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1、版高中化学第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。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。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(A)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/molL1230平衡浓度/m

2、olL11.51.51则A的平衡转化率为_，B的平衡转化率为_。答案25%50%解析A100%25%，B50%。考点平衡转化率题点平衡转化率的计算特别提醒(1)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4 mol SO2与2 mol O2进行下列反应： 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196.64 kJ mol1，当放出31

3、4.624 kJ热量时，SO2的转化率为()A.40% B.50%C.80% D.90%答案C解析根据放出314.624 kJ的热量可知参加反应的SO2的物质的量为23.2 mol，故SO2的转化率为100%80%。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)mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)初始量 ab 0 0变化量 mxnxpxqx平衡量 amxbnxpxqx(1)对于反应物：平衡量初始量变化量(2)对于生成物：平衡量初始量变化量2.计算思路(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)列出三个量：用含x

4、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2SO2(g)O2(g)2SO3(g)是硫酸制造工业的基本反应，若在一定温度下，将0.1 mol的SO2(g)和0.06 mol O2(g)注入体积为2 L的密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中有0.08 mol SO3(g)，试求在该温度下：(1)此反应的平衡常数。(2)SO2(g)和O2(g)的平衡转化率。答案(1)1 600 mol1L(2)80%66.7%解析(1)2SO2(g)O2(g)2SO3(g)初始浓度(molL1)0.0500.0300转化浓度(molL1)

5、0.0400.0200.040平衡浓度(molL1)0.0100.0100.040K1 600 mol1L。(2)(SO2)100%80%(O2)100%66.7%。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SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)，若在一定温度下，将物质的量浓度均为2 molL1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3 molL1，NO2(g)的初始浓度仍为2

6、molL1，试求达到化学平衡时各物质的浓度。答案(1)1(2)SO3NO1.2 molL1，SO21.8 molL1，NO20.8 molL1解析(1)设平衡时SO2的浓度为x molL1SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)初始浓度(molL1) 2 2 0 0平衡浓度(molL1)xx2x2x由题意可知100%50%，x1，K1。(2)设达平衡时NO的浓度为y molL1SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)初始浓度(molL1)3 2 0 0平衡浓度(molL1) 3y2yyy因为温度不变，平衡常数不变，K1则1，y1.2平衡浓度：SO23 molL11.2 molL11

7、.8 molL1NO22 molL11.2 molL10.8 molL1SO3NO1.2 molL1。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平衡转化率计算条件平衡相关量方法总结(1)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，可以从平衡条件求出化学平衡常数，利用平衡常数求出平衡条件下的有关量。1.不同温度时反应2HI(g)I2(g)H2(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 D.无法确定答案C解析对于可逆反应，在一定

8、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H2发生反应CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H0，达到平衡后，若只改变某一条件，下列示意图正确的是()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，H0的反应，温度升高，平衡常数减小，B项正确，C项

9、错误；增大H2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2 L的密闭反应器中充入0.10 mol SO3，当反应器中的气体压强不再变化时，测得SO3的转化率为20%，则该温度下反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)的平衡常数的数值为()A.3.2103B.1.6103C.8.0102D.4.0102答案A解析2SO2(g)O2(g)2SO3(g)c(始)/molL1 0 0 0.05c(变)/molL10.01 0.005 0.01c(平)/molL10.01 0.005 0.04K3.2103 mol1L。考点平衡转化率题点

10、平衡转化率的计算4.已知t 时，反应FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)的平衡常数K0.25。(1)t 时，反应达到平衡时n(CO)n(CO2)_。(2)若在1 L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s)，并通入x mol CO，t 时反应达到平衡。此时FeO(s)转化率为50%，则x_。答案(1)4(2)0.05解析(1)n(CO)n(CO2)4。(2)FeO(s)CO(g) Fe(s) CO2(g)起始(mol) 0.02x0 0转化(mol) 0.01 0.01 0.01 0.01平衡(mol) 0.01 x0.01 0.01 0.01K所以x0.05。考点转化率与平衡常数题

