1.認識化學平衡常數(shù)是表征反應限度的物理量,知道化學平衡常數(shù)的含義。2.能書寫平衡常數(shù)表達式,能進行平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的簡單計算,能利用平衡常數(shù)和濃度商的關(guān)系判斷化學反應是否達到平衡及平衡移動的方向。3.知道化學反應是有方向的,知道化學反應的方向與反應的焓變和熵變有關(guān)。4.認識化學反應速率和化學平衡的綜合調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學研究中的重要作用。知道催化劑可以改變反應歷程,對調(diào)控化學反應速率具有重要意義。5.針對典型的案例,能從限度、速率等角度對化學反應和化工生產(chǎn)條件進行綜合分析。
一、化學平衡常數(shù)1.表達式 固體或純液體濃度不變,不能寫入平衡常數(shù)表達式對于一般的可逆反應mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),在一定溫度下達到平衡時:平衡常數(shù) 。?
2.意義及影響因素平衡常數(shù)大小只能說明反應趨勢,不能說明反應進行的快慢
3.應用(1)利用化學平衡常數(shù),判斷反應是否達到平衡狀態(tài),以及平衡向哪個方向進行。對于化學反應aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)的任意狀態(tài),濃度商?Q　v(逆)。?Q=K,反應處于　平衡　狀態(tài),v(正)　=　v(逆)。?Q>K,反應向　逆　反應方向進行,v(正)　T1,升高溫度,αA降低,平衡逆向移動,則正反應為　放熱　反應。?②圖乙中,p1>p2,增大壓強,αA升高,平衡正向移動,則正反應為　氣體體積減小　的反應。?③圖丙中,a表示使用了　催化劑　或　增大壓強　(反應前后氣體分子數(shù)相等的可逆反應)。?注意:若縱坐標表示A的百分含量,則甲中正反應為吸熱反應,乙中正反應為氣體體積增大的反應。
2.恒溫線(或恒壓線)圖像 控制變量,討論條件對化學平衡的影響已知不同溫度下的轉(zhuǎn)化率—壓強圖像或不同壓強下的轉(zhuǎn)化率—溫度圖像,推斷反應的熱效應或反應前后氣體物質(zhì)間化學計量數(shù)的關(guān)系。以反應aA(g)+bB(g) cC(g)中反應物A的轉(zhuǎn)化率(αA)為例說明。
解答這類圖像題時應注意以下兩點:(1)“定一議一”原則:可通過分析相同溫度下不同壓強時反應物A的轉(zhuǎn)化率大小來判斷平衡移動的方向,從而確定反應方程式中反應物與生成物氣體物質(zhì)間的化學計量數(shù)的大小關(guān)系。如圖甲中任取一條溫度曲線研究可知,壓強增大,αA增大,平衡向正反應方向移動,正反應為氣體體積減小的反應;乙中任取橫坐標一點作橫坐標的垂直線,也能得出相應的結(jié)論。(2)通過分析相同壓強下不同溫度時反應物A的轉(zhuǎn)化率的大小來判斷平衡移動的方向,從而確定反應的熱效應。如在甲圖中作橫坐標的垂直線可看出,溫度越高,αA越小,則平衡向逆反應方向移動,正反應為放熱反應;乙中任取一條壓強曲線,也能分析出正反應為放熱反應。
3.幾種特殊圖像(1)同一時間段內(nèi),不同溫度(或壓強)圖像圖像中的極值點未必是平衡點,但極值點之后為平衡移動趨勢圖對于化學反應mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),下圖中M點前,表示化學反應從反應物開始,則v(正)>v(逆);M點為剛達到的平衡點。M點后為平衡受溫度的影響情況,即升溫時A%增大(C%減小),平衡逆向移動,ΔH　　v(逆);同理,右下方F點v(正)　p1,正反應為氣體體積增大的反應。(　√　)(2)圖②表示隨溫度升高,吸熱反應的平衡常數(shù)變化。(　×　)(3)若圖③中p2>p1,則對應可逆反應的正反應為吸熱、氣體體積減小的反應。(　×　)
三、化學反應的方向　化學反應的調(diào)控1.自發(fā)反應 自發(fā)反應,并不一定會發(fā)生,也不一定速率很快(1)含義:在溫度和壓強一定的條件下　無需借助外力　就能自發(fā)進行的反應稱為自發(fā)反應。?(2)特點①體系趨向于從　高能　狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椤〉湍堋顟B(tài)(體系對外部　做功　或　釋放　熱量)。?②在密閉條件下,體系有從　有序　轉(zhuǎn)變?yōu)椤o序　的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)。?
