高中化学第2章化学反应的方向限度与速率第2节化学反应的限度第2课时学案鲁科版选修

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。

新知导学启迪思维探究规律

一、平衡转化率的概念及表达式

1.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。

对反应aA(g)+&B(g)cC(g)+oD(g)

、①近圻任人如,“、A的初始浓度一A的平衡浓度

卜的平衡转化率。⑷=------A的初始浓度-------*100%

【例1】在25℃时:密闭容器中A、B、C三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：

物质ABC

初始浓度/mol-L-1230

平衡浓度/巾。1•L-11

则A的平衡转化率为,B的平衡转化率为

答案25%50%

2mol•L-1—0.5mol,L

解析X100%=25%,

2mol•L-1

3mol•L/'-1.5mol•

3mol,L1=50%。

考点平衡转化率

题点平衡转化率的计算

特别提醒(D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。

(2)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。

(3)温度一定，平衡常数越大，平衡转化率不一定越大。

【例2】实验室用4moISOz与2mol0,进行下列反应：2sOz(g)+()2(g)2s(Mg)

=-196.64kJ-mol-1,当放出314.624kJ热量时，SOz的转化率为()

A.40%B.50%

C.80%D.90%

答案C

kJ的热量可知参加反应的S02的物质的量为寻富胃曳产X2

解析根据放出314.624

196.64kJ•mol

=3.2mol,故SO?的转化率为芋■粤X100%=80%。

4mol

考点平衡转化率

题点平衡转化率的计算

二、平衡转化率与化学平衡常数的计算

1,计算模型(三段式法)

加A(g)+/?B(g)pC(g)+^D(g)

初始量ab00

变化量mxnxpxqx

平衡量a—mxb—nxpxqx

(1)对于反应物：平衡量=初始量一变化量

(2)对于生成物：平衡量=初始量+变化量

(1)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。

(2)列出三个量：用含x的式子表示平衡体系中各物质的初始量、变化量、平衡量。

(3)列式计算：根据平衡时含x的相应关系列式求解。

【例3】化学反应2s0?(g)+()2(g)2s03(g)是硫酸制造工业的基本反应，若在一定温度下,

将0.1mol的SOKg)和0.06mol()2(g)注入体积为2L的密闭容器中，当达到平衡状态时,

测得容器中有0.08molS03(g),试求在该温度下：

(1)此反应的平衡常数。

(2)S02(g)和02(g)的平衡转化率。

答案(1)1600mol-1•L(2)80%66.7%

解析⑴2sCh(g)+02(g)2S03(g)

初始浓度(mol，!/')0

转化浓度(mol•□)

平衡浓度(mol•「)

[SQF______(0.040mol•L)2__________

仁于丽=(0.010mol-L-1)2X0.010mol-L-1=1600mo1*Lo

....0.04mol,I/1

2aS0100%=80%

20.05mol,L

a(02)=错误！X100%Q66.7%。

考点平衡转化率与化学平衡常数的计算的综合

题点已知初始浓度和平衡浓度计算平衡转化率和平衡常数

【例4】反应S02(g)+N0Mg)SONg)+NO(g),若在一定温度下，将物质的量浓度均为

2mol的SOz(g)和NOz(g)注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中SOz(g)的

转化率为50%,试求在该温度下：

⑴此反应的平衡常数。

(2)在上述温度下,若SC)2(g)的初始浓度增大到3moi.NOz(g)的初始浓度仍为2moi,L

T,试求达到化学平衡时各物质的浓度。

_1_1-i

答案(1)1(2)[S03]=[N0]=1.2mol•L,[S02]=1.8mol•L,[N02]=0.8mol-L

解析(1)设平衡时SOz的浓度为xmol•I/1

S02(g)+N02(g)S03(g)+N0(g)

初始浓度(mol-L-1)2200

平衡浓度(mol,L')xx2—x2—x

2—x

由题意可知一厂X100%=50%,x=l,

[SO3][NO]1mol•「X1mol•L’

*[SO2][NO2]1mol,L-IX1mol,L'1

(2)设达平衡时NO的浓度为ymol•「

SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)

