2020版高中化學第2章第2節(jié)第2課時平衡轉化率學案含解析魯科版選修.docx

第2課時平衡轉化率核心素養(yǎng)發(fā)展目標1.證據推理：知道平衡轉化率的含義，理解用平衡轉化率表示化學反應限度的方法。2.模型認知：構建化學平衡計算的思維模型，并運用模型進行平衡常數(shù)、平衡濃度、平衡轉化率的計算。一、平衡轉化率的概念及表達式1平衡轉化率的概念平衡時已轉化了的某反應物的量(物質的量或濃度)與轉化前該反應物的量之比。平衡轉化率可描述化學反應的限度。2平衡轉化率計算公式對反應aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)A的平衡轉化率(A)100%注意平衡轉化率與平衡常數(shù)均能定量表示化學反應進行的程度，但平衡常數(shù)不直觀，轉化率能更直觀地表示化學反應進行的程度。例1在25時，密閉容器中A、B、C三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表：物質ABC初始濃度/molL1230平衡濃度/molL11.51.51則A的平衡轉化率為_，B的平衡轉化率為_。答案25%50%解析A100%25%，B100%50%?？键c平衡轉化率的概念及表達式題點平衡轉化率的簡單計算(1)對某一個具體反應，在溫度一定時，只有一個化學平衡常數(shù)；但不同反應物的平衡轉化率可能不同。故必須指明是哪一反應物的平衡轉化率。(2)平衡常數(shù)只與溫度有關，而平衡轉化率的影響因素有溫度、濃度、壓強等。(3)溫度一定，平衡常數(shù)越大，平衡轉化率不一定越大。例2實驗室用4molSO2與2molO2進行下列反應：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196.64kJmol1，當放出314.624kJ熱量時，SO2的轉化率為()A40%B50%C80%D90%答案C解析根據放出314.624kJ的熱量可知參加反應的SO2的物質的量為23.2mol，故SO2的轉化率為100%80%。考點平衡轉化率的概念及表達式題點平衡轉化率的簡單計算二、平衡轉化率與化學平衡常數(shù)的計算1計算模型(三段式法)mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)初始量ab00變化量mxnxpxqx平衡量amxbnxpxqx(1)對于反應物：平衡量初始量變化量(2)對于生成物：平衡量初始量變化量2計算思路(1)設未知數(shù)：具體題目要具體分析，靈活設立，一般設某物質的轉化量為x。(2)列出三個量：用含x的式子表示平衡體系中各物質的初始量、變化量、平衡量。(3)列式計算：根據平衡時含x的相應關系列式求解。例3化學反應2SO2(g)O2(g)2SO3(g)是硫酸制造工業(yè)的基本反應，若在一定溫度下，將0.1mol的SO2(g)和0.06molO2(g)注入體積為2L的密閉容器中，當達到平衡狀態(tài)時，測得容器中有0.08molSO3(g)，則在該溫度下：(1)此反應的平衡常數(shù)為_。(2)SO2(g)和O2(g)的平衡轉化率為_，_。答案(1)1600mol1L(2)80%66.7%解析(1)2SO2(g)O2(g)2SO3(g)初始濃度(molL1)0.0500.0300轉化濃度(molL1)0.0400.0200.040平衡濃度(molL1)0.0100.0100.040K1600mol1L。(2)(SO2)100%80%；(O2)100%66.7%?？键c平衡轉化率與平衡常數(shù)的計算題點平衡轉化率與平衡常數(shù)計算的綜合例4反應SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)，若在一定溫度下，將物質的量濃度均為2molL1的SO2(g)和NO2(g)注入一密閉容器中，當達到平衡狀態(tài)時，測得容器中SO2(g)的轉化率為50%，則在該溫度下：(1)此反應的平衡常數(shù)為_。(2)在上述溫度下，若SO2(g)的初始濃度增大到3molL1，NO2(g)的初始濃度仍為2molL1，達到化學平衡狀態(tài)時，計算下列各物質的濃度及SO2和NO2的平衡轉化率。SO3_molL1，SO2_molL1。(SO2)_，(NO2)_。