高中化學(xué)專(zhuān)題訓(xùn)練【化學(xué)平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率的計(jì)算-化工生產(chǎn)適宜條件的選擇】

化學(xué)平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率的計(jì)算

化工生產(chǎn)適宜條件的選擇

【課標(biāo)要求】

1.能書(shū)寫(xiě)平衡常數(shù)表達(dá)式，能進(jìn)行平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的簡(jiǎn)單計(jì)算，能利用平衡常

數(shù)和濃度商的關(guān)系判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡及平衡移動(dòng)的方向。

2.針對(duì)典型案例，能從限度、速率等角度對(duì)化學(xué)反應(yīng)和化工生產(chǎn)條件進(jìn)行綜合

分析。

【學(xué)科素養(yǎng)】

1.變化觀念與平衡思想：能從化學(xué)平衡常數(shù)的角度分析化學(xué)反應(yīng)，運(yùn)用化學(xué)平衡

常數(shù)解決問(wèn)題。能多角度、動(dòng)態(tài)地分析化學(xué)反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，運(yùn)用化

學(xué)反應(yīng)原理解決實(shí)際問(wèn)題。

2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：知道可以通過(guò)分析、推理等方法認(rèn)識(shí)研究對(duì)象的本質(zhì)

特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，建立模型。能運(yùn)用模型（&與K的關(guān)系）解釋化

學(xué)平衡的移動(dòng)，解釋現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。

3.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：具有可持續(xù)發(fā)展意識(shí)和綠色化學(xué)觀念，能運(yùn)用化學(xué)平

衡原理對(duì)與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題做出正確的價(jià)值判斷。

教師獨(dú)具Q-------------、知謂相弗?2構(gòu)體系,-----------。瑟■黑

可逆反應(yīng)mA(g)+〃B(g)—pC(g)+qD(g)

々(C)二(D)

1d"(A)?理B)

化

化

熔判據(jù)：學(xué)，內(nèi)因：反應(yīng)物的性質(zhì)

學(xué)

以自發(fā)進(jìn)行反―［決定因素更外因：只與溫度有關(guān)

應(yīng)

平

進(jìn)

嫡判據(jù)：TWf的衡

行

反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行、常判斷、比較可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度

的

數(shù)

方

復(fù)合判據(jù)：AH-TASVO,向判斷可逆&=K時(shí)，處于平衡狀態(tài)

自發(fā)進(jìn)行，反應(yīng)迸行

的方向0c>KBj.逆向進(jìn)行

化學(xué)反應(yīng)速率要快

&<K時(shí)，正向進(jìn)行

化學(xué)反應(yīng)程度要大,判斷反

化學(xué)反應(yīng)

（綜合考反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率高應(yīng)的熱溫度升高,K值增大，反應(yīng)吸熱

的調(diào)控

操作安全簡(jiǎn)單、經(jīng)溫度升高,K值減小,反應(yīng)放熱

濟(jì)效益好

命題分析

分析近五年高考試題，高考命題在本講有以下規(guī)律:

1.從考查題型和內(nèi)容上看，高考命題以選擇題和非選擇題呈現(xiàn)，主要考查化學(xué)

平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)的燧變及反應(yīng)進(jìn)行的方向、化工生產(chǎn)中條

件的選擇等。

2.從命題思路上看，側(cè)重以化工生產(chǎn)為背景，考查反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、平衡常數(shù)的計(jì)

算，壓強(qiáng)平衡常數(shù)及速率常數(shù)的相關(guān)計(jì)算；結(jié)合反應(yīng)速率及婚變考查化工生產(chǎn)

條件的選擇。

(1)選擇題

考查化學(xué)平衡的表達(dá)式、反應(yīng)進(jìn)行的方向，結(jié)合化學(xué)平衡圖像、圖表考查化學(xué)

