化学平衡常数及转化率的计算

起始量/mol 平衡量/mol
实验编号 温度/℃ 平衡常数
达到平衡所需时间/min
SO2 O2 SO2 O2
1
T1
K1
4 2 x 0.8
6
2
T2
K2
4 2 0.4 y
t
下列说法中不正确的是
√A.x＝2.4
B.T1、T2的关系：T1＞T2
C.K1、K2的关系：K2＞K1 D.实验1在前6 min的反应速率v(SO2)＝0.2 mol·L－1·min－1
3.掌握四个公式
n转化
c转化
(1)反应物的转化率＝n起始×100%＝c起始×100%。
(2)生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转 化率越大，原料利用率越高，产率越大。
实际产量 产率＝理论产量×100%。
平衡量 (3)平衡时混合物组分的百分含量＝平衡时各物质的总量×100%。
烯。图甲表示平衡时，丙烯的体积分数(φ)与温度(T)、w的关系，图乙表示逆
反应的平衡常数与温度的关系。则下列说法中错误的是
A.图甲中w2＞1
B.图乙中，A线表示逆反应的平衡常数
√C.温度为T1、w＝2时，Cl2的转化率为50%
D.若在恒容绝热装置中进行上述反应，达
到平衡时，装置内的气体压强增大
3.(2018·长沙八校联考)将一定量的SO2(g)和O2(g)分别通入体积为2 L的恒容密 闭容器中，在不同温度下进行反应，得到如下表中的两组数据：
500 800
①2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g)
K1
②H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g)
K2
③3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) K3
2.5 0.15 1.0 2.50
(1)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝__K_1_·K__2 _(用K1、K2 表示)。
c始/mol·L－1 c转/mol·L－1 c平/mol·L－1
a
b
mx nx
a－mx b－nx
K＝a－mpxxpm··qbx－q nxn。
pC(g)＋qD(g)
0
0
px qx
px qx
2.明确三个量的关系 (1)三个量：即起始量、变化量、平衡量。 (2)关系 ①对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。 ②对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。 ③各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。
(1)该反应正反应为__吸___(填“吸”或“放”)热反应，温度为T5 ℃时，该反应 耗时40 s达到平衡，则T5℃时，该反应的平衡常数数值为__0_.2__。 解析 T5 ℃时，c(CO2)＝0.20 mol·L－1，K＝c(CO2)＝0.20。
(2)如果该反应的平衡常数K值变大，该反应__b_c_(选填字母)。 a.一定向逆反应方向移动 b.在平衡移动时正反应速率先增大后减小 c.一定向正反应方向移动 d.在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
7.在一个体积为2 L的真空密闭容器中加入0.5 mol CaCO3，发生反应CaCO3(s) CaO(s)＋CO2(g)，测得二氧化碳的物质的量浓度随温度的变化关系如下图
所示，图中A表示CO2的平衡浓度与温度的关系曲线，B表示不同温度下反应 经过相同时间时CO2的物质的量浓度的变化曲线。请按要求回答下列问题：
高温度，K值减小，则正反应为 放 热反应。
辨析易错易混·正误判断
(1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度( × )
(2)催化剂既能改变速率常数，也能改变化学平衡常数( × )
(3)对于同一可逆反应，升高温度，则化学平衡常数增大( × )
(4)增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大( × )
解析 K值增大，平衡正向移动，正反应速率大于逆反应速率。 (3)请说明随温度的升高，曲线B向曲线A逼近的原因：_随__着__温__度__升__高__，__反__应___ _速__率__加__快__，__达__到__平__衡__所__需__要__的__时__间__变__短___。
(4)保持温度、体积不变，充入CO2气体，则CaCO3的质量_增__大___，CaO的质量 _减__小___，CO2的浓度_不__变___(填“增大”，“减小”或“不变”)。
(2)反应③的ΔH_＜___(填“>”或“＜”)0。 解析 根据K3＝K1·K2，500 ℃、800 ℃时，反应③的平衡常数分别为2.5,0.375； 升温，K减小，平衡左移，正反应为放热反应，所以ΔH＜0。 (3)500 ℃时测得反应③在某时刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L－1) 分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v正_＞___(填“＞”“＝”或“＜”)v逆。 解析 500 ℃时，K3＝2.5 Q＝cCc3HH3O2H·c·CcOH22O＝00..38×3×00.1.15≈0.88＜K3
SnO2、PbO2、Cu2O)被一氧化碳还原时，
lg
cCO cCO2
与温度(T)的关系如图3。
①700 ℃时，其中最难被还原的金属氧化物是__C_r_2O__3_(填化学式)。
②700 ℃时，一氧化碳还原该金属氧化物的化学方程式中化学计量数为最简整
数比，该反应的平衡常数(K)数值等于_1_0_－_1_2_。
(5)Cl2＋H2O
cH＋·cCl－·cHClO
HCl＋HClO的平衡常数表达式K＝
cCl2
(×)
提升思维能力·深度思考
1.在一定温度下，已知以下三个反应的平衡常数： 反应①：CO(g)＋CuO(s) CO2(g)＋Cu(s) K1 反应②：H2(g)＋CuO(s) Cu(s)＋H2O(g) K2 反应③：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) K3 (1)反应①的平衡常数表达式为__K_1_＝__cc_C_C_OO_2__。
4.应用
(1)判断可逆反应进行的程度。
(2)判断反应是否达到平衡或向何方向进行。
ccC·cdD
对于化学反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商：Q＝ caA·cbB 。
Q＜K，反应向 正 反应方向进行；
Q＝K，反应处于 平衡 状态；
Q＞K，反应向 逆 反应方向进行。 (3)判断反应的热效应：若升高温度，K值增大，则正反应为 吸 热反应；若升
√D.处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时