2.判斷化學反應方向的依據(jù)
3.合成氨反應條件的原理分析(1)反應原理:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·ml-1。(2)反應特點反應為　可逆　反應;正反應是氣體體積　減小　的反應;ΔH　”“=”或“　在相同溫度時,該反應的反應物濃度越高,反應速率越大解析 (1)從三種物質(zhì)的濃度變化趨勢可知,從第4 min開始,平衡正向移動,由于正反應是吸熱反應,所以改變的條件是升高溫度,因此有T(2)v(2~3)=v(12~13)。(4)在5~6 min和15~16 min時反應溫度相同,但15~16 min時各組分的濃度都小,因此反應速率小。
歸納總結(jié)捕捉圖像最基本的信息
(1)橫坐標與縱坐標的含義橫坐標通常是t、T、p等(即時間、溫度、壓強等)?？v坐標通常是v、c、n、α、φ等(即速率、物質(zhì)的量濃度、物質(zhì)的量、轉(zhuǎn)化率、體積分數(shù)等)。
(2)線的走向與斜率線的走向,即隨著橫坐標自變量的增大,縱坐標因變量是變大、變小還是不變。當縱坐標所表示的物理量,如速率、物質(zhì)的量濃度、物質(zhì)的量、轉(zhuǎn)化率、體積分數(shù)等不隨橫坐標的變化而變化時,圖像中出現(xiàn)一條平行于橫坐標的直線,那么該反應就到達了化學平衡狀態(tài)。斜率是化學平衡圖像曲線中一個重要的參數(shù)。斜率的應用,通常是對兩條不同曲線的斜率進行比較,或者通過比較同一條曲線不同時刻的斜率變化來判斷反應是改變了哪些外界條件。
(3)觀察化學平衡圖像中的“重要點”所謂“重要點”,指的是化學平衡圖像中的起點、拐點、終點、交點、突變點等,這些點往往隱藏著許多重要的信息,借助這些“重要點”中的有效信息,能夠快速地找到解題的思路,突破圖像題的難點。(4)跟蹤化學平衡圖像中量的變化量的變化,指的是縱坐標表示的物理量所發(fā)生的變化是由什么外界條件改變而引起的。要解決這個問題,我們經(jīng)常需借助化學平衡移動理論。
考向2.“復合”類化學平衡圖像典例突破二甲醚(CH3OCH3)是無色氣體,可作為一種新型能源。由合成氣(組成為H2、CO和少量CO2)直接制備二甲醚,其中的主要過程包括以下四個反應:
回答下列問題:(1)一步法合成二甲醚是以合成氣(CO/H2)為原料,在一定溫度、壓強和催化劑作用下進行,由H2和CO直接制備二甲醚的熱化學方程式: 2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH=　 　。?
(2)燃煤廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為二甲醚的反應原理為2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g),一定條件下,現(xiàn)有兩個容積均為2.0 L的恒容密閉容器甲和乙,在甲中充入1 ml CO2和3 ml H2,在乙中充入2 ml CO2和6 ml H2,發(fā)生上述反應并達到平衡。該反應中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化曲線如圖1所示;容器甲中,在不同催化劑作用下,相同時間內(nèi)CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖2所示。下列說法正確的是　 　(填字母)。?
A.圖1中,反應2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)的ΔS0B.圖1中,表示乙容器CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的是曲線BC.圖1中,逆反應速率:狀態(tài)Ⅰ”“0、ΔS0,反應在較高溫度下能自發(fā)進行;ΔH0D.ΔH0,ΔS>0,故D項錯誤。
歸納總結(jié)焓變、熵變和溫度對化學反應方向的影響
考向2.化學反應的調(diào)控典例突破工業(yè)上生產(chǎn)硫酸時,利用催化氧化反應將二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫是一個關(guān)鍵步驟,在密閉容器中壓強及溫度對SO2轉(zhuǎn)化率(利用率)的影響如表:
(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,生成SO3的反應屬于　 　(填“放熱”或“吸熱”)反應。?(2)在其他條件不變的情況下,擴大容器容積以減小反應體系的壓強,v(正)　 　(填“增大”或“減小”,下同),v(逆)　 　,平衡向　 　(填“正反應”或“逆反應”)方向移動。?(3)提高該化學反應限度的途徑有　 　。?(4)在400~500 ℃時,SO2的催化氧化采用常壓而不是高壓,其主要原因是　 　。?(5)該反應采用400~500 ℃的原因是　 　。?