平衡相關(guān)濃度、轉(zhuǎn)化率等的計(jì)算。

(2)非選擇題

常常與基本理論、工業(yè)生產(chǎn)相聯(lián)系，通過(guò)圖像或表格提供信息，考查轉(zhuǎn)化率、

濃度平衡常數(shù)、壓強(qiáng)平衡常數(shù)、速率常數(shù)等相關(guān)的判斷和計(jì)算；從反應(yīng)時(shí)間、

投料比值、催化劑的選擇、轉(zhuǎn)化率等角度考查生產(chǎn)條件的選擇。

3.從考查學(xué)科素養(yǎng)的角度看，注重考查變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型

認(rèn)知、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的學(xué)科素養(yǎng)。

一備考策略。-

根據(jù)高考命題特點(diǎn)和規(guī)律，復(fù)習(xí)時(shí)要注意以下幾個(gè)方面：

(1)對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)的理解；

(2)利用三段式對(duì)化學(xué)平衡進(jìn)行相關(guān)計(jì)算；

⑶平衡原理在化工生產(chǎn)中的綜合應(yīng)用。

考點(diǎn)一：化學(xué)平衡常數(shù)(基礎(chǔ)性考點(diǎn))

必備知識(shí)?夯實(shí)

(一)從宏觀角度認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡常數(shù)

1.概念

在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物濃度幕之積與反應(yīng)物

濃度幕之積的比值是一個(gè)常數(shù),用符號(hào)￡表示。

2.表達(dá)式

-cp(C).cq(D)

(1)對(duì)于反應(yīng)mA(g)+〃B(g)=^〃C(g)+^D(g),K=___

c(A)-c(B)o

如：C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g)的平衡常數(shù)表達(dá)式

C(CQ).C(H2)

~~C(H2Q)~°

＞微點(diǎn)撥

①固體和純液體物質(zhì)的濃度視為常數(shù)，通常不寫(xiě)入平衡常數(shù)表達(dá)式中，但水蒸

/—?I,F=T!D=,-'/=~E;JX/\o

②計(jì)算時(shí)，代入平衡常數(shù)表達(dá)式的濃度是平衡濃度。

(2)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一個(gè)具體反應(yīng)的平衡常數(shù)，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)方向改變或化學(xué)

計(jì)量數(shù)改變時(shí)，化學(xué)平衡常數(shù)也發(fā)生改變，例如：

2NH3(g)^^N2(g)+3H2(g)

3

_C(N2).C(H2)

A]=-------------------------

2

C(NH3)

N2(g)+3H2(g)^^2NH3(g)

2

一C(NH3)

《2____；___

3

C(N2).C(H2)

1~3

2N2(g)+2H2(g)^^NH3(g)

C(NH3)

K3=—1~

C2(N2).C2(H2)

1

(用顯表示，下同)；氏二—恒.

KI=K；

3.意義與影響因素

(DK值越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越高，正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大。

(2)K只受溫度影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無(wú)關(guān)。

＞辨易錯(cuò)

(1)增大反應(yīng)物的濃度，平衡正向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)增大(x)

提示：平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)。

(2)對(duì)某一可逆反應(yīng)，升高溫度則化學(xué)平衡常數(shù)一定變大(x)

提示：升溫，對(duì)于吸熱反應(yīng)，平衡常數(shù)增大，對(duì)于放熱反應(yīng)，平衡常數(shù)減小。

(3)一個(gè)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)K正與逆反應(yīng)K逆相等(x)

提示：它們互為倒數(shù)關(guān)系。

⑷平衡常數(shù)發(fā)生變化，化學(xué)平衡一定發(fā)生移動(dòng)N)

提示：平衡常數(shù)發(fā)生改變，溫度一定改變，所以化學(xué)平衡一定發(fā)生移動(dòng)。

(二)從應(yīng)用角度認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡常數(shù)

