)/mol 0.05c(变)/mol L-10.010.0050.01c(平)/mol 2K= SO30.010.0050.043|丽何=31 2X10 molL。B平衡常数co时转化8平衡（mol） 0.01x 0.010.01 0.01K CO2n（CQ）0.01 mol 1_ CQ _ n（CQ）-（X 0.01 01 _4所以x= 0.05。考点转化率与平衡常数题点转化率与平衡常数变化分析5.（1）化学平衡常数K表示可逆反应进行的程度，K值越大，表示 _ ,K值大小与温度的关系：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”）。催化剂在 HzSQ

11、生产中，SQ 催化氧化成 SQ: 2SQ（g） + 02（g） 2SQ（g）某温度下，SQ 的平衡转化率（a）与体系总压强（p）的关系如图所示。1将 2.0 mol SQ 和 1.0 mol Q 置于 10 L 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“大于” “小于”或“等于”）。答案（1）可逆反应进行的程度越大可能增大也可能减小800 mol1L等于解析（1）根据平衡常数的定义可知K值越大表示该反应向正反应方向进行的程度越大；正反温度升高，K值减小。SQ厂020.04 mol L* 0.

12、02 molL-1=800吨L。根据图示回答下列问题:应方向的热效应不确定，若正反应为吸热反应,温度升高,K值增大，若正反应为放热反应,时，a=0.80。2SQ2(g) + Q(g)起始浓度/mol-L10.20.10转化浓度/mol-L10.160.080.16平衡浓度/mol-L10.040.020.16SQ32K=厂(0.16 mol1 2L由图示可知：当 p= 0.10 MPa2SQ(g)29平衡状态由 A 变到 B 时，温度不变，K(A) =K(B)o考点 平衡转化率与化学平衡常数计算的综合 题点已知平衡转化率计算平衡常数6将等物质的量的 CH4和 H20(g)充入 1 L 恒容密闭

13、容器，发生反应：CH(g) + H20(g)CO(g)+3H2(g)o某温度下反应达到平衡，平衡常数K= 27 mol2L2，此时测得 CO 的物质的量为 0.10 mol ,求 CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)。答案 91%解析 设 CH 和 H2O(g)的起始物质的量均为xmolCH4(g) + H2O(g)CO(g) + 3H2(g)_ 1起始浓度(molL_)xx00转化浓度 molL_10.100.100.10 0.30平衡浓度 molL_1x_ 0.10 x 0.10 0.10 0.301 1 30.10 molL X0.30 molL2 2=27 molLx0.10

14、 molL Xx0.10 molL解之得x= 0.11 ,0.10 molCH4的平衡转化率为X100% 91%0.11 mol考点 平衡转化率与化学平衡常数计算的综合题点已知平衡常数计算平衡转化率课时对点练对点训练题组 1 平衡转化率与化学平衡常数的关系1.等物质的量的 X(g)与Y(g)在密闭容器中进行可逆反应：X(g) + Y(g) 2Z(g) + W(s)H0,下列叙述正确的是()A. 达到平衡时，X、Y 的平衡转化率不同B. 升高温度，平衡常数K值增大C. 平衡常数K值越大，X 的转化率越大D. 达到平衡时，反应速率v正(X) = 2v逆(Z)答案 C解析 A 项，X 与 Y 起始时

15、物质的量相等，转化物质的量之比=方程式化学计量数之比，故平10衡时a(X) =a(Y)，错误；B 项，该反应 H0,即放热反应，升高温度K值降低，错误；C1项，K值越大，反应进行程度即X 的转化率越大，正确；D 项，平衡时，v正(X) = ?v逆(Z),错误。11考点平衡转化率题点平衡转化率与化学平衡常数变化分析2.某温度下：2A(g) + B(g) 3C(g)的平衡常数K= 1.0，下列说法正确的是()A.K随温度的改变而改变，K越大，达到平衡时，反应进行的程度越大B.K越小，达到平衡时，反应物的转化率越大C. 对于某一可逆反应，在任何条件下K均为一定值D.K越大，化学反应的速率越大答案 A

16、解析 平衡常数K只与温度有关，且平衡常数越大， 说明反应进行的程度越大， 故 A 正确；K值越大，反应进行的程度越大，转化率越大，B 项错误；K值与温度有关，C 项错误；K值大小与反应速率大小无关， D 项错误。考点平衡转化率题点平衡转化率与化学平衡常数变化分析题组 2 平衡转化率的计算3.已知某温度下可逆反应：M(g) + N(g)P(g) + Q(g)，反应物的初始浓度分别为Co(M)=1 mol L1,co(N) = 2.4 mol达到平衡后，M 的平衡转化率为 60%则此时平衡常数K的数值为()A.0.25 B.0.5 C.1 D.2答案 B初始浓度(mol LJ 12.400_ 1_