11、点转化率与平衡常数变化分析5.(1)化学平衡常数K表示可逆反应进行的程度，K值越大，表示_，K值大小与温度的关系：温度升高，K值_(填 “一定增大”“一定减小”或“可能增大也可能减小”)。(2)在H2SO4生产中，SO2催化氧化成SO3：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)某温度下，SO2的平衡转化率()与体系总压强(p)的关系如图所示。根据图示回答下列问题：将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10 MPa，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)_K(B)(填“大于”“小于”或“等于”)。答案(1)可逆

12、反应进行的程度越大可能增大也可能减小(2)800 mol1L等于解析(1)根据平衡常数的定义可知K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，K值增大，若正反应为放热反应，温度升高，K值减小。(2)由图示可知：当p0.10 MPa时，0.80。2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)起始浓度/molL1 0.2 0.1 0转化浓度/molL1 0.16 0.08 0.16平衡浓度/molL1 0.04 0.02 0.16K800 mol1L。平衡状态由A变到B时，温度不变，K(A)K(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

13、衡转化率计算平衡常数6.将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1 L恒容密闭容器，发生反应：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)。某温度下反应达到平衡，平衡常数K27 mol2L2，此时测得CO的物质的量为0.10 mol，求CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)。答案91%解析设CH4和H2O(g)的起始物质的量均为x molCH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)起始浓度(molL1)xx 0 0转化浓度(molL1) 0.10 0.10 0.10 0.30平衡浓度(molL1)x0.10 x0.10 0.10 0.3027 mol2L2解之得x0.11，CH4的平

14、衡转化率为100%91%。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)H0，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K值增大C.平衡常数K值越大，X的转化率越大D.达到平衡时，反应速率v正(X)2v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(X)(Y)，错误；B项，该反应H0，即放热反应，升高温度K值降低，错误；C项，K值越大，反应进行程度即

15、X的转化率越大，正确；D项，平衡时，v正(X)v逆(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K1.0，下列说法正确的是()A.K随温度的改变而改变，K越大，达到平衡时，反应进行的程度越大B.K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K均为一定值D.K越大，化学反应的速率越大答案A解析平衡常数K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；K值与温度有关，C项错误；K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

16、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)1 molL1，c0(N)2.4 molL1；达到平衡后，M的平衡转化率为60%，则此时平衡常数K的数值为()A.0.25 B.0.5 C.1 D.2答案B解析M(g)N(g)P(g)Q(g)初始浓度(molL1) 1 2.4 0 0转化浓度(molL1) 0.6 0.6 0.6 0.6平衡浓度(molL1) 0.4 1.8 0.6 0.6K0.5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，4 mol A在2 L

17、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.4 mol2L2B.3 mol2L2C.2 mol2L2D.1 mol2L2答案A解析A(g)2B(g)C(g)初始浓度/molL12 0 0转化浓度/molL11 2 1平衡浓度/molL11 2 1K4 mol2L2。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a mol X和b mol Y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：n(X)n(Y)n(Z)，则Y的转化率

18、为()A.100% B.100%C.100% D.100%答案B解析设平衡时，Y的转化率为，则X(g)2Y(g)2Z(g)初始物质的量(mol)ab0转化物质的量(mol)bbb平衡物质的量(mol)abbbb所以abbbb100%。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，2 mol N2和9 mol H2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氨气的体积分数接近于()A.5% B.10%C.16% D.20%答案C解析N23H22NH3初始物质的量(mol) 2 9 0转化物质的量(mol) x 3x 2x平衡物质的量(mol) 2x93x2x2

19、5%，x0.75平衡时NH3的体积分数为100%16%。考点平衡转化率题点平衡转化率的计算7.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K1。若在2 L的密闭容器中充入1 mol CO和1 mol H2O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解析设CO的转化率为xCO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)n(始)/mol 1 1 0 0n(变)/molxxxxn(平)/mol 1x 1xxx由K知：1解得：x50%。考点平衡转化率与化学平衡常数计算的综