1.判斷可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度

K<10-510-5~1()5>105

反應(yīng)程度很難進(jìn)行反應(yīng)可逆反應(yīng)口」接近兀王

2.判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

對(duì)于化學(xué)反應(yīng)aA(g)+獨(dú)(g)==cC(g)+t/D(g)的任意狀態(tài),濃度商。=

c，(C)?*(D)

c"(A).<?(B)°

Q<K,反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行；

Q=K,反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；

Q>K,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。

3.判斷可逆反應(yīng)的熱效應(yīng)

r-K值增大f正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

升高溫度__

口L>K值減小-正反應(yīng)為放熱反應(yīng)

值增大-正反應(yīng)為放熱反應(yīng)

降低溫度-

值減小-正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

——?關(guān)鍵能力?進(jìn)階?一

能力點(diǎn)一：化學(xué)平衡常數(shù)的理解與應(yīng)用

1.平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)

升高溫度一K值增大一正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

一K值減小一正反應(yīng)為放熱反應(yīng)

降低溫度一K值增大一正反應(yīng)為放熱反應(yīng)

一K值減小一正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

2.未知方程式③(&)與已知方程式①(Ki)和②(&)的關(guān)系

右③—2x①,則K3二K：；

若③二；x①，貝打及二麗；

若③=-①，則K3=1/K；

若③=①+②，則K3=KixK?；

若③二①-②，則&=Kg。

遷移應(yīng)用

?命題角度一：平衡常數(shù)及影響因素

1.在某溫度下，可逆反應(yīng)：機(jī)A(g)+"B(g)=二〃C(g)+GXg)的平衡常數(shù)為K,

下列說(shuō)法正確的是()

A.K越大，達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)正向進(jìn)行的程度越大

B.K越小，達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大

C.K隨反應(yīng)物濃度的改變而改變

D.K隨溫度和壓強(qiáng)的改變而改變

【解析】選A。K越大，表示反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)正向進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)

物的轉(zhuǎn)化率越大，反之，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小，K只與溫度有關(guān)，與濃度、壓強(qiáng)

無(wú)關(guān)。

2.2000K時(shí)，反應(yīng)CO(g)+|O2(g)==CO2(g)的平衡常數(shù)為K,則相同溫度

下反應(yīng)2co2(g)=2co(g)+02(g)的平衡常數(shù)度為()

1,11

A.及B.爛C./D.—-

K2

【解析】選C。平衡常數(shù)與化學(xué)方程式的寫(xiě)法有關(guān)，對(duì)于題干中的兩個(gè)反應(yīng)，K

c2

c(CC)2)(CO)(O2)

,K'=_，所以K=看。

c2(CO)

c(CO)^(o2)2

教師

專(zhuān)用【加固訓(xùn)練】

已知下列反應(yīng)在某溫度下的平衡常數(shù):

H2(g)+S(s)^^H2S(g)Ki

S(s)+O2(g)^^SO2(g)K2

則在該溫度下反應(yīng)H2(g)+S02(g)==02(g)+H2s(g)的平衡常數(shù)為()

A.K]+&B.&-&

C.K|X&D,K1/K2

c(H2S)c(S02)

【解析】選Do由平衡常數(shù)的定義可知，心二一―,&二工、,反

C(H2)C(02)

_c(02)-c(H2S)

應(yīng)H2(g)+SO2(g)^^O2(g)+H2s(g)的平衡常數(shù)K=^~—————,即K=

c(H2)-c(S02)

&/K2。

?命題角度二：平衡常數(shù)的應(yīng)用

3.1000K時(shí)，已知反應(yīng)Ni(s)+H2O(g)^^NiO(s)+Hz(g)的平衡常數(shù)K=0.005

90當(dāng)水蒸氣和氫氣的物質(zhì)的量濃度相等時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()

A.該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)

B.該反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)正向進(jìn)行

C.該反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)逆向進(jìn)行

D.無(wú)法確定該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)

【解析】選C。當(dāng)水蒸氣和氫氣的物質(zhì)的量濃度相等時(shí)，&=尸二=1>K,

c(H2O)

