1.提取信息計算化學平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率。2.了解壓強平衡常數(shù)的含義,并能進行簡單計算。
“三段式法”是有效解答化學平衡計算題的“萬能鑰匙”。解題時,要注意準確地列出起始量、變化量、平衡量,按題目要求進行計算,同時還要注意單位的統(tǒng)一。(1)分析三個量:起始量、變化量、平衡量。(2)明確三個關(guān)系①對于同一反應物,起始量-變化量=平衡量。②對于同一生成物,起始量+變化量=平衡量。③各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量之比等于各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比。
(3)計算模式對以下反應:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),令A、B起始物質(zhì)的量(ml)分別為a、b,達到平衡后,A的消耗量為mx ml,容器容積為V L。 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)起始/ml a b 0 0變化/ml mx nx px qx平衡/ml a-mx b-nx px qx
⑧生成物的產(chǎn)率:實際產(chǎn)量(指生成物)占理論產(chǎn)量的百分數(shù)。一般來講,轉(zhuǎn)化率越大,原料利用率越高,產(chǎn)率越大。
一、平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率的相互計算1.已知在密閉容器中發(fā)生可逆反應:M(g)+N(g) P(g)+Q(g) ΔH>0。某溫度下,反應物的起始濃度分別為c(M)=1 ml·L-1,c(N)=2.4 ml·L-1。思考并解答下列問題:(1)若達到平衡后,M的轉(zhuǎn)化率為60%,列出“三段式”,計算此時N的平衡濃度是多少?平衡常數(shù)K是多少?
(2)若反應溫度不變,反應物的起始濃度分別為c(M)=4 ml·L-1,c(N)=a ml·L-1;達到平衡后,c(P)=2 ml·L-1,則M的轉(zhuǎn)化率為_____,N的起始濃度為__________。
二、提取信息計算平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率2.對于反應2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑在323 K和343 K時SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的結(jié)果如圖所示。下列說法不正確的是A.該反應的ΔH>0B.a、b處反應速率大小關(guān)系:va大于vbC.在343 K下,要提高SiHCl3的轉(zhuǎn)化率,可以及時移去產(chǎn)物 或增加反應物濃度D.343 K時,SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率為22%,可以求得該溫度 下的平衡常數(shù)約為0.02
3.CO2經(jīng)催化加氫可以生成低碳烴,主要有以下兩個競爭反應:反應Ⅰ:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)反應Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)為分析催化劑對反應的選擇性,在1 L密閉容器中充入2 ml CO2和4 ml H2,測得有關(guān)物質(zhì)的物質(zhì)的量隨溫度變化如圖所示:該催化劑在較低溫度時主要選擇______(填“反應Ⅰ”或“反應Ⅱ”)。520 ℃時,反應Ⅰ的平衡常數(shù)K=________(只列算式不計算)。
提醒 混合氣體的總壓等于相同溫度下各組分氣體的分壓之和。
1.SO2與Cl2反應可制得磺酰氯(SO2Cl2),反應為SO2(g)+Cl2(g) SO2Cl2(g)。按投料比1∶1把SO2與Cl2充入一恒壓的密閉容器中發(fā)生上述反應,SO2的轉(zhuǎn)化率與溫度T的關(guān)系如圖所示:若反應一直保持在p壓強條件下進行,則M點的壓強平衡常數(shù)Kp=___(用含p的表達式表示,用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×體積分數(shù))。
2.丙烷無氧脫氫法制備丙烯反應如下:C3H8(g) C3H6(g)+H2(g) ΔH=+124 kJ·ml-1(1)總壓分別為100 kPa、10 kPa 時發(fā)生該反應,平衡體系中C3H8和C3H6的物質(zhì)的量分數(shù)隨溫度變化關(guān)系如圖所示:100 kPa時,C3H8和C3H6的物質(zhì)的量分數(shù)隨溫度變化關(guān)系的曲線分別是___、___。