17、 10.6 molLX0.6 molL0.4 molLX1.8 molL考点 平衡转化率与化学平衡常数计算的综合题点已知平衡转化率计算平衡常数4.在一定温度时，4 mol A 在 2 L 密闭容器中分解：A(g) 2B(g) + C(g)，达到平衡时，测得已有 50%勺 A 分解成 B 和 G 此温度下，该反应的平衡常数为()解析M(g) + N(g) P(g) + Q(g)_ 1转化浓度(molL)0.6 0.6 0.6 0.6平衡浓度(mol0.4 1.80.6 0.6PQMN12A.4 mol2L_2B.3 molC.2mol2L_2D.1 mol答案 A解析A(g) 2B(g) + C

18、(g)13一 1初始浓度/molL200转化浓度/moljT121平衡浓度/moljT121考点平衡转化率与化学平衡常数计算的综合题点已知平衡转化率计算平衡常数5.X、Y、Z 为三种气体，把amol X和bmol Y 充入一密闭容器中，发生反应X(g) +2Y(g)2Z(g)。达到平衡时，若它们的物质的量满足：n(X) +n(Y) =n(Z)，贝 U Y 的转化率B.2旺bX100%5b题点平衡转化率的计算的转化率为 25%则平衡时氨气的体积分数接近于()A.5%B.10%C.16%D.20%答案 C2B C2 mol-1 2-LX1 molL一 11 molL一 1=4 mola+bA.X1

19、00%5C.冒X100%5X100%答案X(g) +2Y(g)2Z(g)初始物质的量molab0转化物质的量molababa平衡物质的量mol1a-bab-baba1所以a- ba+b-ba =ba2a+ba =X100%6.在容积可变的密闭容器中,2 mol N2和9 mol H2在一定条件下发生反应，达到平衡时,2解析设平衡时,Y 的转化率为a，则14解析N2+2NH初始物质的量(mol) 29015转化物质的量(mol)x3x2x平衡物质的量(mol) 2x9 3x2x x3 = 25%x= 0.753考点平衡转化率题点平衡转化率的计算7.在密闭容器中把 CO 和 H.O 的混合物加热到

20、 800C,有下列平衡：CO(g) + HO(g)CQ(g)+ H(g)，且平衡常数K= 1。若在 2 L 的密闭容器中充入 1 mol CO 和 1 mol H2O 相互混合并加热到 800C,贝 U CO 的转化率为()A.40% B.50% C.60% D.83.3%答案 B解析设 CO 的转化率为xCO(g) + H2(g)CO(g) + HO(g)n(始)/mol1 10 0n(变)/molxxxxn(平)/mol1 x1xxxx xCO2H22 2由K=COH2O知:1 x1 x=1x2 2解得：x= 50%考点 平衡转化率与化学平衡常数计算的综合题点已知平衡常数计算平衡转化率1

21、18.在一定温度下，反应 亍“)+ ?X2(g)通入体积为 1.0 L 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%答案 B1 1解析由题中的反应和数据可知：HX(g)2”(g)+ X2(g)的平衡常数K= 0.10设在该温度下 HX(g)的分解反应达平衡后其减小的浓度为xmolL1。1 1HX(g)尹(g) + 2 浊)平衡时 NH 的体积分数为2X0.75 mol11 mol2X0.75 molx100% 16%HX(g)的平衡常数为 10。若将 1.0 mol 的 HX(g)16一 1起始浓度(molL)1.00017考点 平衡转化

22、率与化学平衡常数计算的综合题点已知平衡常数计算平衡转化率题组 3 化学平衡常数、平衡转化率的综合判断9.在 25C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，下列说法错误的是()物质XYZ初始浓度/molL10.10.20平衡浓度/molL10.050.050.1A. 反应达到平衡时，X 的转化率为 50%B. 反应可表示为 X(g) + 3Y(g)2Z(g)，其平衡常数为 1 600 mol一2L2C. 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 相同时间内 X、Y、Z 的浓度变化之比为(0.1 0.05) : (0.2 0.05) : 0.

23、1 = 1 : 3 : 2, X和 Y 为反应物，Z 为生成物，所以该反应的化学方程式为X(g) + 3Y(g)2Z(g)。平衡常数1 2K= 0.05 mol TmX0.05mol51 600 mol一2上，故 B 项正确；平衡时X的转化率为一 1a(X)=警 哼 一 1X100%= 50%故 A 项正确；化学平衡常数只与温度有关，与压强无关，0.1 molL故 C 项不正确，D 项正确。考点 平衡转化率与化学平衡常数计算的综合题点已知初始浓度和平衡浓度计算平衡转化率和平衡常数910.某温度下，Hb(g) + CQ(g)H2O(g) + CO(g)的平衡常数K=该温度下，在甲、乙、丙一 1转

24、化浓度(molL)x0.5x0.5x平衡浓度(molx0.5x0.5x(0.5xmol L) )2(0.5xmol LJ)2(1.0-x)mol LJ=0.1解得x-0.17 ,故可知 HX 的分解率为0.1 7 molL1.0 molLX100%F 17%。18三个恒容密闭容器中投入H2(g)和 CO(g)，起始浓度如下表所示：起始浓度甲乙丙1c(H2)/molL0.0100.0200.020C(CC2)/mol L10.0100.0100.020下列判断不正确的是()A. 平衡时，乙中 CQ 的转化率大于 60%B. 平衡时，甲中和丙中 H2的转化率均是 60%C. 平衡时，丙中CQ2是甲

25、中的 2 倍，是 0.012 molL一1D. 反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢答案 C解析 甲和丙中反应物的起始浓度c(H2)：c(CQ) = 1：1,乙中反应物的起始浓度c(H2)：c(CQ) = 2 ： 1,所以平衡时，乙中 CQ 的转化率大于甲中 CQ 的转化率，甲和丙中 H2的转化率等于 CO 的转化率， 设甲平衡时H2 的转化率为a，则f(g)+CO2(g)H20(g)+CO(g)起始浓度molL10.0100.01000转化浓度molL10.010a0.010a0.010a0.010a平衡浓度molL10.0100.010a0.0100.010a0.010a0.