cH2 cCH3OH
增大
题组二 化学平衡常数与平衡移动方向的判断 5.甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2 来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反 应平衡常数如下表所示：
化学反应
温度/℃ 平衡常数
A.降低温度，总反应K减小
√C.适当升温，可提高消毒效率
B.K＝K1＋K2 D.压强增大，K2减小
2.(2018·湖北黄冈调研)已知反应：CH2==CHCH3(g)＋Cl2(g) CH2==CHCH2Cl(g)
＋HCl(g)。在一定压强下，按w＝
nCl2 nCH2==CHCH3
向密闭容器中充入氯气与丙
解析 体积不变，增大c(CO2)，平衡左移，CaCO3质量增大，CaO质量减小， 由于温度不变，K不变，所以c(CO2)不变。 (5)在T5℃下，维持温度和容器体积不变，向上述平衡体系中再充入0.5 mol N2， 则最后平衡时容器中的CaCO3的质量为_1_0__ g。 解析 保持体积、温度不变，充入N2，平衡不移动，c(CO2)仍等于0.20 mol·L－1， 其物质的量为0.4 mol，所以剩余CaCO3的物质的量为0.5 mol－0.4 mol＝0.1 mol， 其质量为10 g。
归纳总结
化学平衡常数与化学方程式书写形式的关系
(1)正、逆反应的平衡常数互为倒数。
(2)若化学方程式中各物质的化学计量数都扩大或缩小至原来的n倍，则化学平
衡常数变为原来的n次幂或
1 n
次幂。
(3)两方程式相加得到新的化学方程式，其化学平衡常数是两反应平衡常数的
乘积。
解题探究 JIETITANJIU
第七章 化学反应速率和化学平衡
考纲要求
KAOGANGYAOQIU
1.了解化学平衡常数(K)的含义。 2.能利用化学平衡常数进行相关计算。 3.能正确计算化学反应的转化率(α)。
内容索引
NEIRONGSUOYIN
考点一 化学平衡常数的概念及应用 考点二 “三段式”突破平衡常数(K)、转化率的相关计算 探究高考 明确考向 课时作业
故反应正向进行，v正＞v逆。
6.(1)CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，测得CH3OH的物质的量随时间的变化如图1。
①该反应的平衡常数表达式为_K__＝__c_Cc_3H__H3O_2_H·_c_·_Cc_OH_2_2O___。
cCO·cH2
如(1)C(s)＋H2O(g)
CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式K＝ cH2O 。 c3H＋
(2)Fe3＋(aq)＋3H2O(l) Fe(OH)3(s)＋3H＋(aq)的平衡常数表达式K＝ cFe3＋ 。
3.意义及影响因素
(1)K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。 (2)K只受 温度 影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。 (3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
0
考点二
2 “三段式”突破平衡常数(K)、转化率的相关计算
知识梳理 ZHISHISHULI
1.一个模式——“三段式”
如mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L－1、 b mol·L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L－1。
mA(g)＋nB(g)
4.(2019·宁夏高三调研)在恒容密闭容器中，由CO合成甲醇：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)，在其他条件不变的情况下研究温度对反应的影响，实验结果如图 所示，下列说法正确的是
A.平衡常数K＝
cCH3OH cCO·cH2
B.该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
C.CO合成甲醇的反应为吸热反应
K1 (2)反应③的K3与K1、K2的关系是K3＝_K__2 _。
解析 K3＝ccCCOO2·c·cHH2O2，K2＝ccHH2O2，结合 K1＝ccCCOO2，可知 K3＝KK21。
2.在某温度下，N2＋3H2
2NH3 的平衡常数为 K1，则该温度下，NH3
1 2N2
1 ＋32H2 的平衡常数 K3＝___K_1__。
题组一 化学平衡常数及影响因素
1.(2018·西安市铁一中学质检)O3是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、 经济等优点。O3可溶于水，在水中易分解，产生的[O]为游离氧原子，有很强 的杀菌消毒能力。常温常压下发生的反应如下：
反应① O3 O2＋[O] ΔH>0 平衡常数为K1； 反应② [O]＋O3 2O2 ΔH<0 平衡常数为K2； 总反应：2O3 3O2 ΔH<0 平衡常数为K。 下列叙述正确的是
某组分的物质的量
(4)某组分的体积分数＝
×100%。
混合气体总的物质的量
提升思维能力·深度思考
按要求回答下列问题： 对于N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1，在相同体积的甲、乙两 密闭容器中，恒温条件下，甲容器中充入1 mol N2、3 mol H2，乙容器中充 入2 mol NH3，达到平衡时： (1)甲容器中N2的转化率_等__于___(填“等于”“大于”或“小于”)H2的转化率。 (2)甲容器中N2的转化率与乙容器中NH3的分解率之和为__1__。 (3)甲容器中释放的热量与乙容器中吸收的热量之和为_9_2__。
0
考点一
化学平衡常数的概念及应用
Fra Baidu bibliotek
1
知识梳理 ZHISHISHULI
1.概念 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物 浓度幂之积 与反应 物 浓度幂之积 的比值是一个常数，用符号 K 表示。
2.表达式
对于反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，
cpC·cqD
K＝ cmA·cnB (固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。
②曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ_＞__(填“＞”“＝”或“＜”)KⅡ。 ③在某压强下，合成甲醇的反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率如图2所示。 KA、KB、KC三者之间的大小关系为_K_A_＝__K__C_＞__K_B_。
(2)一氧化碳可将金属氧化物还原为金属单质和二氧化碳。四种金属氧化物(Cr2O3、