初始浓度(mol•L-1)3200

平衡浓度(mol,L')3—y2~yyy

因为温度不变，平衡常数不变，

y

贝vo1，

(3-y)(2-y)y

平衡浓度：[SOz]=3mol,L'_1.2mol,L'=1.8mol,L-'

l-1

[N02]=2mol,L—1.2mol,L'=0.8mol,L

-I

[S03]=[N0]=l.2mol•Lo

考点平衡转化率与化学平衡常数的计算的综合

题点已知条件I平衡转化率计算条件II平衡相关量

方法总结(D已知初始浓度和平衡转化率可以计算平衡常数，已知初始浓度和平衡常数可以

计算平衡转化率。

(2)相同温度下，可以从平衡I条件求出化学平衡常数，利用平衡常数求出平衡H条件下的有

关量。

达标检测检测评价达标过关

1.不同温度时反应2HI(g)L(g)+Hz(g)的平衡常数如下：350℃时为66.9,425℃时为

54.4,490℃时为45.9。HI的转化率最高是在()

A.490℃B.425℃

C.350℃

答案C

解析对于可逆反应，在一定温度下达到化学平衡，对应一个化学平衡常数，温度发生变化

时，化学平衡被破坏，达到新的平衡时，平衡常数也会随之发生变化。平衡常数不受压强和

浓度影响，只随温度的变化而变化，而且平衡常数越大，反应越彻底。比较题中所给的三个

温度的平衡常数可知，350℃时的平衡常数最大，故350℃时，HI的转化率最高。

考点平衡转化率

题点平衡转化率与平衡常数变化分析

2.在恒容密闭容器中，CO与不发生反应C0(g)+2H?(g)CH：iOH(g)△水0,达到平衡后，

若只改变某一条件，下列示意图正确的是()

n(H2)

D

答案B

解析增大CO的用量，CO的转化率减小，A项错误；平衡常数只与温度有关，△K0的反应,

温度升高，平衡常数减小，B项正确，C项错误；增大lb的用量，CO的转化率增大，D项错

误。

考点转化率与平衡常数

题点转化率与平衡常数变化分析

3.某温度下，向容积为2L的密闭反应器中充入0.10molSO..,当反应器中的气体压强不再

变化时，测得S03的转化率为20%,则该温度下反应2sOMg)+02(g)2S03(g)的平衡常数的

数值为()

X10：,B.1.6X103

C.8.0X10'D.4.OX1(/

答案A

解析2s02(g)+0z(g)2S0：,(g)

c(始)/mol•L100

c(变)/mol,L10.010.005

c(平)/mol,0.010.005

IMF

•=3.2X10：'mol

K=2Lo

[SO2]M

考点平衡转化率

题点平衡转化率的计算

力℃时，反应Fe0(s)+C0(g)Fe(s)+COz(g)的平衡常数4=0.25。

(l)t℃时，反应达到平衡时〃(C0)：〃(COz)=。

(2)若在1L密闭容器中加入0.02molFeO(s),并通入“molCO,t℃时反应达到平衡。此

时FeO(s)转化率为50%,则x=o

解析(l)〃(C0)："(CO?)。匚=4。

AU.Zo

(2)FeO(s)+CO(g)Fe(s)+C02(g)

X00

转化(mol)0.010.010.01

平衡(mol)0.01X—O.010.01

砂2)0.01mol1

„[co2]

K一[「八CO八]r-一/2(C0)-(x)mol-4

所以x=0.05。

考点转化率与平衡常数

题点转化率与平衡常数变化分析

5.(1)化学平衡常数4表示可逆反应进行的程度，/值越大，表示,

4值大小与温度的关系：温度升高，/值(填”一定增大”“一定减

小”或“可能增大也可能减小”)。

⑵在Hg生产中，SO2催化氧化成SO3：2S02(g)+02(g)催吐剂2s(Mg)

某温度下，SO2的平衡转化率(。)与体系总压强(0)的关系如图所示。根据图示回答下列问题:

①将2.0molSO2和1.0mol0/置于10L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_______o

②平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)MB)(填“大于”“小于”或“等于”)。

答案(1)可逆反应进行的程度越大可能增大也可能减小

(2)@800mol-1«L②等于

解析(1)根据平衡常数的定义可知人值越大表示该反应向正反应方向进行的程度越大;正反

应方向的热效应不确定，若正反应为吸热反应，温度升高，/值增大，若正反应为放热反应,

温度升高，/值减小。

(2)①由图示可知：当p=0.10MPa时，。=0.80。

2S02(g)+02(g)催电剂2S03(g)

起始浓度/mol•L-10.20.10

转化浓度/mol•L-'0.160.08

平衡浓度/mol•L-'0.040.02

[SO3]2(0.16mol•L-1)2.