答案(1)1(2)1.21.840%60%解析(1)設平衡時SO2的濃度為xmolL1SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)初始濃度(molL1)2200平衡濃度(molL1)xx2x2x由題意可知100%50%，x1，K1。(2)設達平衡時NO的濃度為ymolL1SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)初始濃度(molL1)3200平衡濃度(molL1)3y2yyy因為溫度不變，平衡常數(shù)不變，K1則1，y1.2平衡濃度：SO31.2molL1，SO23molL11.2molL11.8molL1(SO2)100%40%；(NO2)100%60%?？键c平衡轉化率與平衡常數(shù)的計算題點平衡轉化率與平衡常數(shù)計算的綜合思維啟迪(1)相同溫度下，可以從平衡條件求出化學平衡常數(shù)，利用平衡常數(shù)求出平衡條件下的有關量。(2)當按照化學計量數(shù)之比投入反應物時，反應物轉化率相同。(3)多種反應物參加反應時，提高一種反應物的濃度，可以提高其他反應物的轉化率，而該反應物本身的轉化率會減小。1不同溫度時反應2HI(g)I2(g)H2(g)的平衡常數(shù)如下：350時為66.9,425時為54.4,490時為45.9。在上述溫度中HI的轉化率最高是在()A490B425C350D無法確定答案C解析對于可逆反應，在一定溫度下達到化學平衡，對應一個化學平衡常數(shù)，溫度發(fā)生變化時，化學平衡被破壞，達到新的平衡時，平衡常數(shù)也會隨之發(fā)生變化。平衡常數(shù)不受壓強和濃度影響，只隨溫度的變化而變化，而且平衡常數(shù)越大，反應越徹底。比較題中所給的三個溫度的平衡常數(shù)可知，350時的平衡常數(shù)最大，故350時，HI的轉化率最高?？键c平衡轉化率的概念及表達式題點平衡轉化率的概念及與溫度的關系2在恒容密閉容器中，CO與H2發(fā)生反應CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H0，達到平衡后，若只改變某一條件，下列示意圖正確的是()答案B解析增大CO的用量，CO的轉化率減小，A項錯誤；平衡常數(shù)只與溫度有關，H0的反應，溫度升高，平衡常數(shù)減小，B項正確，C項錯誤；增大H2的用量，CO的轉化率增大，D項錯誤?？键c平衡轉化率的概念及表達式題點平衡轉化率的概念及與溫度等的關系3某溫度下，向容積為2L的密閉反應器中充入0.10molSO3，當反應器中的氣體壓強不再變化時，測得SO3的轉化率為20%，則該溫度下反應2SO2(g)O2(g)2SO3(g)的平衡常數(shù)的數(shù)值為()A3.2103B1.6103C8.0102D4.0102答案A解析2SO2(g)O2(g)2SO3(g)c(始)/molL1000.05c(變)/molL10.010.0050.01c(平)/molL10.010.0050.04K3.2103mol1L?？键c平衡轉化率和平衡常數(shù)的計算題點平衡轉化率與平衡常數(shù)計算的綜合4在773K時，CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)的平衡常數(shù)K9，若CO、H2O的起始濃度均為0.020molL1，則在此條件下CO的轉化率是()A60%B50%C75%D25%答案C解析設達到平衡時CO轉化的濃度為x molL1，則平衡時COH2O(0.020x)molL1，CO2H2x molL1。K9，解得x0.015，則CO的轉化率為100%75%?？键c平衡轉化率和平衡常數(shù)的計算題點平衡轉化率與平衡常數(shù)計算的綜合5(1)化學平衡常數(shù)K表示可逆反應進行的程度，K值越大，表示_，K值大小與溫度的關系：溫度升高，K值_(填“一定增大”“一定減小”或“可能增大也可能減小”)。(2)在H2SO4生產中，SO2催化氧化成SO3：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)某溫度下，SO2的平衡轉化率()與體系總壓強(p)的關系如圖所示。根據圖示回答下列問題：將2.0molSO2和1.0molO2置于10L密閉容器中，反應達平衡后，體系總壓強為0.10MPa，該反應的平衡常數(shù)等于_。