学年高中化学同步讲练222 平衡转化率2鲁科版选修4.docx
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学年高中化学同步讲练222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。
1．可逆反应NO2（g）＋SO2（g）SO3（g）＋NO（g） ΔH>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：
（1）该反应的平衡常数表达式是___________________________________________。
（2）其平衡常数K值是____________。
答案
（1）K＝
（2）
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
转化量（mol）xxxx
平衡量（mol）1－x2－xxx
由题意可知
＝
，解得x＝0.8
K＝
＝
＝
。
2．PCl5的热分解反应如下：
PCl5（g）PCl3（g）＋Cl2（g）
（1）写出反应的平衡常数表达式
________________________________________________________________________。
（2）已知某温度下，该反应的平衡常数K＝0.45mol·L－1。
若此温度下，在容积为10.0L的密闭容器中充入一定量的PCl5，达到平衡后，测得容器内PCl3的浓度为0.150mol·L－1。
PCl5的起始浓度是__________。
答案
（1）K＝
（2）0.2mol·L－1
K＝
＝
mol·L－1
＝0.45mol·L－1，x＝0.2mol·L－1。
3．平衡常数越大，表示反应进行得越彻底，各个化学反应的平衡常数的大小相差很大。
一般说来，如果一个反应的平衡常数大于105，通常认为反应可以进行的较完全；相反，如果一个反应的平衡常数小于10－5，则认为这个反应很难进行。
探究点一 平衡转化率的概念及其计算
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。
2．平衡转化率计算公式
对反应aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g）
A的平衡转化率α（A）＝
×100%
B的平衡转化率α（B）＝
×100%
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：
H2（g）＋I2（g）2HI（g），K＝0.25。
则氢气的转化率是20%。
解析 设氢气的转化率为x。
H2（g） ＋ I2（g） 2HI（g）
起始浓度（mol·L－1）0.010.010
转化浓度（mol·L－1）0.01x0.01x0.02x
平衡浓度（mol·L－1）0.01－0.01x0.01－0.01x0.02x
K＝
＝
＝0.25
解得x＝20%。
4．在容积可变的密闭容器中，2molN2和8molH2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%。
解析 N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）
起始物质的量（mol）280
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＝
≈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）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）
起始量ab00
变化量mxnxpxqx
平衡量a－mxb－nxpxqx
（1）对于反应物：
平衡时的相关量＝起始量－变化量
（2）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
（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）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。
（3）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I2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[H2]＝0.0080mol·L－1。
（1）求该反应的平衡常数。
（2）求I2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。
K＝
＝
＝0.25。
（2）α（I2）＝
×100%＝20%。
2．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NO2（g）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：
（1）此反应的平衡常数。
（2）在上述温度下，若SO2（g）的初始浓度增大到3mol·L－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。
答案
（1）1
（2）[SO3]＝[NO]＝
mol·L－1，[SO2]＝
mol·L－1，[NO2]＝
mol·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。
（1）设平衡时SO2的浓度为xmol·L－1
由题意可知
×100%＝50%，x＝1，
K＝
＝
＝1。
（2）设达平衡时NO的浓度为ymol·L－1
因为温度不变，平衡常数不变，K＝1
则
＝1，y＝
平衡浓度：
[SO2]＝3mol·L－1－
mol·L－1
＝
mol·L－1
[NO2]＝2mol·L－1－
mol·L－1＝
mol·L－1
[SO3]＝[NO]＝
mol·L－1。
探究点二 平衡转化率的影响因素
1．在1200℃时测得反应CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）达平衡时，K＝2.25。
试计算CO2（g）和H2（g）的初始浓度分别为下列三种情况下的CO2、H2的平衡转化率，填写下表：
初始浓度
CO2（mol·L－1）
H2（mol·L－1）
α（H2）
α（CO2）
①
0.0100
0.0100
60%
60%
②
0.0100
0.0120
54%
65%
③
0.0100
0.0080
66%
53%
2.分析上表计算结果，可得出的结论是
（1）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。
（2）增大H2的浓度，CO2转化率的变化是增大，H2转化率的变化是减小。
（3）减小H2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]
（1）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。
（2）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。
（3）对任意化学反应aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g）
若A、B的起始浓度之比为a∶b，则α（A）＝α（B）。
[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
甲容器
乙容器
丙容器
丁容器
A
2mol
1mol
2mol
1mol
B
1mol
1mol
2mol
2mol
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（ ）
①A的转化率为甲<丙<乙<丁
②A的转化率为甲<乙<丙<丁
③B的转化率为甲>乙>丙>丁
④B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。
—
1．在密闭容器中把CO和H2O的混合物加热到800℃，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800℃，则CO的转化率为（ ）
A．40%B．50%C．60%D．83.3%
答案 B
2．在甲、乙两容器中各盛一定量的碳和二氧化碳（甲：
12gC,22gCO2；乙：
20gC,22gCO2），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（ ）
A．甲>乙B．甲<乙
C．甲＝乙D．不能确定
答案 C
3．在557℃时，密闭容器中进行下列反应CO（g）＋H2O（g）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－1。
则该反应中CO的转化率是____________，水蒸气的转化率是__________。
答案 60% 40%
4．在密闭容器中，将NO2加热到某温度时，可进行如下反应：
2NO2（g）2NO（g）＋O2（g），达平衡时各物质的浓度分别是[NO2]＝0.06mol·L－1，[NO]＝0.24mol·L－1，[O2]＝0.12mol·L－1。
试求：
（1）该温度下反应的平衡常数。
（2）开始时NO2的浓度。
（3）NO2的转化率。
答案
（1）1.92mol·L－1
（2）0.3mol·L－1 （3）80%
解析
（1）K＝
＝
＝1.92mol·L－1。
（2） 2NO2（g）2NO（g）＋O2（g）
得：
c0（NO2）＝0.3mol·L－1
（3）α（NO2）＝
×100%＝80%。
[基础过关]
一、平衡转化率的求算
1．在一定温度下，将100molN2、H2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%
答案 B
解析 设起始N2物质的量为a，H2物质的量为b，反应掉N2物质的量为x，依题意：
N2 ＋ 3H22NH3
起始：
ab0
转化：
x3x2x
平衡：
a－xb－3x2x
解之得：
α（N2）＝
×100%＝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－1。
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.
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