=2=21=800mo1Lo

^[S02]-[02](0.04mol•L')X0.02mol-L'

②平衡状态由A变到B时，温度不变，HA)=4(B)。

考点平衡转化率与化学平衡常数计算的综合

题点已知平衡转化率计算平衡常数

4和IW(g)充入1L恒容密闭容器，发生反应：CH4(g)+H20(g)CO(g)+3H2(g)»

某温度下反应达到平衡，平衡常数仁27mol"此时测得CO的物质的量为0.10mol,

求CHi的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)。

答案91%

解析设CH」和HzCKg)的起始物质的量均为xmol

CH4(g)+H20(g)CO(g)+3H2(g)

起始浓度(mol•L-1)xx00

转化浓度(mol•L-1)0.100.100.10

平衡浓度(mol•L-1)x-0.10x-0.100.10

0.10mol•「X。30mol•L')'2_2

(x)mol•L1X(x)mol•L1m°^。

解之得x=0.11,

CH.的平衡转化率为r警"X100%^91%»

0.11mol

考点平衡转化率与化学平衡常数计算的综合

题点已知平衡常数计算平衡转化率

课时对点练注重双基强化落实

［对点训练］

题组1平衡转化率与化学平衡常数的关系

1.等物质的量的X(g)与Y(g)在密闭容器中进行可逆反应：X(g)+Y(g)2Z(g)+W(s)

△/K0,下列叙述正确的是()

A.达到平衡时，X、Y的平衡转化率不同

B.升高温度，平衡常数”值增大

人值越大，X的转化率越大

D.达到平衡时，反应速率-止。)=2「逆(Z)

答案C

解析A项，X与Y起始时物质的量相等，转化物质的量之比=方程式化学计量数之比，故平

衡时a(x)=q(Y),错误；B项，该反应△水0,即放热反应，升高温度4值降低，错误；C

项，/值越大，反应进行程度即X的转化率越大，正确；D项，平衡时，rn；(X)=1ra(Z),

错误。

考点平衡转化率

题点平衡转化率与化学平衡常数变化分析

2.某温度下：2A(g)+B(g)3c(g)的平衡常数4=1.0,下列说法正确的是()

A.4随温度的改变而改变，/越大，达到平衡时，反应进行的程度越大

B.A"越小，达到平衡时，反应物的转化率越大

C.对于某一可逆反应，在任何条件下”均为一定值

D."越大，化学反应的速率越大

答案A

解析平衡常数4只与温度有关，且平衡常数越大，说明反应进行的程度越大，故A正确；K

值越大，反应进行的程度越大，转化率越大，B项错误；/值与温度有关，C项错误；｛值大

小与反应速率大小无关，D项错误。

考点平衡转化率

题点平衡转化率与化学平衡常数变化分析

题组2平衡转化率的计算

3.已知某温度下可逆反应：M(g)+N(g)P(g)+Q(g),反应物的初始浓度分别为c0(M)=

1mol•L_1,a(N)=2.4mol-L-1；达到平衡后，M的平衡转化率为60%,则此时平衡常数/

的数值为()

B.0.5C

答案B

解析M(g)+N(g)P(g)+Q(g)

初始浓度(mol。。)12.400

转化浓度(mol•L-1)0.60.6

平衡浓度(mol・「)0.41.8

“[P][Q]0.6mol•L-1X0.6mol•L-1

[M][N]0.4mol,L1X1.8mol,I/'

考点平衡转化率与化学平衡常数计算的综合

题点已知平衡转化率计算平衡常数

4.在一定温度时，4molA在2L密闭容器中分解：A(g)2B(g)+C(g),达到平衡时，测

得已有50%的A分解成B和C。此温度下，该反应的平衡常数为()

A.4mol2•「B.3mol2•L

C.2mol2•L-2D.1mol2•L

答案A

解析A(g)2B(g)+C(g)