平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數(shù)K(A)_K(B)(填“大于”“小于”或“等于”)。答案(1)可逆反應進行的程度越大可能增大也可能減小(2)800mol1L等于解析(1)根據平衡常數(shù)的定義可知K值越大表示該反應向正反應方向進行的程度越大；正反應方向的熱效應不確定，若正反應為吸熱反應，溫度升高，K值增大，若正反應為放熱反應，溫度升高，K值減小。(2)由圖示可知：當p0.10MPa時，0.80。2SO2(g)O2(g)2SO3(g)起始濃度/molL10.20.10轉化濃度/molL10.160.080.16平衡濃度/molL10.040.020.16K800mol1L。平衡狀態(tài)由A變到B時，溫度不變，K(A)K(B)?？键c平衡轉化率和平衡常數(shù)的計算題點平衡常數(shù)與平衡轉化率計算的綜合6將等物質的量的CH4和H2O(g)充入1L恒容密閉容器中，發(fā)生反應：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)。某溫度下反應達到平衡，平衡常數(shù)K27mol2L2，此時測得CO的物質的量為0.10mol，則CH4的平衡轉化率為(計算結果保留兩位有效數(shù)字)_。答案91%解析設CH4和H2O(g)的起始物質的量均為xmolCH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)起始濃度(molL1)xx00轉化濃度(molL1)0.100.100.100.30平衡濃度(molL1)x0.10x0.100.100.3027mol2L2解得x0.11，CH4的平衡轉化率為100%91%?？键c平衡轉化率和平衡常數(shù)的計算題點平衡常數(shù)與平衡轉化率計算的綜合題組一平衡轉化率與化學平衡常數(shù)的變化判斷1等物質的量的X(g)與Y(g)在密閉容器中進行可逆反應：X(g)Y(g)2Z(g)W(s)H0，下列敘述正確的是()A達到平衡時，X、Y的平衡轉化率不同B升高溫度，平衡常數(shù)K值增大C平衡常數(shù)K值越大，X的轉化率越大D達到平衡時，反應速率v正(X)2v逆(Z)答案C解析A項，X與Y起始時物質的量相等，轉化物質的量之比方程式化學計量數(shù)之比，故平衡時(X)(Y)，錯誤；B項，該反應H0，即放熱反應，升高溫度K值減小，錯誤；C項，K值越大，反應進行程度即X的轉化率越大，正確；D項，平衡時，v正(X)v逆(Z)，錯誤?？键c平衡轉化率與平衡常數(shù)的概念與應用題點平衡轉化率與平衡常數(shù)的表達與意義2某溫度下，2A(g)B(g)3C(g)的平衡常數(shù)K1.0，下列說法正確的是()AK隨溫度的改變而改變，K越大，達到平衡時，反應進行的程度越大BK越小，達到平衡時，反應物的轉化率越大C對于某一可逆反應，在任何條件下K均為一定值DK越大，化學反應的速率越大答案A解析平衡常數(shù)K只與溫度有關，且平衡常數(shù)越大，說明反應進行的程度越大，故A正確；K值越大，反應進行的程度越大，轉化率越大，B項錯誤；K值與溫度有關，C項錯誤；K值大小與反應速率大小無關，D項錯誤?？键c平衡轉化率與平衡常數(shù)的概念與應用題點平衡轉化率與平衡常數(shù)的表達與意義題組二平衡轉化率的計算3已知某溫度下可逆反應：M(g)N(g)P(g)Q(g)，反應物的初始濃度分別為c0(M)1molL1，c0(N)2.4molL1；達到平衡后，M的平衡轉化率為60%，則此時平衡常數(shù)K的數(shù)值為()A0.25B0.5C1D2答案B解析M(g)N(g)P(g)Q(g)初始濃度(molL1) 12.400轉化濃度(molL1) 0.60.60.60.6平衡濃度(molL1) 0.41.80.60.6K0.5?？键c平衡轉化率與平衡常數(shù)的計算題點平衡轉化率與平衡常數(shù)計算的綜合4在一定溫度時，4molA在2L密閉容器中分解：A(g)2B(g)C(g)，達到平衡時，測得已有50%的A分解成B和C。此溫度下，該反應的平衡常數(shù)為()A4mol2L2B3mol2L2C2mol2L2D1mol2L2答案A解析A(g)2B(g)C(g)初始濃度/molL1200轉化濃度/molL1121平衡濃度/molL1121K4mol2L2?？