則該反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)逆向進(jìn)行，C正確。

4.甲醇是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和清潔液體燃料。工業(yè)上可利用CO或CO2

來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇。已知制備甲醇的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)以及在不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)

平衡常數(shù)如下表所示：

平衡溫度/℃

化學(xué)反應(yīng)

常數(shù)500800

①2H2(g)+CO(g)-CH30H(g)Ki2.50.15

?H2(g)+CO2(g)^H2O(g)+CO(g)K21.02.50

③3H2(g)+CO2(g)-CH30H(g)+H2O(g)K3

⑴據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出Ki、&與&之間的關(guān)系，則K3=

_______________(用Ki、及表示

(2)反應(yīng)③的(填“>”或“<")0。

(3)500℃時(shí)測(cè)得反應(yīng)③在某時(shí)亥U叢?、82(g)、CH30H(g)、40恒)的濃度(mol.L

-1)分別為0.8、0.1、0.3、0.15,則此時(shí)y正_______(填“>”"二”或)v逆。

c(CH3OH)

【解析】⑴Ki=

2

c(H2)-c(CO)

c(CO)-c(抵0)

c(H2)-c(CO2)

C(H2O)-C(CH3OH)

3

C(H2)-c(CO2)

K3-K2。

(2)根據(jù)&二,500℃和800℃時(shí)，反應(yīng)③的平衡常數(shù)分別為2.5和0.375；

升溫，K減小，平衡左移，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以A"<0。

(3)500℃時(shí)，K3=2.5

c(CH3OH)-c(HO)

0=-----------------2--

3

c(H2)-c(CO2)

0.3x0.15八亦“

=0.83x0.1"。.88<&

故反應(yīng)正向進(jìn)行，v正〉v逆。

答案：⑴椅&(2)<(3)>

|教師|

【加固訓(xùn)練】

在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：CO2(g)+H2(g)==CO(g)+

H2O(g),其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度片的關(guān)系如下表所示,回答下列問(wèn)題：

t/℃70080083010001200

K0.60.91.01.72.6

(1)該反應(yīng)為(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

(2)某溫度下，各物質(zhì)的平衡濃度符合下式：

3C(CO2)-C(H2)=5C(CO)-C(H2O),試判斷此時(shí)的溫度為

⑶在1200℃時(shí)，某時(shí)刻平衡體系中CO?、叢、CO、40的濃度分別為2moi工

-1、2mol-L'\4mol-L'\4mol-L-1,則此時(shí)上述反應(yīng)的平衡(填響

正反應(yīng)方向”“向逆反應(yīng)方向"或“不”)移動(dòng)。

【解析】⑴根據(jù)題干中的表格可知，隨著溫度的升高，平衡常數(shù)逐漸增大，說(shuō)

明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。(2)某溫度下，各物質(zhì)的平衡濃度有如下關(guān)系3C(CO2)-C(H2)

c(CO)-c(H^O)

=5C(CO)C(H2O),根據(jù)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=1——;一;一-可知，

c(CO2)-c(H2)

3

K=j=0.6,平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度一定,平衡常數(shù)為定值，所以此時(shí)對(duì)

應(yīng)溫度為700

c(CO)-c(H2O)

(3)1200℃時(shí)，2=———;一;—-,將各物質(zhì)的濃度代入可得。=4,而

c(CO2)-c(H2)

此溫度下的平衡常數(shù)為2.6,即。>K,所以平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。

答案：⑴吸熱⑵700℃⑶向逆反應(yīng)方向

能力點(diǎn)二：速率常數(shù)與平衡常數(shù)的關(guān)系

對(duì)于基元反應(yīng)〃A(g)+Z?B(g)=^cC(g)+iZD(g),v正二人正YlA)?廿(B),丫逆二

<?c(C)?/(D)拉逆

k逆?cc(C)-c"(D),平衡常數(shù)K=—;—;~~,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)v正

〃(A)?<?(B)媼2正

二丫逆，故K=[0

k逆

典例精研

【典例】Bodensteins研究了下列反應(yīng)：

2HI(g)^^H2(g)+I2(g)