答案 (1)放熱　(2)減小　減小　逆反應(3)增大壓強或在一定范圍內(nèi)降低溫度(4)增大壓強對SO2的轉(zhuǎn)化率影響不大,且高壓成本高(5)溫度較高生成物的產(chǎn)率降低,溫度較低催化劑的活性降低,化學反應速率減小,故采用400~500 ℃
解析 (1)相同壓強下,隨溫度升高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率降低,說明升溫平衡逆向移動,正反應放熱。(2)擴大容器容積,各組分濃度減小,正、逆反應速率都減小,平衡向氣體體積增大的逆反應方向移動。(3)由表中數(shù)據(jù)可知,壓強和溫度對平衡移動都有影響,增大壓強SO2的轉(zhuǎn)化率增大,降低溫度,SO2的轉(zhuǎn)化率增大,所以提高該化學反應限度的途徑有增大壓強或在一定范圍內(nèi)降低溫度。(4)由表中數(shù)據(jù)可知,增大壓強對SO2的轉(zhuǎn)化率影響不大,同時增大成本,故通常采用常壓而不是高壓。
針對訓練1.硝酸工業(yè)的基礎(chǔ)是氨的催化氧化,在催化劑作用下發(fā)生如下反應:①4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-905 kJ·ml-1　主反應②4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g)　ΔH=-1 268 kJ·ml-1　副反應有關(guān)物質(zhì)產(chǎn)率與溫度的關(guān)系如圖:
(1)由反應①②可知反應③N2(g)+O2(g) 2NO(g)的反應熱ΔH= 　。?(2)由圖可知工業(yè)上氨催化氧化生成NO時,反應溫度最好控制在　 　。?
答案 (1)+181.5 kJ·ml-1　(2)780~840 ℃解析 (1)由蓋斯定律,(①-②)× 可得N2(g)+O2(g) 2NO(g),故ΔH= ×[(-905 kJ·ml-1)-(-1 268 kJ·ml-1)]=+181.5 kJ·ml-1。(2)從圖像可以看出,反應溫度在780~840 ℃時,NO的產(chǎn)率最大,故選擇780~840 ℃。
(1)有利于提高合成氨平衡產(chǎn)率的條件有　　(填字母)。?A.低溫B.高溫 C.低壓D.高壓 E.催化劑(2)實際生產(chǎn)中,常用Fe作催化劑,控制溫度773 K,壓強3.0×107 Pa,原料中N2和H2物質(zhì)的量之比為1∶2.8。分析說明原料氣中N2過量的兩個理由:　 　;　 　。?(3)關(guān)于合成氨工藝的下列理解,正確的是　 　(填字母)。?A.合成氨反應在不同溫度下的ΔH和ΔS都小于零B.當溫度、壓強一定時,在原料氣(N2和H2的比例不變)中添加少量惰性氣體,有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率C.基于NH3有較強的分子間作用力,可將其液化,不斷將液氨移去,有利于反應正向進行D.分離空氣可得N2,通過天然氣和水蒸氣轉(zhuǎn)化可得H2,原料氣須經(jīng)過凈化處理,以防止催化劑中毒和安全事故發(fā)生
答案 (1)AD　(2)原料氣中N2相對易得,適度過量有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率　N2在Fe催化劑上的吸附是決速步驟,適度過量有利于提高整體反應速率(3)ACD
解析 (1)　 ΔH=-46.2 kJ·ml-1是氣體體積減小的熱反應。低溫有利于平衡正向移動,提高氨產(chǎn)率,A正確、B錯誤;低壓平衡逆向移動,不利于提高氨產(chǎn)率,C錯誤、D正確;催化劑只改變反應速率,不改變化學平衡,不能提高氨產(chǎn)率,故E錯誤。
(3) 　ΔH(298 K)=-46.2 kJ·ml-1是氣體體積減小的放熱反應,合成氨反應在不同溫度下的ΔH和ΔS都小于零,A正確;當溫度、壓強一定時,在原料氣(N2和H2的比例不變)中添加少量惰性氣體,總壓不變,分壓減小,平衡逆向移動,不能提高平衡轉(zhuǎn)化率,B錯誤;NH3有較強的分子間作用力,可將其液化,不斷將液氨移去,有利于反應正向進行,C正確;合成氨的反應在合成塔中發(fā)生,原料氣中的N2是從空氣中分離得來,先將空氣液化,再蒸餾得N2,甲烷與水在高溫、催化劑條件下生成CO和H2,原料氣須經(jīng)過凈化處理,以防止催化劑中毒和安全事故發(fā)生,D正確。
