2014-2015学年高中化学同步讲练：2.2.2 平衡转化率2(鲁科版选修4)

第2课时平衡转化率[学习目标定位]1.知道平衡转化率的含义。2.学会平衡浓度的求算。3.能根据化学平衡计算的方法思路，进行平衡常数、平衡转化率的计算。知识.回顾区温故56本激源推陈方可细新可逆反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)阳＞0。在一定条件下，将NO2与SO2以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应，达平衡时NO2与SO2的体积比为1：6,回答下列问题：TOC\o"1-5"\h\z该反应的平衡常数表达式是。其平衡常数K值是。答案(1)^=[SO3][NO](2)8答案(1)K[no2][so2](2)3解析设NO2的物质的量为1mol,则SO2的物质的量为2mol,参加反应的NO2的物质的量为xmol。NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)起始量(mol)1200口转化量(mol)xxxx平衡量(mol)1-x2-xxx1－x1由题意可知石=三，解得x=0.82-x6[SO3][NO]二0.8X0.8二8K=[NO2][SO2]=0.2X1.2=3。pq的热分解反应如下：pq(g)pq^+cl/g)⑴写出反应的平衡常数表达式口口(2)已知某温度下，该反应的平衡常数K=0・45molL-1。若此温度下，在容积为10.0l的密闭容器中充入一定量的pq,达到平衡后，测得容器内pc\的浓度为0.150mol・L-1oPC｝的起始浓度是。20%20%。答案(1用=解析tPCC^(2)0.2molL1PCl5(g)起始浓度mol•L_答案(1用=解析tPCC^(2)0.2molL1PCl5(g)起始浓度mol•L_转化浓度mol•L-0.15平衡浓度mol•L_PCl3(g)+Cl2(g)000.150.150.150.15A的平衡转化率的初始浓度-A的平衡浓度A的初始浓度X100%B的平衡转化率a(B)=B的初始浓度一B的平衡浓度

B的初始浓度X100%K」斶!=詈0晋mol・L_i=0.45mol*L-探究点一平衡转化率的概念及其计算•平衡转化率的概念：平衡时已转化了的某反应物的量(物质的量或浓度)与转化前该反应物的量之比。平衡转化率可描述化学反应的限度。2．平衡转化率计算公式对反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋d探究点一平衡转化率的概念及其计算•平衡转化率的概念：平衡时已转化了的某反应物的量(物质的量或浓度)与转化前该反应物的量之比。平衡转化率可描述化学反应的限度。2．平衡转化率计算公式对反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)基础自学落实重点互动探究学习•探究区基础自学落实重点互动探究3•在某温度下，将H2和I2各0.10mol的气体混合物充入10L的密闭容器中,充分反应，达到下列平衡：比@)+I2(g)2HI(g)，K=0・25。则氢气的转化率是解析设氢气的转化率为x。2HI(g)□□H2(g)＋I22HI(g)□□起始浓度(mol・L-i)0.010.010转化浓度(mobL转化浓度(mobL_1)0.01x0.01x0.02x平衡浓度(mol・L-1)0.01－0.01x平衡浓度(mol・L-1)=0.25[HIP=(0.02r)=0.25[H2]^[I2]=(0.01-0.01x)2解得x=20%。4•在容积可变的密闭容器中，2molN2和8mol巧在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数是15.4%o解析起始物质的量(mol)N解析起始物质的量(mol)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)80转化物质的量(mol)2/324/3平衡物质的量(mol)4/364/3所以平衡时氮气的体积分数=4/3

所以平衡时氮气的体积分数=4/3

6+8/3~15・4%［归纳总结］化学平衡的计算模式及解题思路1．计算模式mA(g)+“B(g)pC(g)+?D(g)起始量变化量平衡量□□ab00mxnxpxqxa－mxb－nxpxqx对于反应物：平衡时的相关量=起始量-变化量对于生成物：平衡时的相关量=起始量+变化量2．基本解题思路设未知数：具体题目要具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量为x。确定三个量：根据反应物、生成物及变化量三者的关系，代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量，并按1中“模式”列表。