20、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H2(g)X2(g)HX(g)的平衡常数为10。若将1.0 mol的HX(g)通入体积为1.0 L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) H2(g)X2(g)的平衡常数K0.1。设在该温度下HX(g)的分解反应达平衡后其减小的浓度为x molL1。HX(g) H2(g)X2(g)起始浓度(molL1) 1.0 0 0转化浓度(molL1) x 0.5x0.5x平衡浓度(molL1) 1.0x 0.5x0.5x0.1，解得x0.17，故可

21、知HX的分解率为100%17%。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9.在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/molL10.10.20平衡浓度/molL10.050.050.1A.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1 600 mol2L2C.增大压强，平衡常数增大D.改变温度可以改变此反应的平衡常数答案C解析相同时间内X、Y、Z的浓度变化之比为(0.10.05)(0.20.05)0.1132，X和

22、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K1 600 mol2L2，故B项正确；平衡时X的转化率为(X)100%50%，故A项正确；化学平衡常数只与温度有关，与压强无关，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10.某温度下，H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)的平衡常数K。该温度下，在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中投入H2(g)和CO2(g)，起始浓度如下表所示：起始浓度甲乙丙c(H2)/molL10.0100.0200.020c(CO2)/molL10.0100.01

23、00.020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H2的转化率均是60%C.平衡时，丙中CO2是甲中的2倍，是0.012 molL1D.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c(H2)c(CO2)11，乙中反应物的起始浓度c(H2)c(CO2)21，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H2的转化率等于CO2的转化率，设甲平衡时H2的转化率为，则H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)起始浓度(molL1) 0.0100.010 0 0转化浓度(molL1) 0.0100.0

24、100.0100.010平衡浓度(molL1) 0.0100.0100.010 0.0100.0100.010K60%平衡时，丙中CO20.02 molL10.02 molL160%0.008 molL1，甲中CO20.01 molL10.01 molL160%0.004 molL1，丙中CO2为甲中的2倍，但不是0.012 molL1，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11.在5 L的密闭容器中充入2 mol气体A和1 mol 气体B

25、，一定条件下发生反应2A(g)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(21)mol2.5 mol，再由“三段式”法可求得反应中A的消耗量为1 mol，所以A的转化率为100%50%。考点平衡转化率题点平衡转化率的计算12.将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：NH4I(s)NH3(g)HI(g)；2HI(g)H2(g)I2(g)。达到平衡时，H20.5 molL1，HI4 molL1，则此温度

26、下反应的平衡常数的数值为()A.9 B.16C.20 D.25答案C解析由H2和HI的平衡浓度可推算出反应生成的HI和NH3的浓度均为0.5 molL124 molL15 molL1，由于NH3没有转化，其平衡浓度仍为5 molL1，而HI的平衡浓度由题意可知为4 molL1，则的平衡常数K1NH3HI54 mol2L220 mol2L2。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H2和I2各0.1 mol的气态混合物充入10 L的密闭容器中，发生反应H2(g)I2(g)2HI(g)，连续测定c(I2)的变化，5 s 时测定c(I2)0.008 0 molL1并保持不变。则：(

27、1)反应的平衡常数的表达式是K_。(2)此温度下，平衡常数的值为_。(3)若在此温度下，在10 L的密闭容器中充入0.2 mol HI气体，达到平衡时，HI的转化率为_。答案(1)(2)0.25(3)80%解析(2)平衡时I20.008 0 molL1H20.008 0 molL1HI0.004 0 molL1K0.25。(3)设生成的H2的浓度为x molL1，2HI(g)H2(g)I2(g)起始(molL1) 0.02 0 0平衡(molL1) 0.022xxxKx0.008(HI)100%80%。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14.将不同物质的量的H2O(g)和CO分别通入体积为2 L的恒容密闭容器中，发生反应：H2O(g)CO(g)CO2(g)H2(g)H，得到如下数据：实验温度/起始量/mol平衡量/molH2OCOCOH2650242.41.6900121.60.490021ab(1)由表中数据可知该反应的H_