键c平衡轉化率與平衡常數(shù)的計算題點平衡轉化率與平衡常數(shù)計算的綜合5將固體NH4I置于密閉容器中，在一定溫度下發(fā)生下列反應：NH4I(s)NH3(g)HI(g)；2HI(g)H2(g)I2(g)。達到平衡時，H20.5molL1，HI4molL1，則此溫度下反應的平衡常數(shù)的數(shù)值為()A9B16C20D25答案C解析由H2和HI的平衡濃度可推算出反應生成的HI和NH3的濃度均為0.5molL124molL15molL1，由于NH3沒有轉化，其平衡濃度仍為5molL1，而HI的平衡濃度由題意可知為4molL1，則的平衡常數(shù)K1NH3HI54mol2L220mol2L2?？键c平衡轉化率與平衡常數(shù)的計算題點平衡常數(shù)的計算6在密閉容器中把CO和H2O的混合物加熱到800，有下列平衡：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，且平衡常數(shù)K1。若在2L的密閉容器中充入1molCO和1molH2O相互混合并加熱到800，則CO的轉化率為 ()A40%B50%C60%D83.3%答案B解析設CO的轉化率為xCO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)n(始)/mol1100n(變)/molxxxxn(平)/mol1x1xxx由K知：1解得：x50%?？键c平衡轉化率與平衡常數(shù)的計算題點平衡轉化率與平衡常數(shù)計算的綜合7在一定溫度下的密閉容器中，加入1molCO和1molH2O發(fā)生反應：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，達到平衡時測得n(H2)0.5mol，下列說法不正確的是()A在該溫度下，反應的平衡常數(shù)K1B平衡常數(shù)與反應溫度無關CCO的平衡轉化率為50%D平衡時n(H2O)0.5mol答案B解析CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)起始/mol1100轉化/mol0.50.50.5 0.5平衡/mol0.50.50.5 0.5由化學方程式及以上數(shù)據判斷可得A、C、D項正確。平衡常數(shù)與反應溫度有關，B項錯誤?？键c平衡轉化率與平衡常數(shù)的計算題點平衡轉化率與平衡常數(shù)計算的綜合8在容積可變的密閉容器中，2molN2和9molH2在一定條件下發(fā)生反應，達到平衡時，H2的轉化率為25%，則平衡時氨氣的體積分數(shù)接近于()A5%B10%C16%D20%答案C解析N23H22NH3初始物質的量(mol) 290轉化物質的量(mol) x3x2x平衡物質的量(mol) 2x93x2x100%25%，x0.75平衡時NH3的體積分數(shù)為100%16%?？键c平衡轉化率與平衡常數(shù)的計算題點平衡轉化率的計算9在5L的密閉容器中充入2mol氣體A和1mol氣體B，一定條件下發(fā)生反應2A(g)B(g)2C(g)。達到平衡時，在相同溫度下測得容器內混合氣體的壓強是反應前的，則A的轉化率為()A67%B50%C25%D5%答案B解析同溫同體積時，氣體的物質的量之比等于壓強之比，故反應后混合氣體的物質的量為(21)mol2.5mol，再由“三段式”法可求得反應中A的消耗量為1mol，所以A的轉化率為100%50%。考點平衡轉化率與平衡常數(shù)的計算題點平衡轉化率的計算10在一定溫度下，反應H2(g)X2(g)HX(g)的平衡常數(shù)為10。若將1.0mol的HX(g)通入體積為1.0L的密閉容器中，在該溫度時HX(g)的最大分解率接近于()A5%B17%C25%D33%答案B解析由題中的反應和數(shù)據可知：HX(g)H2(g)X2(g)的平衡常數(shù)K0.1。設在該溫度下HX(g)的分解反應達平衡后其減小的濃度為xmolL1。HX(g)H2(g)X2(g)起始濃度(molL1) 1.000轉化濃度(molL1) x0.5x0.5x平衡濃度(molL1) 1.0x0.5x0.5x0.1，解得x0.17，故可知HX的分解率為100%17%?？