解答题设问题：明确了“始”、“变”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求反应物转化率、平衡时某成分的浓度、平衡常数、平均相对分子质量等给出题目答案。［活学活用］1•在某温度下，将H2和12各0.10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中充分反应，达到平衡后，测得［鸟］=0.0080mol・L-1。(1)求该反应的平衡常数。(2)求I的平衡转化率。答案(1)0.25(2)20%解析本题是已知初始浓度和某物质的平衡浓度，求平衡常数和平衡转化率。(1)H2(g)+b(g)L=2HI(g)起始浓度(mol・L—1)0.0100.0100平衡浓度0.00800.00800.0040(mol•L=0.25。[HIP(0・0040mol・L-=0.25。[H2][I2]=0.0080mol^L-1X0.0080mol-L-1⑵ai2)=X100%=20%。0.010mol・L-⑵ai2)=X100%=20%。0.010mol*L-12•反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g),若在一定温度下，将物质的量浓度均为2mol・L-1的SO2(g)和甌@)注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中SO2(g)的转化率为50%，试求在该温度下：此反应的平衡常数。在上述温度下，若SO2(g)的初始浓度增大到3molL-1，NO2(g)的初始浓度仍为2mol-L-1,试求达到化学平衡时各物质的浓度。694答案(1)1⑵［Sq］=［NO］=5mol-L-1，［SO2］=5mol-L-1，［NO2］=5mol-L-1解析本题是已知初始浓度和平衡转化率，求平衡常数和平衡浓度设平衡时SO2的浓度为xmolL-1SO2(g)+NO2(g)^^SOs(g)+NO(g)起始浓度(mol•L-1)平衡浓度(mol•L—1)2-x由题意可知丁X100%=50%,x=1,”[SO3][NO]1mol・L-1X1molL-1<[SO2][NO2]1mol・L-1X1molL-1设达平衡时NO的浓度为ymol・L-1SO2(g)+NO2(g)^^SOs(g)+NO(g)起始浓度(mol•L—1)平衡浓度(mol•L—1)因为温度不变，平衡常数不变，因为温度不变，平衡常数不变，K=1y2则(3；(2、=1，y=y2(3-y)(2-y)丿5平衡浓度：[SO2]=3molL-1-6mol・L-19=5mol・L-1[NO2]=2mol・L-1-5mol・L-1=4mol・L-1[SO3]=[NO]=6mol・L-1。探究点二平衡转化率的影响因素1•在1200°C时测得反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+^O(g)达平衡时，K=2・25。试计算CO2(g)和£(g)的初始浓度分别为下列三种情况下的CO2、H的平衡转化率，填写下表：初始浓度CO2(mol・L-1)H2(mol-L-1)a(H)a(CO2)①0.01000.010060%60%②0.01000.012054%65%③0.01000.008066%53%2.分析上表计算结果，可得出的结论是⑴同一化学反应，不同物质的平衡转化率可能相同，也可能不同。⑵增大h的浓度，co2转化率的变化是增大,h转化率的变化是减小。(3)减小H的浓度，co2转化率的变化是减小,h2转化率的变化是增大。［归纳总结］平衡常数和平衡转化率都能定量表示化学反应的限度。平衡常数只与温度有关,而平衡转化率的影响因素有温度、浓度、压强等。对某一个具体反应，在温度一定时，只有一个化学平衡常数；但不同反应物的平衡转化率可能不同。故必须指明是哪一反应物的平衡转化率。对任意化学反应aA(g)+〃B(g)cC(g)+dD(g)若A、B的起始浓度之比为a:〃，则a(A)=a(B)o［活学活用］3.相同体积的四个密闭容器中，进行同样的四个可逆反应，2A(g)+B(g)3C(g)+2D(g)。起始时各容器中所装A、B的物质的量分别是口口甲容器乙容器丙容器丁容器A2mol1mol2mol1molB1mol1mol2mol2mol在相同的温度下建立平衡时，有关A、B转化率的说法正确的是()A的转化率为甲V丙V乙V丁A的转化率为甲V乙V丙V丁B的转化率为甲＞乙＞丙〉丁B的转化率为丁＞乙＞丙＞甲A・①③B・②④C・①④D.②③答案A解析根据转化率的变化规律：丁中A的转化率最大，甲中A的转化率最小，丙容器比乙容器物质的量大，相当于丙中的压强大于乙中的压强，因该反应是一个气体体积增大的反应，所以乙中A的转化率大于丙中A的转化率，即丁＞乙＞丙〉甲；B的转化率用同样的方法确定为甲＞乙＞丙＞丁。◎学习小结I概念与计算公式平衡转化率I—I计算模式与方法--1与化学反应的关系自我•检浪9区检测学习效果体验成功快乐1在密闭容器中把CO和HO的混合物加热到800°C,有下列平衡：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),且平衡常数K=1。若在2L的密闭容器中充入1molCO和1mOlH2O相互混合并加热到800C,则CO的转化率为()A．40%B．50%C．60%D．83.3%答案B2•在甲、乙两容器中各盛一定量的碳和二氧化碳(甲:12gC,22gCO2；乙：20gC22gCO2),在同温同压下进行反应，达到平衡时，两容器中二氧化碳的转化率的关系()甲＞乙B.甲＜乙匚甲=乙D•不能确定答案C3•在557C时，密闭容器中进行下列反应CO(g)+巧0@)CO2(g)+H2(g)。若CO起始浓度为2mol・L-1,水蒸气浓度为3mol-L-1,达到平衡时，测得CO2的浓度为1.2mol-L-则该反应中CO的转化率是，水蒸气的转化率是答案(1)1.92mol・L-1(2)0.3mol・L-1(3)80%解析(1K=[NOP0]

