2027步步高大一轮复习化学鲁琼版第十一章　第42讲　化学平衡常数与平衡转化率的相关计算

第十一章

第42讲

化学平衡常数与平衡转化率的相关计算1.了解平衡转化率的概念。2.会用“三段式”法进行平衡常数和平衡转化率的相关计算。复习目标课时精练考点一“三段式”法计算平衡常数和转化率考点二压强平衡常数考点三化学平衡常数与速率常数内容索引“三段式”法计算平衡常数和转化率考点一1.“三段式”法的计算模式(1)步骤

8×108

2.用H2还原CO2可以在一定条件下合成CH3OH(不考虑副反应)：CO2(g)+3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH<0某温度下，恒容密闭容器中，CO2和H2的起始浓度分别为amol·L-1和3a

mol·L-1，反应平衡时，CH3OH的产率为b，该温度下反应平衡常数的值为

。

二、平衡转化率的相关计算3.亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂，可由NO和Cl2反应得到，化学方程式为2NO(g)+Cl2(g)⥫⥬2NOCl(g)。在1L恒容密闭容器中充入2mol

NO(g)和1molCl2(g)，在不同温度下测得c(NOCl)与时间t的关系如图所示：(1)反应开始到10min时NO的平均反应速率v(NO)=

mol·L-1·min-1。0.1(2)T2时该反应的平衡常数K=

。

2(3)T2时Cl2的平衡转化率为

。50%

4.[2023·湖南，16(2)]聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。在某温度、100kPa下，向反应器中充入1mol气态乙苯发生反应C6H5C2H5(g)⥫⥬C6H5CH==CH2(g)+H2(g)，其平衡转化率为50%，欲将平衡转化率提高至75%，需要向反应器中充入

mol水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)。5

设充入H2O(g)物质的量为x

mol；在某温度、100

kPa下，向反应器中充入1

mol气态乙苯发生已知反应。乙苯的平衡转化率为50%，可列三段式：

C6H5C2H5(g)⥫⥬C6H5CH==CH2(g)+H2(g)n(起始)/mol

1

0

0n(转化)/mol

0.5

0.5

0.5n(平衡)/mol

0.5

0.5

0.5

此时平衡时混合气体总物质的量为1.5

mol，此时容器的体积为V；当乙苯的平衡转化率为75%，可列三段式：C6H5C2H5(g)⥫⥬C6H5CH==CH2(g)+H2(g)n(起始)/mol

1

0

0n(转化)/mol

0.75

0.75

0.75n(平衡)/mol

0.25

0.75

0.75

所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。设N点的转化率为平衡转化率，则该温度下反应的平衡常数K=

(用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算)。6

返回压强平衡常数考点二1.气体的分压p(B)相同温度下，当某组分气体B单独存在且具有与混合气体总体积相同的体积时，该气体B所具有的压强，称为气体B的分压强，简称气体B的分压，符号为p(B)，单位为Pa或kPa或MPa。气体B的分压p(B)=气体总压p×B的体积分数=气体总压p×B的物质的量分数。

例

一定温度和催化剂条件下，将1molN2和3molH2充入压强为p0的恒压容器中，测得平衡时N2的转化率为50%，计算该温度下的压强平衡常数(Kp)。

1.[2025·安徽，17(4)(5)]甲烷和二氧化碳重整是制取合成气(CO和H2)的重要方法，主要反应有③CH4(g)+CO2(g)⥫⥬2CO(g)+2H2(g)④CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g)⑤CH4(g)+H2O(g)⥫⥬CO(g)+3H2(g)(4)恒温恒容条件下，可提高CH4平衡转化率的措施有

(填序号)。a.增加原料中CH4的量b.增加原料中CO2的量c.通入Ar气b

增加原料中CH4的量，反应③和反应⑤平衡正向移动，但CH4的平衡转化率降低，故a错误；增加原料中CO2的量，反应③平衡正向移动，CH4的平衡转化率增大，故b正确；恒容条件下通入Ar气，体系压强增大，但各反应物浓度不变，平衡不移动，CH4转化率不变，故c错误。(5)恒温恒压密闭容器中，投入不同物质的量之比的CH4/CO2/Ar混合气，投料组成与CH4和CO2的平衡转化率之间的关系如图。ⅰ.投料组成中Ar含量下降，平衡体系中n(CO)∶n(H2)的值将

(填“增大”“减小”或“不变”)。增大

由题图知，随着投料组成中Ar含量下降，CO2的平衡转化率大于CH4的平衡转化率，说明反应④正向进行程度大于反应⑤正向进行程度，故平衡体系中n(CO)∶n(H2)的值将增大。ⅱ.若平衡时Ar的分压为pkPa，根据a、b两点计算反应⑤的平衡常数Kp=