初始浓度/mol•L-'200

转化浓度/mol•L-1121

平衡浓度/mol•L-1121

[B]2[C](2mol•L-')2X1mol•L-1

1-12-I

考点平衡转化率与化学平衡常数计算的综合

题点已知平衡转化率计算平衡常数

5.X、Y、Z为三种气体，把amolX和。molY充入一密闭容器中，发生反应X(g)+

2Y(g)2Z(g)。达到平衡时，若它们的物质的量满足：〃(X)+c(Y)=〃(Z),则Y的转化率

为

)

a+b2(a+b)

A.^^XIOO%B.美尸义1。0%

□

2(a+A)b

C.7X100%D.X100%

0c~5a~

答案B

解析设平衡时，Y的转化率为八则

X(g)+2Y(g)2Z(g)

初始物质的量(mol)ab0

1

b4a

转化物质的量(mol)2-

平衡物质的量(mol)a-于67b-boba

所以a~~三ba+b—ba=ba

2(a+b)

q=\勺100%°

5b

考点平衡转化率

题点平衡转化率的计算

6.在容积可变的密闭容器中，2molNz和9mol比在一定条件下发生反应，达到平衡时;H：

的转化率为25%,则平衡时氨气的体积分数接近于()

A.5%B.10%

C.16%D.20%

答案C

解析3H22NH3

初始物质的量(mol)290

转化物质的量(mol)x3x2x

平衡物质的量(mol)2-x9—3x2x

x

-=25%,x

平衡时NH：,的体积分数为“2*7—?><100%«16%»

11mol—2X以0".75mol

考点平衡转化率

题点平衡转化率的计算

a的混合物加热到800℃,有下列平衡：CO(g)+lLO(g)CO2(g)+lI2(g),且平衡常数/

=1。若在2L的密闭容器中充入1molCO和1mol40相互混合并加热到800°C,则C0

的转化率为()

A.40%B.50%C.60%D.83.3%

答案B

解析设CO的转化率为x

CO(g)+H2O(g)C02(g)+H2(g)

〃(始)/mol1100

〃(变)/molXXXX

〃(平)/mol1—XXXX

XX

2X2

[COJ[HJ

由7r[co]Ho]知:——1

\—x1-X

2人2

解得：%=50%o

考点平衡转化率与化学平衡常数计算的综合

题点已知平衡常数计算平衡转化率

8.在一定温度下，反应会⑷+权④HX(g)的平衡常数为10。若将1.0mol的HX(g)

通入体积为1.0L的密闭容器中，在该温度时HX(g)的最大分解率接近于()

A.5%B,17%C.25%D,33%

答案B

解析由题中的反应和数据可知：HX(g)/2(g)+权(g)的平衡常数-0.1。设在该温度

下HX(g)的分解反应达平衡后其减小的浓度为xmol-L-'»

HX(g)$l2(g)+1x2(g)

起始浓度(mol•L-1)00

转化浓度(mol•「1)XXX

平衡浓度(mol・L—)1.0—%%x

(O.5xmol-L1x(O.5miol-L1"

=0.1,解得40.17,故可知HX的分解率为

(1.0-x)molLr'

0.17mol•L

X100%=17%。

1.0mol,L

考点平衡转化率与化学平衡常数计算的综合

题点已知平衡常数计算平衡转化率

题组3化学平衡常数、平衡转化率的综合判断

25℃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，下列说法错误的是()

物质XYZ

初始浓度/mol•L-10

平衡浓度/mol-L-1

A.反应达到平衡时，X的转化率为50%

B.反应可表示为X(g)+3Y(g)2Z(g),其平衡常数为1600mol-2-L2

C.增大压强，平衡常数增大

答案C

解析相同时间内X、Y、Z的浓度变化之比为(0.1—0.05)：(0.2-0.05)：0.1=1：3：2,X

和Y为反应物，Z为生成物，所以该反应的化学方程式为X(g)+3Y(g)2Z(g)»平衡常数

22

K=――］「1=1600mor-L,故B项正确；平衡时X的转化率为

(X)=51--x100%=50%,故A项正确；化学平衡常数只与温度有关，与压强无关，

V0.i1m"o"li,7L

故C项不正确，D项正确。

考点平衡转化率与化学平衡常数计算的综合

题点已知初始浓度和平衡浓度计算平衡转化率和平衡常数

9

10.某温度下，H2(g)+CO2(g)HzO(g)+CO(g)的平衡常数芯=『该温度下，在甲、乙、丙

三个恒容密闭容器中投入H?(g)和C02(g),起始浓度如下表所示：

起始浓度甲乙丙

C(H2)/mol•L-1

-1

c(C02)/mol•L

下列判断不正确的是()