[NO2]2(0・24mol・解析(1K=[NOP0]

[NO2]2(0・24mol・L-i)2X0.12molL-1

(0.06mol・L-1)21.92mol・L-1o⑵2NO2(g)2NO(g)+O2(g)rnrn平衡浓度0.060.240.12(mol•L—1)初始浓度0.300(mol•L—1)得：c0(NO2)=0.3molL-1⑶aNo2)=0.3mol・L-1-0.06molL-10.3mo卜L-1X100%=80%o40分钟课时作业［基础过关］一、平衡转化率的求算答案解析意：B设起始N2物质的量为a,H物质的量为b,反应掉N2物质的量为x,依题N+3H22NH3起始：<n□口ab0转化：平衡：x3x2xa-xb-3x2x1•在一定温度下，将100molN2、H的混合气体充入密闭的恒压容器中反应，达平衡时，测得反应后混合气体的密度是反应前混合气体密度的1.25倍，且反应后混合气体的平均式量为15・5,则平衡时，N2转化的百分率为（）A.20%B・25%C・30%D・40%a+b=100mola+b=1.25(a+b-2x)28g・mol-1a+2g*mol-1b=15.5g・mol-】(a+b-2x)la=40mol解之得：]b=60molJ10molfl(N2)=40moix1oo%=25%°2•在容积为1L的密闭容器中，加入5molA物质，在一定条件下同时发生下列两个反应：(1)2A(g)2B(g)+C(g)；(2)A(g)C(g)+D(g)。当达到平衡时，测得[A]=2.5mol^L-1,[C]=2.0mol・L-则下列说法中正确的是()A・达到平衡时A的总转化率为40%B.达到平衡时[B]为1.0molL-1C・达到平衡时[B]=2[D]D•达到平衡时[D]=2[B]答案B解析设反应(1)有物质的量为a的A发生转化，反应⑵中有物质的量为b的A发生转化，则2A(g)2B(g)+C(g)□口a转化aa2A(g)C(g)+D(g)转化口£bb则由题意可知，5mol-(a+b)=2.5mol・L-1X1L,即a+b=2.5mol2+b=2.0mol・L-1X1L,即£+b=2.0mol,联立两式解得a=1.0mol,b=1.5mol达平衡a耳thmd时A的总转化率=-5-X100%=50%，故A不正确；[B]=1.0molL-1,51LT耳md故B选项正确；[B]=1.0mol・L-1,[D]=1.5mol・L-1,故C、D选项均不1L正确。二、平衡转化率大小比较与判断3•某温度下，将2molA和3molB充入一密闭容器中，发生反应：aA(g)+B(g)C(g)+D(g)，5min后达到平衡。已知该温度下其平衡常数K=1,若温度不变时将容器的体积扩大为原来的10倍，A的转化率不发生变化，则()a=3a=2B的转化率为40%B的转化率为60%答案C解析温度不变，扩大容器体积(相当于减小压强)时，A的转化率不变，说明反应前后气体的体积不变，即a=1,A错误，B错误;设达平衡时，B的改变量为xmol,则A、B、C、D的平衡量分别为(2-x)mol、(3-x)mol、xmol、xmol,设容器体积为1L,则平衡常数K=1=x2/(2-x)(3-x),解得：x=1.2,B的转化率=1・2羽=40%，所以C正确，D错误。4.在相同条件下(7=500K)，有相同体积的甲、乙两容器，甲容器中充入1molN2和3mol巧，乙容器中充入2molN2和3mol巧，下列叙述正确的是()A・化学反应速率甲＞乙平衡后的各物质浓度甲＜乙N2的转化率甲＞乙D•平衡NH3的体积分数甲V乙答案C解析在同温同体积下,从上述题目中给出的条件可以看出,乙相当于在甲的基础上多充入了1molN2，即增大了N2的浓度，反应速率加快，故A选项错误；在甲的基础上再充入1molN2,平衡向正反应方向移动，鸟的转化率提高，但N2的转化率却减小，C对；至于B答案，最容易出错的就是N2的浓度，平衡虽然在正向移动，只能减弱N2浓度的增大，但不能消除，故平衡后乙容器N2浓度比甲容器的高，NH,的浓度也在增大，但由于鸟的转化率增大了，所以鸟的浓度比甲中的小，故B错；D选项，乙中增大了N2的物质的量后平衡向正反应方向移动以减弱它的增大，同时生成了少量的NHj,使得NHj的物质的量增加，但增大的幅度远比N2要小，故NHj的体积分数比甲中要小，即D错。三、化学平衡常数、平衡转化率的综合判断

