2027步步高大一轮复习化学广东版第十一章　第41讲　化学平衡常数与平衡转化率的相关计算

第十一章

第41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3amol·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2molNO(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

注

核磁共振氢谱中相对峰面积S之比等于吸收峰对应H的原子数目之比；“<0.01”表示未检测到。c0(M)/c0(L)S(L)S(ML)S(ML2)01.0000ax<0.010.64b<0.010.400.60

c0(M)/c0(L)S(L)S(ML)S(ML2)01.0000ax<0.010.64b<0.010.400.600.36

c0(M)/c0(L)S(L)S(ML)S(ML2)01.0000ax<0.010.64b<0.010.400.603∶4(或0.75)

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)。3.列四段式法计算压强平衡常数。

(1)该反应达到平衡状态时，二甲醚的转化率为

。1.(2025·惠州模拟)高温时二甲醚蒸气发生分解反应：CH3OCH3(g)⥫⥬CH4(g)+H2(g)+CO(g)。将二甲醚迅速引入一个500℃的抽成真空的恒温恒容的密闭瓶中，在不同时刻测得的瓶内气体压强p总如表所示。t/min01020304050p总/kPa50.078.092.099.010010050%

(2)500℃时，该反应的平衡常数Kp=

(kPa)2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。625

2.[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。

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。(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；

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。题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。2

120返回精练高频考点提升关键能力课时精练对一对答案123456789题号1234567答案BCBCCDD答案1234567898.

答案1234567899.

1.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√123456789答案123456789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。2.在25℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的起始浓度和平衡浓度如下表，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X+3Y⥫⥬2Z，平衡常数为1600C.其他条件不变时，增大压强可使平衡常数增大D.改变温度可以改变该反应的平衡常数物质XYZ起始浓度/(mol·L-1)0.10.20平衡浓度/(mol·L-1)0.050.050.1√123456789答案

123456789答案3.(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√123456789答案

123456789答案

√123456789答案

123456789答案5.催化醇解反应可用于制备甲醇和乙酸己酯，该反应的化学方程式为CH3COOCH3(l)+C6H13OH(l)CH3COOC6H13(l)+CH3OH(l)。反应物按物质的量之比1∶1投料，在温度分别为340K、350K下反应，测得乙酸甲酯转化率(α)随时间(t)的变化关系如图所示。下列说法错误的是

A.该醇解反应的ΔH>0B.及时分离出甲醇，有利于提高转化率C.A、B、C、D四点中，v正最大的点是CD.350K时，以物质的量分数代替平衡浓

度的化学平衡常数Kx=2.25√123456789答案

根据图像，①最先达到化学平衡，故①的速率快，说明①对应的温度是350

K，温度升高，平衡时转化率增大，说明反应正向是吸热的，所以ΔH>0，A正确；及时分离出甲醇，平衡正向移动，有利于提高转化率，B正确；温度越高反应速率越快，根据图像可知，A点反应向正反应方向进行，C点已达到平衡，随着反应的进行，v正逐渐减小，因此A点v正最大，C错误；123456789答案

123456789答案

√123456789答案

123456789答案

123456789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

7.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。下列说法正确的是123456789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)