第二章第化学反应限度 计算专题
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第二章第化学反应限度 计算专题
[学习目标]
1.学会用浓度商与平衡常数的关系判断化学反应的方向。
2.掌握平衡常数及转化率的计算技巧。
【课堂互动探究】
化学平衡计算的解题模板:三段式法 对于反应:m A(g)+n B(g)
p C(g)+q D(g),令A 、B 起始物质的量(mol)
分别为a 、b ,达到平衡后,A 的消耗量为mx ,容器容积为V L 。
,m A(g),+,n B(g)
,p C(g),+,q D(g),
起始(mol),a b 0 0, 变化(mol),mx nx px qx , 平衡(mol),a -mx b -nx px qx ) 建立等式求解:①K =⎝ ⎛⎭⎪⎫px V p ·⎝ ⎛⎭
⎪⎫qx V q ⎝ ⎛⎭⎪⎫a -mx V m ·⎝ ⎛⎭⎪⎫b -nx V n
②c 平(A)=a -mx
V (mol·L -1)。
③α(A)平=mx a ×100%,α(A)∶α(B)=mx a ∶nx b =mb na 。 ④φ(A)=a -mx
a +
b +(p +q -m -n )x ×100%。
⑤p (平)p (始)=a +b +(p +q -m -n )x a +b 。 ⑥ρ(混)=
a ·M (A )+
b ·M (B )V
(g·L -1
)。
⑦M =
a ·M (A )+
b ·M (B )
a +
b +(p +q -m -n )x
(g·mol -1)。
例1.高炉炼铁中发生的基本反应之一:FeO(s)+CO(g)
Fe(s)+CO 2(g)(正反应
为吸热反应),其平衡常数可表达为K =[CO 2]/[CO],已知,1 100°C ,K =0.263。
(1)温度升高化学平衡移动后达到新的平衡,高炉内CO 2和CO 的体积比值________,平衡常数K 值________(均选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)1 100°C 时测得高炉中[CO 2]=0.025 mol·L -1,[CO]=0.1 mol·L -
1,在这种情况下,该反应是否处于化学平衡状态________(选填“是”或“否”),此时,化学反应速率v 正________v 逆(填“大于”、“小于”或“等于”),其原因是________________________。
变式训练1.(2014·吉林市模拟)已知:CO(g)+H 2O(g) CO 2(g)+H 2(g) ΔH =-41 kJ·mol -1
。相同温度下,在容积相同的两个恒温密闭容器中,加入一定量的反应物发生反应。相关数据如下:
A .容器①中反应达到平衡时,CO 的转化率为80%
B .容器①中CO 的转化率等于容器②中CO 2的转化率
C .平衡时,两容器中CO 2的浓度相等
D .容器①中CO 反应速率等于H 2O 的反应速率
例 2 .已知可逆反应:M(g)+N(g) P(g)+Q(g) ΔH >0,请回答下列问题:
(1)在某温度下,反应物的起始浓度分别为:c (M)=1 mol·L -1,c (N)=2.4 mol·L -
1;达到平衡后,M 的转化率为60%,此时N 的转化率为________;
(2)若反应温度升高,M 的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”);
(3)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为:c (M)=4 mol·L -1,c (N)=a mol·L -
1;
达到平衡后,[P]=2 mol·L -
1,a =________;
(4)若反应温度不变,反应物的起始浓度为:c (M)=c (N)=b mol·L -
1,达到平衡后,M 的转化率为________。
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1.在10 L 密闭容器中,1 mol A 和3 mol B 在一定条件下反应:
A(g)+x B(g) 2C(g),2 min 后反应达到平衡时,测得混合气体共3.4 mol ,
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生成0.4 mol C ,则下列计算结果不正确的是( )
A .平衡时,物质的量比n (A)∶n (B)∶n (C)=2∶11∶4
B .x =4
C .B 的平均反应速率为0.04 mol/(L·min)
D .A 的转化率为20%