(2)某溫度下,在剛性容器中充入C3H8,起始壓強為10 kPa,平衡時總壓為13.3 kPa,C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率為______。該反應的平衡常數(shù)Kp=_____kPa(保留1位小數(shù))。
1.[2021·廣東,19(4)]我國力爭于2030年前做到碳達峰,2060年前實現(xiàn)碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點之一。該重整反應體系主要涉及以下反應:(a)CH4(g)+CO2(g)  2CO(g)+2H2(g) ΔH1(b)CO2(g)+H2(g)  CO(g)+H2O(g) ΔH2(c)CH4(g)  C(s)+2H2(g) ΔH3(d)2CO(g)  CO2(g)+C(s) ΔH4(e)CO(g)+H2(g)  H2O(g)+C(s) ΔH5設(shè) 為相對壓力平衡常數(shù),其表達式寫法:在濃度平衡常數(shù)表達式中,用相對分壓代替濃度。氣體的相對分壓等于其分壓(單位為kPa)除以p0(p0 =100 kPa)。
①反應a、c、e中,屬于吸熱反應的有___(填字母)。
③在圖中A點對應溫度下、原料組成為n(CO2)∶n(CH4)=1∶1、初始總壓為100 kPa的恒容密閉容器中進行反應,體系達到平衡時H2的分壓為40 kPa。計算CH4的平衡轉(zhuǎn)化率,寫出計算過程。
已知反應達到平衡時p(H2)=40 kPa,則p(CH4)=16 kPa,
2.[2021·全國乙卷,28(2)(3)(4)]一氯化碘(ICl)是一種鹵素互化物,具有強氧化性,可與金屬直接反應,也可用作有機合成中的碘化劑?;卮鹣铝袉栴}:(2)氯鉑酸鋇(BaPtCl6)固體加熱時部分分解為BaCl2、Pt和Cl2, 376.8 ℃時平衡常數(shù)Kp=1.0×104 Pa2,在一硬質(zhì)玻璃燒瓶中加入過量BaPtCl6,抽真空后,通過一支管通入碘蒸氣(然后將支管封閉)。在376.8 ℃,碘蒸氣初始壓強為20.0 kPa。376.8 ℃平衡時,測得燒瓶中壓強為32.5 kPa,則pICl=______kPa, 反應2ICl(g)===Cl2(g)+I2(g)的平衡常數(shù)K=_______________________( 列出計算式即可)。
(3)McMrris測定和計算了在136~180 ℃范圍內(nèi)下列反應的平衡常數(shù)Kp。2NO(g)+2ICl(g)  2NOCl(g)+I2(g) Kp12NOCl(g)  2NO(g)+Cl2(g) Kp2
①由圖可知,NOCl分解為NO和Cl2,反應的ΔH_____0(填“大于”或“小于”)。
②反應2ICl(g)===Cl2(g)+I2(g)的K=________(用Kp1、Kp2表示);該反應的ΔH_____0(填“大于”或“小于”),寫出推理過程:______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________。
(4)Kistiakwsky曾研究了NOCl光化學分解反應,在一定頻率(ν)光的照射下機理為:NOCl+hν―→NOCl*NOCl+NOCl*―→2NO+Cl2其中hν表示一個光子能量,NOCl*表示NOCl的激發(fā)態(tài)??芍纸? ml的NOCl需要吸收_____ml 的光子。
3.[2021·湖南,16(3)]氨氣中氫含量高,是一種優(yōu)良的小分子儲氫載體,且安全、易儲運。在一定溫度下,利用催化劑將NH3分解為N2和H2?;卮鹣铝袉栴}:某興趣小組對該反應進行了實驗探究。在一定溫度和催化劑的條件下,將0.1 ml NH3通入3 L的密閉容器中進行反應(此時容器內(nèi)總壓為200 kPa),各物質(zhì)的分壓隨時間的變化曲線如圖所示。①若保持容器體積不變,t1時反應達到平衡,用H2的濃度變化表示0~t1時間內(nèi)的反應速率v(H2)=______ml·L-1·min-1(用含t1的代數(shù)式表示);
②t2時將容器體積迅速縮小至原來的一半并保持不變,圖中能正確表示壓縮后N2分壓變化趨勢的曲線是____(用圖中a、b、c、d表示),理由是________________________________________________________________________________________;
開始體積減半,N2分壓變?yōu)樵瓉淼?倍,隨后由于加壓平衡逆向移動,N2分壓比原來的2倍要小
③在該溫度下,反應的標準平衡常數(shù)Kθ=_______。
1.800 ℃時,向容積為2 L的密閉容器中充入一定量的CH4和H2O,發(fā)生反應:CH4(g)+H2O(g)  CO(g)+3H2(g),t2時達到平衡狀態(tài),反應過程中測定的部分數(shù)據(jù)見下表(表中時間t2>t1):