A.平衡时，乙中CO2的转化率大于60%

B.平衡时，甲中和丙中比的转化率均是60%

C平衡时,丙中［C0］是甲中的2倍，是0.012mol•L-1

D.反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢

答案C

解析甲和丙中反应物的起始浓度。(的：c(C0j=1：1,乙中反应物的起始浓度

c(H":c(C0z)=2：1,所以平衡时，乙中CO2的转化率大于甲中CO2的转化率，甲和丙中山

的转化率等于CO?的转化率，设甲平衡时的转化率为a,则

Hz(g)+CO2(g)H20(g)+CO(g)

起始浓度(mol-L1)0.01000

转化浓度(mol-C)aaaa

平衡浓度(mol•L"1)aaaa

仁错误！=错误！

错误！=错误！

Q=60%

,--,-1

平衡时，R4[C02]=0.02mol-L'-0.02mol•LX60%=0.008mol-L,甲中皿=0.01

mol,

L-1-0.01mol,L'X60%=0.004mol,L丙中［CO］为甲中的2倍，但不是0.012mol•1/

,,故C项不正确；丙的反应物浓度大于甲和乙反应物的浓度，其他条件相同时，丙中的反应

速率最快，甲中反应速率最慢。

考点平衡转化率与化学平衡常数计算的综合

题点已知平衡常数和初始浓度计算平衡转化率

［综合强化］

5L的密闭容器中充入2mol气体A和1mol气体B,一定条件下发生反应2A(g)+

5

B(g)2C(g)达到平衡时，在相同温度下测得容器内混合气体的压强是反应前的〜则A

o0

的转化率为()

A.67%B.50%

C.25%D.5%

答案B

解析同温同体积时，气体的物质的量之比等于压强之比，故反应后混合气体的物质的量为

5

(2+l)molX-=2.5mol,再由“三段式”法可求得反应中A的消耗量为1mol,所以A的转

6

”1mol

化率为7^~~7X100%=50%。

2mol

考点平衡转化率

题点平衡转化率的计算

J置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①NH1(s)NH3(g)+HI(g)；

②2Hl(g)Hz(g)+h(g)。达到平衡时，[H]=0.5mol•「'，[HI]=4mol•L，则此温

度下反应①的平衡常数的数值为()

A.9

C.20

答案C

解析由Hz和HI的平衡浓度可推算出①反应生成的III和NIfc的浓度均为0.5mol•L-1X2

+4mol•「'=5mol•「'，由于NFh没有转化，其平衡浓度仍为5mol•「，而HI的平衡

浓度由题意可知为4mol•「'，则①的平衡常数Ai=[NH3][HI]=5X4moT,L''=20mol",L

考点化学平衡常数

题点化学平衡常数的计算

13.在某温度下，将山和12各0.Imol的气态混合物充入10L的密闭容器中，发生反应H?(g)

+L(g)2HI(g),连续测定c(h)的变化，5s时测定c(L)=0.0080mol并保持不

变。则:

(1)反应的平衡常数的表达式是K=o

(2)此温度下，平衡常数的值为。

(3)若在此温度下，在10L的密闭容器中充入0.2molHI气体，达到平衡时，HI的转化率

为。

答案⑴[黑.](2)0.25(3)80%

-1

解析⑵平衡时[12]=0.0080mol-L

[Hj=0.0080mol,I/1

[1II]=O.0040mol•L-1

(0.004。mol•ID

0.0080mol•L-1X0.0080mol•L-'-°

(3)设生成的山的浓度为xmol-L-1,

2111(g)H2(g)+I2(g)

起始(mol」-')0.0200

平衡(mol。！/')0.02—2xxx

K，_________(xmo]■匚]

(0.02mol,L2xmol,L/0.25

X

0.008mol•「X2

(HI)=X100%=80%.

a0.02mol,L'

考点平衡转化率与化学平衡常数计算的综合

题点已知初始浓度和平衡浓度计算平衡转化率和平衡常数

20(g)和C0分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，发生反应：HzO(g)+CO(g)CO,(g)+

H2(g)A〃，得到如下数据:

起始量/mol平衡量/mol

实验温度/℃

H2OCOCOH2

I65024

II90012

III90021ab

(1)由表中数据可知该反应的XH