2.2课时2平衡转化率高二上学期化学选择性必修1

第2节

化学反应的限度

课时2第2章化学反应的方向、限度与速率知道平衡转化率的概念，能进行转化率的简单计算。某温度下，I2(g)+H2(g)

2HI(g)的平衡常数的数值为54，其反应物转化程度是怎样的呢？联想·质疑联想·质疑

用平衡常数表示反应的限度时不够直观，因此在实际应用中常用平衡转化率α来表示一定条件下的反应限度。对于化学反应：

aA＋bB

c

C＋dD一、平衡转化率反应物A的平衡转化率可以表示为：α(A)＝初始时A的物质的量－平衡时A的物质的量初始时A的物质的量×100%1.表达式注：对于溶液体系和恒容的气态反应体系，可以用物质的量浓度进行计算。【例1】2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是硫酸制造工业的基本反应。将0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)注入体积为1.0L的密闭反应器，并将反应器置于某较高温度下的恒温环境中；达到化学平衡后，测得反应器中有0.044molSO3(g),求该温度下反应的平衡常数及SO2

、O2的平衡转化率。解：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)初始浓度／(mol·L-1）0.0500.0300转化浓度／(mol·L-1)平衡浓度／(mol·L-1）0.0440.0440.044

0.0220.006

0.008

c平(SO2)

∙

c平(O2)K＝c平(SO3)

＝22(0.044mol·L-1

)2(0.006mol·L-1

)2×0.008mol·L-1＝6.7×103mol-1·L解：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)初始浓度／(mol·L-1）0.0500.0300转化浓度／(mol·L-1)平衡浓度／(mol·L-1）0.0440.0440.044

0.0220.006

0.008

α(SO2)＝

×100%c始(SO2)－c平(SO2)c始(SO2)×100%＝88%0.050mol·L-1－0.006mol·L-10.050mol·L-1＝解：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)初始浓度／(mol·L-1）0.0500.0300转化浓度／(mol·L-1)平衡浓度／(mol·L-1）0.0440.0440.044

0.0220.006

0.008

α(SO2)＝

×100%c始(SO2)－c平(SO2)c始(SO2)＝88%答：该温度下反应的K为6.7×103mol-1·L，SO2的平衡转化率为88%，O2的平衡转化率为73%。α(O2)＝

c始(O2)－c平(O2)c始(O2)×100%＝73%0.030mol·L-1－0.008mol·L-10.030mol·L-1＝×100%不同反应物的平衡转化率可能不同。归纳化学平衡的计算方法——“三段式法”

aA(g)＋bB(g)

c

C(g)＋dD(g)初始浓度／(mol·L-1）转化浓度／(mol·L-1)平衡浓度／(mol·L-1）mn00axbxcxdxcxdxm－axn－bx【例2】1200℃时测得反应H2(g)+CO2(g)

H2O(g)+CO(g)的平衡常数K为2.25。若反应从H2(g)和CO2(g)开始，且H2(g)和CO2(g)的初始浓度均为0.0100mol·L-1，请计算各物质的平衡浓度及H2和CO2的平衡转化率。解：

H2(g)+CO2(g)

H2O(g)+CO(g)初始浓度／(mol·L-1）0.01000.010000转化浓度／(mol·L-1)平衡浓度／(mol·L-1）

xxxxx0.0100-x0.0100-xx解方程得：x1=0.0060mol·L-1,x2=0.0300mol·L-1c平(H2O).c平(CO)K=c平(H2).c平(CO2)=2.25x2(0.0100mol·L-1-x)2=x2＞c始(H2)不合理，舍去解：

H2(g)+CO2(g)

H2O(g)+CO(g)初始浓度／(mol·L-1）0.01000.010000转化浓度／(mol·L-1)平衡浓度／(mol·L-1）

xxxxx0.0100-x0.0100-xxx1=0.0060mol·L-1c平(H2)=c平(CO2)=0.0100mol·L-1–x

=0.0040mol·L-1c平(H2O)=c平(CO)=x

=0.0060mol·L-1α(CO2)＝

×100%c始(CO2)－c平(CO2)c始(CO2)＝60%α(H2)＝

×100%c始(H2)－c平(H2)c始(H2)＝60%思考与交流H2、CO2转化率相同，是必然还是偶然？解：

H2(g)+CO2(g)

H2O(g)+CO(g)初始浓度／(mol·L-1）0.01000.010000转化浓度／(mol·L-1)平衡浓度／(mol·L-1）

xxxxx0.0100-x0.0100-xxα(CO2)＝

c始(CO2)－c平(CO2)c始(CO2)α(H2)＝

c始(H2)－c平(H2)c始(H2)反应物的初始浓度是1：1，转化浓度按照化学计量数也是1：1；相当于初始浓度是m、m，转化浓度是n、n，所以平衡转化率都是n/m,平衡转化率必然相同。观察·思考观察·思考对于1200℃时的反应H2(g)+CO2(g)

H2O(g)+CO(g)，观察、分析下表中数据，你能得出什么结论？初始浓度／(mol·L-1）平衡转化率/%c始(H2)c始(CO2)α(H2)α(CO2)A0.01000.01006060B0.01200.01005465C0.00800.01006653当增大氢气在原料气中的浓度，可使二氧化碳的平衡转化率提高；减小氢气在原料气中的浓度，可使氢气的平衡转化率提高。归纳

多种反应物参加反应时，提高一种反应物的物质的量，可以提高其他反应物的转化率，而该反应物本身的转化率会降低。根据这一原理，在化工生产中常常通过增大某一种价廉、易得的反应物的浓度来提高另一种昂贵、稀缺的反应物的转化率，从而降低生产成本；或提高对环境可能造成污染的反应物的转化率，从而更加绿色环保。N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)高温、高压催化剂【练一练】1.工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g),设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60molN2(g)和1.60molH2(g),反应在一定条件下达到平衡时,NH3的物质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为

。计算:(1)该条件下N2的平衡转化率为

。

(2)该条件下反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的平衡常数为

。

66.7%0.005mol2·L-22.氢气是一种清洁能源。可由CO和水蒸气反应制备,其能量变化如下图所示。(1)上述反应为可逆反应。在800℃时,若CO的起始浓度为2.0mol·L-1,水蒸气的起始浓度为3.0mol·L-1,达到化学平衡状态后,测得CO2的浓度为1.2mol·L-1,则此反应的平衡常数为

,随着温度升高,该反应的化学平衡常数的变化趋势是

。

1减小(2)某温度下,上述反应的平衡常数为K=。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中投入H2O(g)和CO(g),其起始浓度如下表所示。下列判断不正确的是

(填字母)。

A.反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢B.平衡时,甲中和丙中H2O的转化率均是25%C.平衡时,丙中c平(CO2)是甲中的2倍,是0.015mol·L-1D.平衡时,乙中H2O的转化率大于25%CD3.H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)。在610K时，将0.10molCO2与0.40molH2S充入2.5L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。(1)H2S的平衡转化率α1＝____%，反应平衡常数K＝________。(2)在62