5•关于平衡常数K,下列说法中正确的是()A．K值越大，反应越容易进行对任一给定的可逆反应，温度升高，K值增大对可逆反应，K值越大，反应物的转化率越高D・加入催化剂或增大反应物浓度，K值将增大答案C6•放热反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在温度心时达到平衡，[COh=[H2O]1=1.0mol・L-1,其平衡常数为K]。其他条件不变，升高反应体系的温度至t2时，反应物的平衡浓度分别为[CO]2和[H^b，平衡常数为§，则()若增大co浓度，k和k都增大某一温度下，若增大H2O的浓度，H2O转化率增大，CO转化率减小[CO]2=[H2O]2[CO]1>[CO]2答案C解析改变反应体系中任一物质的浓度，平衡常数不变，A项错误；反应物H2O的浓度增大，其转化率减小，CO转化率增大，B项错误；由于原平衡中[CO]1=[鸟。]]，二者在反应方程式中的计量数相等，故新平衡体系中，二者浓度依然相等，C项正确；对于放热反应，升高温度，平衡常数减小，平衡左移，故D项错误。7•在298K时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:物质XYZ初始浓度/mo卜L-10.10.20平衡浓度/mobL-10.050.050.1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+3Y2Z,其平衡常数为1600C.C.增大压强，平衡常数改变温度可以改变此反应的平衡常数答案C解析C选项错误，增大压强不可能使平衡常数增大。其他选项均为平衡中的基础计算和基础知识，关键是根据表中数据(0.1-0.05):(0.2-0.05):(0.1-0)=1：3：2推导出：X+3Y2Z。8•某温度下，在一个2L的密闭容器中，加入4molA和2molB进行如下反应:3A(g)+2B(g)4C(s)+2D(g),反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6molC则下列说法正确的是()a.该反应的化学平衡常数表达式是k=[C]3[d]2此时，B的平衡转化率是40%增大该体系的压强，平衡向右移动，化学平衡常数增大D•增加B,平衡向右移动，B的平衡转化率增大答案B解析化学平衡常数的表达式中不能出现固体或纯液体，而物质C是固体，A错误；根据化学方程式可知，平衡时减少的B的物质的量是1.6molX0.5=0.8mol,所以B的转化率为40%，B正确；增大压强时平衡右移，但平衡常数不变，平衡常数只与温度有关，C错误；增加B后平衡右移，A的转化率增大，而B的转化率减小，D错误。[能力提升]9•二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料，但也是大气的主要污染物。综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2(g)+O2(g)催化剂△口2SO3(g)某温度下，so2的平衡转化率(a与体系总压强@)的关系如图所示。根据图示回答下列问题：将2.0molSO2和1.0molQ置于10L的密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10MPa。该反应的平衡常数等于。平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)(B)(填“〉”、“V”或“=”)。答案(1)800L・moH⑵二解析(1)从图示可知，当p=0.10MPa时，a=0・8。催化剂2SO2(g)+O2(g)^==^2SO3(g)起始浓度0.20.10(mol•L-1)转化浓度_0.160.080.16(mol•L1)平衡浓度0.040.020.16(mol•L-1)K=016混合气体中SO2占总体积的体积分数是，混合气体中SO2占总体积的体积分数是，SO2的转化率是。答案(1)0.62mol(2)6.0%(3)93.8%解析设有物质的量为x的O2转化2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)丄“□□起始20mol10mol0转化2xx2x平衡20mol-2x10mol-x2x则・2xX100%=91%20mol-2x＋10mol-x＋2x解得x=9.38mol(1)n(O2)平=10mol-9.38mol=0.62mol。20mol-2x⑵—X100%=6・0%。20mol-2x＋10mol-x＋2x⑶o(SO2)=2—X100%=93・8%。220mol[SO2]2[O2]0.042X0.02=800L・mol-!o(2)平衡状态由A变到B时，温度不变，平衡常数不变，故K(A)=K(B)。10.在常压和500°C时把O2和SO2按1：2体积比混合，如果混合前O2为10mol反应达平衡时混合气体中SO3占总体积的91%。求：(1)平衡时O2的物质的量是