歸納總結(jié)化學反應的調(diào)控思路
考向1分析平衡圖像變化趨勢,定性解釋例1. 探究CH3OH合成反應化學平衡的影響因素,有利于提高CH3OH的產(chǎn)率。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應如下:
回答下列問題:(1)不同壓強下,按照n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,實驗測定CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的平衡產(chǎn)率隨溫度的變化關(guān)系如下圖所示。
其中縱坐標表示CO2平衡轉(zhuǎn)化率的是圖　　　(填“甲”或“乙”);壓強p1、p2、p3由大到小的順序為　　　　;圖乙中T1溫度時,三條曲線幾乎交于一點的原因是　　　　　　　　　　　　。?(2)為同時提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的平衡產(chǎn)率,應選擇的反應條件為　　　　(填字母)。?A.低溫、高壓B.高溫、低壓C.低溫、低壓D.高溫、高壓
思路指導(1)圖像的判斷和分析①圖像的含義。反應Ⅰ和Ⅱ為放熱反應,升高溫度,平衡逆向移動,則CH3OH的平衡產(chǎn)率減小,所以圖甲表示CH3OH的平衡產(chǎn)率;圖乙中,由于反應Ⅰ和Ⅱ為放熱反應,隨著溫度升高,平衡逆向移動,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低;反應Ⅲ為吸熱反應,升高溫度平衡向正反應方向移動,升高至一定溫度后以反應Ⅲ為主,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率又升高,所以圖乙表示CO2的平衡轉(zhuǎn)化率。
②壓強大小的比較。反應Ⅰ和Ⅱ是氣體體積減小的反應,增大壓強,反應Ⅰ和Ⅱ化學平衡正向移動;反應Ⅲ氣體體積不變,平衡不移動。即隨著壓強增大CH3OH的平衡產(chǎn)率增大,所以壓強關(guān)系為p1>p2>p3。③特殊點的分析。隨著溫度升高,反應Ⅰ和Ⅱ化學平衡逆向移動,反應Ⅲ化學平衡正向移動,所以T1溫度時,三條曲線交于一點的原因為:T1時以反應Ⅲ為主,反應Ⅲ前后氣體分子數(shù)相等,壓強改變對平衡沒有影響。(2)外界條件對化學平衡的影響根據(jù)圖像可知,溫度越低,CH3OH的平衡產(chǎn)率越大;壓強越大,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率越大,CH3OH的平衡產(chǎn)率越大。因此選擇低溫和高壓,A項正確。
答案 (1)乙　p1、p2、p3　T1時以反應Ⅲ為主,反應Ⅲ前后氣體分子數(shù)相等,壓強改變對平衡沒有影響(2)A
突破方法陌生圖像題的解題策略
針對訓練1.(2022全國甲卷)金屬鈦(Ti)在航空航天、醫(yī)療器械等工業(yè)領(lǐng)域有著重要用途。目前生產(chǎn)鈦的方法之一是將金紅石(TiO2)轉(zhuǎn)化為TiCl4,再進一步還原得到鈦?；卮鹣铝袉栴}:(1)TiO2轉(zhuǎn)化為TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1 000 ℃時反應的熱化學方程式及其平衡常數(shù)如下:(ⅰ)直接氯化:TiO2(s)+2Cl2(g) ══ TiCl4(g)+O2(g) ΔH1=172 kJ·ml-1,Kp1=1.0×10-2(ⅱ)碳氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) ══ TiCl4(g)+2CO(g)　ΔH2=-51 kJ·ml-1, Kp2=1.2×1012 Pa
①反應2C(s)+O2(g) === 2CO(g)的ΔH為　　　　　 kJ·ml-1,Kp=　　　　 Pa。?②碳氯化的反應趨勢遠大于直接氯化,其原因是? 　。?③對于碳氯化反應:增大壓強,平衡　　　　(填“向左”“向右”或“不”)移動;溫度升高,平衡轉(zhuǎn)化率　　　　(填“變大”“變小”或“不變”)。?