下列說法正確的是A.反應在t1 min內(nèi)的平均速率為v(H2)=   ml·L-1·min-1B.t2時,c(H2O)=0.60 ml·L-1C.t2時,H2O(g)的轉(zhuǎn)化率為70.0%D.保持其他條件不變,t3時(t3>t2)向容器中再通入0.20 ml H2O(g),正反應速率加快, 逆反應速率減小
2.羰基硫(COS)可作為一種糧食熏蒸劑,能防止某些昆蟲、線蟲和真菌的危害。在恒容密閉容器中,將CO和H2S混合加熱并達到下列平衡:CO(g)+H2S(g)  COS(g)+H2(g) K=0.1反應前CO的物質(zhì)的量為10 ml,平衡后CO的物質(zhì)的量為8 ml。下列說法正確的是A.升高溫度,H2S濃度增大,表明該反應是吸熱反應B.通入CO后,正反應速率逐漸增大C.反應前H2S物質(zhì)的量為7 mlD.CO的平衡轉(zhuǎn)化率為80%
3.恒溫、恒壓下,將1 ml O2和2 ml SO2氣體充入一體積可變的容器中(狀態(tài)Ⅰ),發(fā)生反應2SO2(g)+O2(g)  2SO3(g),狀態(tài)Ⅱ時達平衡,則O2的轉(zhuǎn)化率為A.60% B.40% C.80% D.90%
表示平衡時,丙烯的體積分數(shù)(φ)與溫度(T)、w的關(guān)系,圖乙表示正、逆反應的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系。則下列說法錯誤的是?A.圖甲中w2>1B.圖乙中,A線表示逆反應的平衡常數(shù)C.溫度為T1、w=2時,Cl2的轉(zhuǎn)化率為50%D.若在恒容絕熱裝置中進行上述反應,達到 平衡時,裝置內(nèi)的氣體壓強增大
5.加熱N2O5依次發(fā)生的分解反應為①N2O5(g) N2O3(g)+O2(g),②N2O3(g) N2O(g)+O2(g)。在容積為2 L的密閉容器中充入8 ml N2O5,加熱到t ℃,達到平衡狀態(tài)后O2為9 ml,N2O3為3.4 ml。則t ℃時反應①的平衡常數(shù)為A.10.7 B.8.5C.9.6 D.10.2
6.溫度恒定的條件下,在2 L容積不變的密閉容器中,發(fā)生反應:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。開始充入4 ml的SO2和2 ml的O2,10 s后達到平衡狀態(tài)時c(SO3)=0.5 ml·L-1,下列說法不正確的是A.v(SO2)∶v(O2)=2∶1B.10 s內(nèi),v(SO3)=0.05 ml·L-1·s-1C.SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為25%D.平衡時容器內(nèi)的壓強是反應前的
7.在一個容積為2 L的密閉容器中,加入0.8 ml A2氣體和0.6 ml B2氣體,一定條件下發(fā)生反應:A2(g)+B2(g) 2AB(g) ΔH0)kJ·ml-1。反應過程中B、A的濃度比與時間t有如圖所示關(guān)系,若測得第15 min時,c(C)=0.8 ml·L-1。下列結(jié)論錯誤的是A.該溫度下此反應的平衡常數(shù)為3.2B.A的初始物質(zhì)的量為4.8 mlC.反應達到平衡時,A的轉(zhuǎn)化率約為66.7%D.反應達到平衡時,吸收的熱量為0.8a kJ
10.(2022·長春模擬)固體碘化銨置于密閉容器中,加熱至一定溫度后保持溫度不變,容器中發(fā)生反應:①NH4I(s) NH3(g)+HI(g)、②2HI(g) H2(g)+I2(g),測得平衡時c(I2)=0.5 ml·L-1,反應①的平衡常數(shù)為20,則下列結(jié)論不正確的是A.平衡時c(NH3)=5 ml·L-1B.平衡時HI分解率為20%C.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再發(fā)生變化不可以作為判斷該反應達到平衡狀態(tài)的標志D.平衡后縮小容器容積,NH4I的物質(zhì)的量增加,I2的物質(zhì)的量不變
11.N2O5是一種新型硝化劑,在一定溫度下可發(fā)生如下反應:2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) ΔH>0。T1溫度時,向密閉容器中通入N2O5氣體,部分實驗數(shù)據(jù)見下表,下列說法正確的是A.500 s內(nèi)NO2的生成速率為 3.00×10-3 ml·L-1·s-1B.T1溫度下該反應平衡時N2O5的轉(zhuǎn)化率為50%C.達平衡后其他條件不變,將容器體積壓縮到原來的D.T1溫度下的平衡常數(shù)為K1,T2溫度下的平衡常數(shù)為K2,若T1>T2,則K1

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