2.在一个容积为6 L 的密闭容器中,放入3 L X 气体和2 L Y 气体,在一定条件下发生反
应:4X(g)+n Y(g)
2Q(g)+6R(g),反应达到平衡时,容器内温度不变,混合气体的压强比原来增加了5%,X 的浓度减小1/3,则该反应中的n 值为( ) A .3 B .4 C .5 D .6 3.在一定条件下,可逆反应N 2+3H 2 2NH 3,达平衡时[N 2]=3 mol·L -1
,[H 2]=3 mol·L -1,[NH 3]=4 mol·L -1
,则反应开始时N 2浓度不可能是( ) A .5 mol·L -1 B .2 mol·L -1 C .3 mol·L -1 D .1 mol·L -1
4.(原创题)在相同温度下,先在体积为1 L 的密闭容器中充入1 mol H 2(g)和1 mol I 2(g),
发生反应:H 2(g)+I 2(g)
2HI(g);再在另一体积为2 L 的密闭容器中充入1 mol HI(g);发生反应:HI(g) 12H 2(g)+12I 2(g);达到平衡时,两容器中HI 的体积分数均为50%,则这两者的平衡常数( ) A .前者大 B .前者小 C .相等 D .无法比较 5.一定温度下,在一定容积的密闭容器中充入N 2和H 2发生反应N 2+3H 22NH 3并达到平衡,N 2的转化率为c %。向平衡混合物中充入N 2,达到新平衡后,N 2的转化率将
A .增大
B .减小
C .不变
D .无法确定
6. X 、Y 、Z 三种气体,取X 和Y 按1∶1的物质的量之比混合,放入密闭容器中发
生如下反应:X +2Y 2Z ,达到平衡后,测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3∶2,则Y 的转化率最接近于( )
A .33%
B .40%
C .50%
D .65%
7.在一密闭容器中充入1 mol CO 和1 mol H 2O(g),一定条件下反应:CO(g)+H 2O(g)
CO 2(g)+H 2(g)达到平衡时生成0.5 mol CO 2,若在相同条件下将H 2O(g)改为4
mol ,反应达到平衡时生成CO 2的物质的量为( )
A .1.0 mol
B .0.8 mol
C .0.6 mol
D .2.0 mol
8.(10分)某温度下,将H 2和I 2各0.10 mol 的气态混合物充入10 L 密闭容器中,充分反应,达平衡后测得c (H 2)=0.008 mol/L ,该反应的平衡常数K 为________;该温度下
2HI(g)
H 2(g)+I 2(g)的平衡常数K ′为______,反应12H 2(g)+1
2
I 2(g)
HI(g)
的平衡常数K ″为________。
9. (1)高温下,某反应达平衡,平衡常数K =[CO][H 2O]
[CO 2][H 2]
,则反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(2)工业合成氨的反应为N 2(g)+3H 2(g)
2NH 3(g)。设在容积为2.0 L 的密闭固定容器中充入0.60 mol N 2(g)和1.60 mol H 2(g),反应在一定条件下达到平衡时,NH 3的物质的
量分数(NH 3的物质的量与反应体系中气体的总的物质的量之比)为47。计算该条件下反应
2NH 3(g)N 2(g)+3H 2(g)的平衡常数。
10.(14分某温度时,在2 L 密闭容器中气态物质X 和Y 反应生成气态物质Z ,它们
的物质的量随时间的变化如下表所示。
(1)根据下表中数据,在图中画出X 、Y 、Z 的物质的量(n )随时间(t )变化的曲线:
(2)体系中发生反应的化学方程式是
________________________________________________________________________; (3)列式计算该反应在0~3 min 时间内产物Z 的平均反应速率:
____________________________________________________________________; (4)该反应达到平衡时反应物X 的转化率α等于
________________________________________________________________________; (5)如果该反应是放热反应。改变实验条件(温度、压强、催化剂)得到Z 随时间变化的曲线1、2、3(如图所示)则曲线1、2、3所对应的实验条件改变分别是:
1____________________________________, 2______________,3______________。