平衡转化率、平衡常数计算特训

1、(三)平衡转化率、平衡常数计算特训1.甲醇是一种可再生能源，工业上可用合成气制备甲醇，反应为CO(g)+2H2(g)CH30H(g)。某温度下在容积为VL的密闭容器中进行反应，其相关数据如下图；反应开始至平衡时，用H2表示化学反应速率为。该温度下CO的平衡转化率为答案0.12-1-molLmin7爼%X厂Vs.任7/K-.tDEI/1川60%解析反应开始至平衡时需要时间为10min,H2的变化物质的量为2.0mol-0.8mol=1.2mol,1.2mol则用H2表示化学反应速率为彳益=molL-1min-1；至平衡时CO的变化物质的量为1.0mol0.4mol=0.6mol，该温度下CO的平

2、衡转化率为0.6mol1.0molx100%=60%。nJ-的物质的堀分数已kLr,LrIr答案135x51335x535x52.下图是当反应器中按n(N2)：n(出)=1:3投料后，在200C、400C、600C，反应达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随总压强的变化曲线。OJ10203D60IIWI乐强侧內列出R点平衡常数的计算式Kp=。(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压x物质的量分数。不要求计算结果)解析R点总压强为35MPa,NH3的物质的量分数为20%,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)起始物质的量/mol5150变化物质的量/moln3n2n平衡物质的量/mol5n1

3、53n2nNH3的物质的量分数为2n520%=右乂100%，解得：n盲则N2的物质的量分数为5n202n1113X100%=-,H2的物质的量分数为117=3,R点平衡常数的计算式5555Kp=1235X113(35X刃35X5)3.CuCl2溶液中的铜主要以(HUCCuCl4形式存在，将CuCl2溶于浓盐酸中，存在下列平衡：Cu(H2O)4(aq)+4CI(aq)CuCl4(aq)+4出0(1)AH0。该反应的平衡常数表达式为。常温下，测定平衡体系中：Cu(H2O)4浓度为amolL、Cl浓度为bmolL、CuC浓度为cmol-L一1,Cl的转化率为(用含a、b、c的字母表示)。答案解析叫4

4、CICCCl4H2Ofbj4c(1)反应Cu(H2O)4+(aq)+4CI(aq)姑4OUC(aq)+4H2O(I)的平衡常数表达式为2K=4CCuCl4可。cClcCuH2O4(aq)+4H2O(I)平衡体系中：Cu(H2O)4浓度为2+(2)已知Cu(H2O)4(aq)+4Cl(aq)amolL、Cl浓度为bmolL、CuCl4浓度为cmol-L1,贝VCl变化的浓度为4cmol,Cl起始的浓度为(b+4c)molL1,Cl的转化率为丄仁。b+4c4.亚硝酰氯(NOCI)是有机合成中的重要试剂。可通过以下反应制得：2NO(g)+Cb(g)2CINO(g)。按投料比n(NO):n(CI2)=

5、2:1把NO和CI2加入到一恒压的密闭容器中发生反应，平衡时NO的转化率与温度T、压强p(总压)的关系如图所示：该反应的AH(填“”或“=”)0。在p压强条件下，M点时容器内NO的体积分数为。若反应一直保持在p压强条件下进行，则M点的分压平衡常数Kp=(用含P的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压X体积分数)。5答案(1)(2)40%(3)Kp=-p解析(1)根据图像，升高温度，平衡时NO的转化率减小，说明平衡逆向移动，说明该反应正反应属于放热反应，AHV0。(2)根据图像，在p压强条件下，M点时容器内NO的转化率为50%，根据2NO(g)+NO的体积的一半，因此NO的体积分1m

6、ol。Cl2(g)2CINO(g)可知，气体减小的体积为反应的数为222XX100%=40%。2+1-厂设NO的物质的量为2mol，贝UCI2的物质的量为2NO(g)+Cl2(g)2CINO(g)起始/moI210反应/mol10.51平衡/moI10.51平衡分压px缶X穽X右5M点的分压平衡常数Kp=-。TC时，向10L恒容密闭容器中充入2moI乙苯(g)和2moICI2(g)发生反应:CH2CH3CHCICH3(g)+C12H0，乙苯(或CI2)、a氯乙基苯(或HCI)的物质的量浓度(C)随时间(t)变化的曲线如图所示:c/nnol-L123569If)f/min1是升高温度；该温度下达

7、到平衡，依据题干条件可知，c(HCI)=0.18molL1,n(HCI)=1.8mol,CH2CH3(g)+C12(g0(K+HCKg)起始/mol2转化/mol1.81.81.81.8平衡/mol0.20.21.81.8反应前后体积不变，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，则平衡常数为.8X1.8K=0.2X0.210.02molL、0.02molL81(3)10min时，乙苯、Cl2、a氯乙基苯和HCI的物质的量浓度分别为10.18molL10.18molL二保持其他条件不变，再向容器中充入1mol乙苯、1molCl2、1mola氯乙基苯和1molHCl，此时乙苯、Cl2、a-氯乙基苯和H

8、CI的物质的量浓度分别为012molL10.12molL10.28molL10.28molL1,0.28X0.285.481,平衡正向移0.12X0.12动，正反应速率大于逆反应速率；设转化的乙苯物质的量浓度为xmol1勺，则CHCICH起始/mol转化/mol(Q+Cb(讣L10.30.3Lxxxx0.1(汝十HCKg)0.1平衡/mol平衡常数为K=器XX0.31X=81,得x=0.26,所以氯气的转化率是0260.3L0.3X0.3X0.1+X0.1+xX100%86.7%。850C时在体积为5L的反应器中发生反应:1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)AH=41kJmolC

9、O和H2O(g)浓度变化如图所示，请列式计算此条件下的平衡常数r/mnLIRL-hb123-4L6丁HfRHiit时物质秋度的燮出答案解析CCO2CH20.12X0.12_cCOCH200.18X0.08CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始浓度/molL0.200.3000变化浓度/molL0.120.120.120.12平衡浓度/molL0.080.180.120.12平衡常数c(C02)C(H2)_0.12X0.12_c(CO)c(H20厂0.18X0.08T温度时，向10L恒容密闭容器中充入2molNO和2molCO发生反应2N0(g)+2CO(g)N2+2CO2(g)1AH=746.5Jmol115min时达到平衡，测得05min内该反应速率v(N2)=0.016molL-min。TOC o 1-5 h z(1)T温度时，该反应的平衡常数K=。平衡时容器内压强与起始时容器内压强之比为。答案(1)800(2)4:5解析(1)T温度时，05min内该反应速率v(N2)=0.016molmin，则平衡时c(N2)=0.016mol1min1X5min=0.08molL二根据方程式112NO(g)+2CO