键c平衡轉化率與平衡常數(shù)的計算題點平衡轉化率與平衡常數(shù)計算的綜合題組三化學平衡常數(shù)、平衡轉化率的綜合判斷11(2018咸陽高二質檢)在25時，密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表所示：物質XYZ初始濃度/molL10.10.20平衡濃度/molL10.050.050.1下列說法錯誤的是()A反應達到平衡時，X的轉化率為50%B反應可表示為X(g)3Y(g)2Z(g)，其平衡常數(shù)為1600mol2L2C增大壓強平衡常數(shù)增大D改變溫度可以改變此反應的平衡常數(shù)答案C解析X、Y、Z的濃度變化量分別為0.05 molL1、0.15 molL1、0.1 molL1，且X、Y的濃度減小，Z的濃度增大，所以該反應的化學方程式為X(g)3Y(g)2Z(g)；X的轉化率為100%50%，平衡常數(shù)K mol2L21 600 mol2L2；平衡常數(shù)只受溫度的影響，不受壓強和濃度的影響?？键c平衡轉化率與平衡常數(shù)的計算題點平衡轉化率與平衡常數(shù)的綜合12某溫度下，H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)的平衡常數(shù)K。該溫度下，在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中投入H2(g)和CO2(g)，起始濃度如下表所示：起始濃度甲乙丙c(H2)/molL10.0100.0200.020c(CO2)/molL10.0100.0100.020下列判斷不正確的是()A平衡時，乙中CO2的轉化率大于60%B平衡時，甲中和丙中H2的轉化率均是60%C平衡時，丙中CO2是甲中的2倍，是0.012molL1D反應開始時，丙中的反應速率最快，甲中的反應速率最慢答案C解析甲和丙中反應物的起始濃度c(H2)c(CO2)11，乙中反應物的起始濃度c(H2)c(CO2)21，所以平衡時，乙中CO2的轉化率大于甲中CO2的轉化率，甲和丙中H2的轉化率等于CO2的轉化率，設甲平衡時H2的轉化率為，則H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)起始濃度(molL1)0.0100.01000轉化濃度(molL1)0.0100.0100.0100.010平衡濃度(molL1)0.0100.0100.0100.0100.0100.010K解得60%平衡時，丙中CO20.02molL10.02molL160%0.008molL1，甲中CO20.01molL10.01molL160%0.004molL1，丙中CO2為甲中的2倍，但不是0.012molL1，故C項不正確；丙的反應物濃度大于甲和乙反應物的濃度，其他條件相同時，丙中的反應速率最快，甲中反應速率最慢?？键c平衡轉化率與平衡常數(shù)的計算題點平衡轉化率與平衡常數(shù)計算的綜合13(2018攀枝花十二中月考)在一定溫度下，將0.4molA(g)和0.2molB(g)充入1L的恒容密閉容器發(fā)生反應：2A(g)B(g)xC(g)(x是化學計量數(shù))，達平衡時測得C(g)的濃度為0.060molL1，B(g)的物質的量為0.14mol。下列說法中正確的是()Ax2B達平衡時A的轉化率為40%C該溫度下該反應的化學反應平衡常數(shù)K1mol2L2D反應前容器內的壓強與平衡后容器內的壓強之比為54答案D解析達平衡時測得C(g)的濃度為0.060 molL1，C的物質的量是0.06 mol，B(g)的物質的量為0.14 mol，消耗B是0.2 mol0.14 mol0.06 mol，所以x1，A項錯誤；2A(g)B(g)C(g)起始量/mol 0.4 0.2 0轉化量/mol 0.12 0.06 0.06平衡量/mol 0.28 0.14 0.06達平衡時A的轉化率為100%30%，B項錯誤；該溫度下該反應的化學反應平衡常數(shù)K mol2L21 mol2L2，C項錯誤；反應前容器內的壓強與平衡后容器內的壓強之比為(0.40.2)(0.280.140.06)54，D項正確?？键c平衡轉化率與平衡常數(shù)的計算題點平衡轉化率與平衡常數(shù)計算的綜合14在某溫度下，將H2和I2各0.1mol的氣態(tài)混合物充入10L的密閉容器中，發(fā)生反應H2(g)I2(g)2HI(g)，連續(xù)測定c(I2