(kPa)2(用含p的代数式表示，Kp是用分压代替浓度计算的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。

设初始投料：n(CH4)=4

mol、n(CO2)=4

mol、n(Ar)=2

mol，平衡时，甲烷转化率为20%，二氧化碳的转化率为30%，则平衡时：n(CH4)=4

mol-4

mol×20%=3.2

mol；n(CO2)=4

mol-4

mol×30%=2.8

mol；根据碳元素守恒：n(CO)=8

mol-n(CH4)-n(CO2)=8

mol-3.2

mol-2.8

mol=2

mol；根据氧元素守恒：n(H2O)=8

mol-n(CO)-2n(CO2)=8

mol-2

mol-2×2.8

mol=0.4

mol；

2.[2024·新课标卷，29(3)节选]在总压分别为0.10、0.50、1.0、2.0MPa下，Ni(s)和CO(g)反应达平衡时，Ni(CO)4体积分数x与温度的关系如图所示。反应Ni(s)+4CO(g)===Ni(CO)4(g)的ΔH

0(填“大于”或“小于”)。p3、100℃时CO的平衡转化率α=

，该温度下平衡常数Kp=

(MPa)-3。小于97.3%9000

由图可知，随着温度升高，平衡时Ni(CO)4的体积分数减小，说明温度升高平衡逆向移动，因此该反应的ΔH<0。温度相同时，增大压强，平衡正向移动，对应的平衡体系中Ni(CO)4的体积分数增大，则压强：p4>p3>p2>p1，即p3对应的压强是1.0

MPa。由题图可知，p3、100

℃条件下达到平衡时，CO和Ni(CO)4的体积分数分别为0.1、0.9，设初始投入的CO为4

mol，反应生成的Ni(CO)4为x

mol，可得三段式：

Ni(s)+4CO(g)⥫⥬Ni(CO)4(g)起始/mol

4

0转化/mol

4x

x平衡/mol

4-4x

x

3.[2024·河北，17(1)②节选]氯气是一种重要的基础化工原料，广泛应用于含氯化工产品的生产。硫酰氯及1，4⁃二(氯甲基)苯等可通过氯化反应制备。硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂，工业上制备原理如下：SO2(g)+Cl2(g)⥫⥬SO2Cl2(g)

ΔH=-67.59kJ·mol-1。恒容密闭容器中按不同进料比充入SO2(g)和Cl2(g)，测定T1、T2、T3温度下体系达平衡时的Δp(Δp=p0-p，p0为体系初始压强，p0=240kPa，p为体系平衡压强)，结果如图。右图中温度由高到低的顺序为

。M点Cl2的转化率为

，T1温度下用分压表示的平衡常数Kp=

kPa-1。T3>T2>T175%0.03

返回化学平衡常数与速率常数考点三1.速率常数和反应速率方程基元反应aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g)的反应速率方程v=k·ca(A)·cb(B)，其中k称为反应速率常数或速率常数，与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响，通常反应速率常数越大，反应进行得越快。不同反应有不同的速率常数。注意

①速率方程指数与化学方程式中的化学计量数无确定关系(基元反应的速率方程指数等于化学计量数，非基元反应的速率方程指数需要通过实验测定)。②用不同物质表示同一反应在相同条件下的反应速率时，速率常数不同，且速率常数之比等于化学计量数之比。

√

2.对于反应：2SiHCl3(g)⥫⥬SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。(1)343K时反应的平衡转化率α=

%。平衡常数K343K=

(结果保留2位小数)。220.02

(2)在343K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是

；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有

、_____

。

及时移去产物改进催化剂增大压强大于1.3

(1)平衡常数K与速率常数k正、k逆之间的关系式为K=

(用含有k正、k逆的式子表示)。

(2)试求出图中c点时，上述反应的平衡常数K=

kPa-1。已知k逆=60s-1，则速率常数k正=

s-1·kPa-1。2120

返回精练高频考点提升关键能力课时精练对一对题号12345678答案BBCBDDDAD答案1234567891011答案12345678910119.

10.