26、010a0.010a X0.010a9K=2= 0.0100.010a40.010a30.0100.010a =2a =60%平衡时，丙中CC2 = 0.02 molL 0.02 molL X60%= 0.008 molL，甲中CQ = 0.01mol L 0.01 molL X60%= 0.004 molL，丙中CQ为甲中的 2 倍，但不是 0.012 molL1,故 C 项不正确；丙的反应物浓度大于甲和乙反应物的浓度，其他条件相同时，丙中的反应速率最快，甲中反应速率最慢。考点 平衡转化率与化学平衡常数计算的综合题点已知平衡常数和初始浓度计算平衡转化率综合强化11.在 5 L 的密闭容器中充

27、入2 mol 气体 A 和 1 mol 气体 B, 定条件下发生反应2A(g) +B(g)2C(g)。达到平衡时， 在相同温度下测得容器内混合气体的压强是反应前的56则 A619的转化率为()A.67%B.50%C.25%D.5%答案 B20解析 同温同体积时，气体的物质的量之比等于压强之比，故反应后混合气体的物质的量为(2 + 1)molX5= 2.5 mol，再由“三段式”法可求得反应中A 的消耗量为 1 mol，所以 A 的转化率为X100%= 50%2 mol考点平衡转化率题点平衡转化率的计算12.将固体 NH4I 置于密闭容器中， 在一定温度下发生下列反应：NH4l(s)NH(g)

28、+ Hl(g);2HI(g)H2(g) + 12(g)。达到平衡时， 出出 =0.5 molL一1, HI = 4 molL1,则此温度下反应的平衡常数的数值为()A.9B.16C.20D.25答案 C解析 由 H2和 HI 的平衡浓度可推算出反应生成的 HI 和 NH 的浓度均为 0.5 molL1X2+ 4 mol L= 5molL1，由于 NH 没有转化，其平衡浓度仍为 5 mol L1,而 HI 的平衡_ 1 _ 2 一 2 2浓度由题意可知为 4 molL，则的平衡常数 K= NHsHI = 5X4 molL= 20 molL一 2o考点化学平衡常数题点化学平衡常数的计算13.在某温

29、度下，将 H2和 I2各 0.1 mol 的气态混合物充入 10 L 的密闭容器中，发生反应 H2(g)一 1+ I2(g)2HI(g)，连续测定C(I2)的变化，5 s 时测定C(I2) = 0.008 0 molL并保持不变。则：(1) 反应的平衡常数的表达式是K=_ o(2) 此温度下，平衡常数的值为 _o(3) 若在此温度下，在 10 L 的密闭容器中充入 0.2 mol HI 气体，达到平衡时，HI 的转化率_(0.004 0 mol L )K=_1v0.008 0 molL X0.008 0 molL设生成的 H2的浓度为 x molL_,2HI(g)H2(g) + 12(g)21

30、解析 (2)平衡时I2 = 0.008 0 molL一 1H2=0.008 0 molLHI=0.004 0 molL_1 2答案(1)2HIH2I2(2)0.25(3)80%22一 1起始(molL) 0.0200平衡(mol 7 一)0.02 2xx x1 2fx molL : 1 1 20.02 molL 2xmolLx= 0.008考点 平衡转化率与化学平衡常数计算的综合题点已知初始浓度和平衡浓度计算平衡转化率和平衡常数14.将不同物质的量的 fO(g)和 CO 分别通入体积为 2 L 的恒容密闭容器中，发生反应：H2O(g)+ CO(g) CO(g) + H2(g) H,得到如下数据

31、:实验温度/c起始量/mol平衡量/molH2OCOCOH，I650242.41.6n900121.60.4出90021ab(1)由表中数据可知该反应的 H_(填“”或“ ”)0。650C时，若在此容器中开始充入 2 mol H20(g)、1 mol CO、1 mol CO2和 2 mol H2，则 反应在开始时向 _(填“正向”或“逆向”)进行。(3)实验川中a=_，达平衡时实验n和实验川中a2(H2O)_a3(H2O)(填“” “”或“=”)。答案 (1)解析 (1)650C时，H20(g) + CO(g)CO(g) + H2(g). 一 1起始浓度 (molLj 1200转化浓度molL0.80.80.80.8平衡浓度mol L0.21.20.80.8110.8 molL x0.8 molLK=一!一 10.2 molL x1.2 molL900C时，化学平衡常数1 10.2 molL x0.2 molL110250.008 molL1X2a (HI