①反應C(s)+CO2(g) ══ 2CO(g)的平衡常數(shù)Kp(1 400 ℃)=　　　　 Pa。?②圖中顯示,在200 ℃平衡時TiO2幾乎完全轉(zhuǎn)化為TiCl4,但實際生產(chǎn)中反應溫度卻遠高于此溫度,其原因是?　 。?(3)TiO2碳氯化是一個“氣—固—固”反應,有利于TiO2-C“固—固”接觸的措施是　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(2)在1.0×105 Pa,將TiO2、C、Cl2以物質(zhì)的量比1∶2.2∶2進行反應。體系中氣體平衡組成比例(物質(zhì)的量分數(shù))隨溫度變化的理論計算結(jié)果如圖所示。
答案 (1)①-223　1.2×1014②碳氯化反應的ΔH0,ΔG0,不屬于自發(fā)進行的反應,故碳氯化的反應趨勢大于直接氯化。③碳氯化反應中,正反應為氣體分子數(shù)增大的放熱反應,依據(jù)勒夏特列原理,增大壓強,平衡向左移動;升高溫度,平衡向左移動,平衡轉(zhuǎn)化率減小。
(2)①根據(jù)圖像可知,1 400 ℃時CO2、CO的組成比例分別為0.05、0.6,則②實際生產(chǎn)中反應溫度高于200 ℃,原因是升高溫度,反應速率增大,縮短了反應達到平衡的時間,可以達到最佳效益。(3)將固體TiO2和C粉碎后混合均勻,同時鼓入Cl2使固體粉末“沸騰”,可增大反應物間的接觸面積。
2.(2023湖南卷,節(jié)選)聚苯乙烯是一類重要的高分子材料,可通過苯乙烯聚合制得。已知下列反應的熱化學方程式:
(1)在某溫度、100 kPa下,向反應器中充入1 ml氣態(tài)乙苯發(fā)生反應④,其平衡轉(zhuǎn)化率為50%,欲將平衡轉(zhuǎn)化率提高至75%,需要向反應器中充入　　　 ml水蒸氣作為稀釋氣(計算時忽略副反應)。?
(2)在913 K、100 kPa下,以水蒸氣作稀釋氣、Fe2O3作催化劑,乙苯除脫氫生成苯乙烯外,還會發(fā)生如下兩個副反應:⑤C6H5C2H5(g) C6H6(g)+CH2=CH2(g)⑥C6H5C2H5(g)+H2(g) C6H5CH3(g)+CH4(g)
以上反應體系中,芳香烴產(chǎn)物苯乙烯、苯和甲苯的選擇性隨乙苯轉(zhuǎn)化率的變化曲線如圖所示,其中曲線b代表的產(chǎn)物是　　　　　　,理由是　??　。?
答案 (1)5(2)苯　反應④為主反應,反應⑤⑥為副反應,苯乙烯的選擇性最大;在恒溫恒壓下,隨乙苯轉(zhuǎn)化率的增大,反應⑤正向移動程度大,則曲線b代表產(chǎn)物苯
解析 (1)在某溫度、100 kPa下,列出反應④的“三段式”?！　　　6H5C2H5 C6H5CH=CH2+H2開始(ml)100轉(zhuǎn)化(ml)0.50.50.5平衡(ml)0.50.50.5
設(shè)需要充入水蒸氣的物質(zhì)的量為x ml,則有　　　　　C6H5C2H5 C6H5CH=CH2+H2開始(ml)100轉(zhuǎn)化(ml)0.750.750.75平衡(ml)0.250.750.75
(2)曲線a芳香烴產(chǎn)物的選擇性大于曲線b、c芳香烴產(chǎn)物的選擇性,反應④為主反應,反應⑤⑥為副反應,則曲線a代表產(chǎn)物苯乙烯的選擇性;反應⑤的正反應為氣體分子數(shù)增大的反應,反應⑥的正反應是氣體分子數(shù)不變的反應;在913 K、100 kPa(即恒溫恒壓)下以水蒸氣作稀釋氣,乙苯的轉(zhuǎn)化率增大,即減小壓強,反應⑤向正反應方向移動,故曲線b代表的產(chǎn)物是苯。
考向2分析平衡圖像獲取數(shù)據(jù),定量計算
例2.硫酸是一種重要的基本化工產(chǎn)品。接觸法制硫酸生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+ O2(g) SO3(g)　ΔH=-98 kJ·ml-1?；卮鹣铝袉栴}:
(1)當SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物質(zhì)的量分數(shù)分別為7.5%、10.5%和82%時,在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa壓強下,SO2平衡轉(zhuǎn)化率α隨溫度的變化如圖所示。反應在5.0 MPa、550 ℃時的α=　　　　,判斷的依據(jù)是　　　　　。影響α的因素有　　　　　　　。?