11.①1016

②105

1051.镁是组成航空航天材料的重要元素，可由碳真空热还原MgO制得，主要反应为C(s)+MgO(s)⥫⥬Mg(s)+CO(g)。下列说法错误的是A.该反应的平衡常数K=c(CO)B.将容器体积压缩为原来的一半，当体系再次达

到平衡时，CO的浓度增大C.一定温度下，减小CO的浓度，平衡正向移动，平衡常数不变D.如图，当温度升高时，该反应的化学平衡常数K增大1234567891011答案√一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1234567891011答案

该反应中只有CO是气体，则该反应的平衡常数K=c(CO)，A正确；温度不变，则平衡常数不变，因此当体系再次达到平衡时，CO的浓度不变，B错误；减小CO的浓度，平衡正向移动，温度不变，平衡常数不变，C正确；由图像知，该反应为吸热反应，则升高温度，平衡正向移动，该反应的化学平衡常数K增大，D正确。

1234567891011答案√1234567891011答案

1234567891011答案

恒温恒压下通入Ar气，增加容积，c(H2)减小，相当于减压，平衡正向移动，

C正确；钢铁中含有碳，在合成氨工业中，氢气在高压下可能会与钢铁中的碳反应，而熟铁中含碳量很低，用熟铁作衬里代替钢铁可以避免高压下氢气与碳反应，

D正确。

√1234567891011答案1234567891011答案

反应①W(s)⥫⥬X(s)+Y(s)+2Z(g)的平衡常数Kp=p2(Z)=1.0×104

Pa2，p(Z)=1.0×102

Pa=0.1

kPa，设到达平衡时M(g)的分压减小x

kPa，可列三段式：

Z(g)+M(g)⥫⥬2N(g)初始量/kPa

20.0变化量/kPa

x

2x平衡量/kPa

0.1

20.0-x

2x0.1

kPa+(20.0-x)kPa+2x

kPa=32.5

kPa，解得x=12.4，p(N)=24.8

kPa，A正确；1234567891011答案

4.(2022·重庆，14)两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为p1和p2。反应1：NH4HCO3(s)⥫⥬NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)

p1=3.6×104Pa反应2：2NaHCO3(s)⥫⥬Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)

p2=4×103Pa该温度下，刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体，平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是A.反应2的平衡常数为4×106Pa2B.通入NH3，再次平衡后，总压强增大C.平衡后总压强为4.36×105PaD.缩小体积，再次平衡后总压强不变1234567891011答案√

1234567891011答案

√1234567891011答案1234567891011答案

1234567891011答案下列说法正确的是A.曲线c对应初始状态为(573K，150kPa)B.在573K下，该反应的平衡常数Kp=0.185kPaC.[n(P)/n(M)]max最大的是曲线aD.对应曲线a初始状态下，保持恒温恒压，则α平(M)>25%√1234567891011答案1234567891011答案

1234567891011答案

1234567891011答案

由反应特点可知，温度不变时，压强越小，平衡正向进行程度越大；压强相同时，温度越低，平衡正向进行程度越大，即温度越低、压强越小，[n(P)/n(M)]max越大，所以[n(P)/n(M)]max最大的是曲线c，C错误；由A项分析可知，曲线a对应初始状态(573

K，150

kPa)，该反应是气体物质的量增大的反应，恒温恒压下，相当于在原平衡基础上减压，平衡将正向移动，α平(M)>25%，D正确。

√1234567891011答案1234567891011答案

由图可知，m相同时，温度越高，SO2的平衡转化率越小，则升高温度平衡逆向移动，该反应的正反应为放热反应，A项错误；相同条件下，增大氧气的量可增大二氧化硫的平衡转化率，则m越小，SO2的平衡转化率越大，则m1>m2>m3，B项错误；1234567891011答案

1234567891011答案

8.T1温度下，在三个容积均为1L的恒容密闭容器中发生如下反应：2NO2(g)⥫⥬2NO(g)+O2(g)

ΔH>0。实验测得：v正=v消耗(NO2)=k正c2(NO2)，v逆=v消耗(NO)=2v消耗(O2)=k逆c2(NO)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。1234567891011答案容器编号物质的起始浓度/(mol·L-1)物质的平衡浓度/(mol·L-1)c(NO2)c(NO)c(O2)c(O2)Ⅰ0.6000.2Ⅱ0.30.50.2

Ⅲ00.50.35

√容器编号物质的起始浓度/(mol·L-1)物质的平衡浓度/(mol·L-1)c(NO2)c(NO)c(O2)c(O2)Ⅰ0.6000.2Ⅱ0.30.50.2

Ⅲ00.50.35

√1234567891011答案下列说法正确的是1234567891011答案

1234567891011答案

1234567891011答案

T1温度下，容器Ⅱ中反应正向进行，气体的总量大于1

mol，而容器Ⅲ中反应逆向进行，气体的总量小于0.85

mol，所以达平衡时，容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比大于20∶17，D正确。

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