&度/C4005008301000平衡常数K10910.611．煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及产率等问题。已知CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表:上述反应的正反应是反应(填“放热”或“吸热”)。试回答下列问题：某温度下，上述反应达到平衡后，保持容器体积不变升高温度，正反应速率试回答下列问题：(填“增大”、“减小”或“不变”)，容器内混合气体的压强(填“增大”、“减小”或“不变”)。830°C时，在恒容反应器中发生上述反应，按下表中的物质的量投入反应混合物，其中向正反应方向进行的有(选填字母)投料ABCD“(CO2)/mol3101加(Hp/mol2101n(CO)/mol1230.5於(H^/mol5232(4)在830C时，在2L的密闭容器中加入4molCO(g)和6mol巧0@)达到平衡时，CO的转化率是。答案(1)放热(2)增大增大(3)BC(4)60%解析(1)由表格可知，升温，化学平衡常数减小，故正反应为放热反应。(2)升高温度，正、逆反应速率均增大；容器体积不变的情况下，升高温度，则容器内混合气体的压强增大。830C时，化学平衡常数为1,即若n(CO2)Xn(H2)<»(CO)Xn(H2O)，则反应向正反应方向进行，符合此要求的是B、C。830C时，化学平衡常数为1,CO(g)+HO(g)「—H?(g)+CO2(g)起始浓度2300(mol•L-1)转化浓度.T丁.7：.T(mol•L-1)平衡浓度(mol•L-1)2—j：3—jc工工

平衡常数K=KHWg)=兀2平衡常数K=KHWg)=兀2c(CO)tc(H2O)(2-x)(3-x)=1,解得x=1.2,则CO的转化率=1・2mol・L-12mol・L-1X100%=60%。［拓展探究］12.联氨阿耳)及其衍生物是一类重要的火箭燃料。N2H4与N2O4反应能放出大量的热。⑴已知：2NO