(2)將組成(物質(zhì)的量分數(shù))為2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的氣體通入反應器,在溫度T、壓強p條件下進行反應。平衡時,若SO2轉(zhuǎn)化率為α,則SO3壓強為　　　　, 平衡常數(shù)Kp=　　　　(以分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。?
思路指導(1)化學平衡圖像的分析第一步,分析題給化學反應:第二步,分析圖像變化相同溫度下,p1時SO2的平衡轉(zhuǎn)化率最大,p3時SO2的平衡轉(zhuǎn)化率最小。第三步,結(jié)合化學反應和圖像進行分析增大壓強可以使化學平衡向正反應方向移動,所以該反應在550 ℃、壓強為5.0 MPa條件下,SO2的平衡轉(zhuǎn)化率一定高于相同溫度下、壓強為0.5 MPa和2.5 MPa時的轉(zhuǎn)化率,所以p1=5.0 MPa。由圖中數(shù)據(jù)可知,550 ℃時的 α=0.975。影響α的因素就是影響化學平衡移動的因素,主要有反應物的濃度、溫度、壓強等。
(2)化學平衡的定量計算①三段式法。假設(shè)原氣體的物質(zhì)的量為100 ml,則SO2、O2和N2的物質(zhì)的量分別為2m ml、m ml和q ml,2m+m+q=3m+q=100,SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為α,則有下列關(guān)系:
平衡時氣體的總物質(zhì)的量為n(總)=[2m(1-α)+m(1-α)+2mα] ml+q ml,則SO3的物質(zhì)的量分數(shù)為
②利用Kp定義表達式進行計算。第一步,寫出定義表達式。
答案 (1)0.975　該反應為氣體分子數(shù)減少的反應,增大壓強,α變大,5.0 MPa>2.5 MPa=p2,所以p1=5.0 MPa,550 ℃時的α=0.975　溫度、壓強和反應物的起始濃度(組成)
突破方法壓強平衡常數(shù)(Kp)的計算流程
針對訓練3.(1)T ℃時,存在如下平衡:2NO2(g) N2O4(g)。該反應正、逆反應速率與NO2、N2O4的濃度關(guān)系為:v(正)=k(正)c2(NO2),v(逆)=k(逆)c(N2O4)[k(正)、k(逆)是速率常數(shù)],且lgv(正)~lgc(NO2)與lgv(逆)~lgc(N2O4)的關(guān)系如圖所示。
①T ℃時,該反應的平衡常數(shù)K=　 　 。?②T ℃時,往剛性容器中充入一定量NO2,平衡后測得c(N2O4)為1 ml·L-1,則平衡時NO2的物質(zhì)的量分數(shù)為?　 (以分數(shù)表示)。平衡后v(正)=　 　(用含a的表達式表示)。?
(2)CH4與CO2反應得到合成氣的原理為CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)。某小組向容積是1 L的一密閉容器中充入物質(zhì)的量均是1 ml的CH4與CO2,反應過程中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示。
①壓強:p1　 　(填“>”或“p2;②在溫度為1 100 ℃、壓強為p1條件下,20 min時反應達到平衡狀態(tài),CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為60%,即平衡時Δn(CO2)=1 ml ×60%=0.6 ml,由于容器的容積是1 L,則v(CO2)==0.03 ml·L-1·min-1,由于同一反應用不同物質(zhì)表示反應速率時,速率之比等于化學方程式中相應物質(zhì)的化學計量數(shù)之比,所以v(CH4)=v(CO2)=0.03 ml·L-1·min-1;反應中開始加入的CO2、CH4的物質(zhì)的量都是1 ml,則反應達到平衡時, n(CO2)=n(CH4)=0.4 ml, n(CO)=n(H2)=2×0.6 ml=1.2 ml,n(總)=0.4 ml+0.4 ml+1.2 ml+1.2 ml=3.2 ml,則用分壓表示的化學平衡常數(shù)
1.(2023湖南卷)向一恒容密閉容器中加入1 ml CH4和一定量的H2O,發(fā)生反應:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。CH4的平衡轉(zhuǎn)化率按不同投料比x[x= ]隨溫度的變化曲線如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A.x1

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