在716K時(shí)，氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)%(HI)與反應(yīng)時(shí)間才的關(guān)系如

下表：

"min020406080120

x(HI)10.910.850.8150.7950.784

%(HI)00.600.730.7730.7800.784

⑴根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的計(jì)算式為0

(2)上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率為V正=左正/(HI)，逆反應(yīng)速率為V逆二左逆％但2)%。2),

其中k正、k逆為速率常數(shù)，則k逆為似K和左正表示)。若左正

11

=0.0027min_,在，=40min時(shí)，v正=min-0

【解析】⑴由表中數(shù)據(jù)可知，無(wú)論是從正反應(yīng)方向開(kāi)始，還是從逆反應(yīng)方向開(kāi)

始,最終％(HI)均為0.784,說(shuō)明此時(shí)已達(dá)到了平衡狀態(tài)。設(shè)HI的初始濃度為1

mol-L-1,貝U：

2HI(g)^^H2(g)+I2(g)

初始/(moLL-i)100

轉(zhuǎn)化/(moll-】)0.2160.1080.108

平衡/(moLL-i)0.7840.1080.108

c(抵)?<?(L)0.108x0.108

K2

~c(HI)一0.78420

%2(HI)

(2)建立平衡時(shí)八正二V逆，即左正/(HI)=左逆％但2>%。2)，左逆二

%(H2)-x(I2)

x2(HI)

k正。由于該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，故k逆二一；；一-k正二

%(Hj,)?%(-)

c2(HI)k正

左正二7°在40min時(shí)，x(HI)=0.85,貝Uv正二0.0027min-

A

c(H2)-c(I2)

ixO.852B1.95xlO-3min-i。

片-0.108x0.108

答案：⑴0.7842

kiE

(2)Y1.95x10-3

r技法積累

速率常數(shù)和平衡常數(shù)有何區(qū)別？請(qǐng)從常數(shù)表示的含義和影響因素兩方面進(jìn)行歸

提示：

①反應(yīng)速率常數(shù)通過(guò)量化化學(xué)反應(yīng)速率，來(lái)表示反應(yīng)的快慢；其影響因素包括

溫度和反應(yīng)物性質(zhì)等。

②平衡常數(shù)屬于平衡程度的標(biāo)志，表示反應(yīng)進(jìn)行的最大限度；平衡常數(shù)只受溫

度的影響，而與反應(yīng)物的濃度無(wú)關(guān)。

遷移應(yīng)用

1.在2L密閉容器中通入3mol抵和1molN2,測(cè)得不同溫度下，NH3的產(chǎn)率

隨時(shí)間變化如圖所示。

11

(l)Ti溫度時(shí)，0~15min內(nèi)丫(氏)=mol-L--min-0

(2)已知：瞬時(shí)速率表達(dá)式V正二左正C3(H2)C(N2),V逆二左逆c2(NH3)(化為速率常數(shù)，

只與溫度有關(guān))。溫度由T1調(diào)到T2,活化分子百分率(填“增

大”“減小”或“不變”),左正增大倍婁(填“大于”“小于”或“等于”次逆

增大倍數(shù)。71℃時(shí)，左正/左逆二o

【解析】(1)71溫度下,15min時(shí),NH3的產(chǎn)率達(dá)50%，反應(yīng)n(H2)=1.5mol,v(H2)

(H2)1.5mol

2L,,

=-i—=正而=0.05mol-L」min〃；

(2)由圖像可知，/時(shí)的反應(yīng)速率比T2時(shí)反應(yīng)速率小，所以溫度由71調(diào)到T2,活

化分子百分率增大，左正增大倍數(shù)小于左逆增大倍數(shù)，「℃時(shí)，NH3的產(chǎn)率是50%,

根據(jù)化學(xué)方程式可知：

N2(g)+3H2?-—2NH3(g)

初始/mol-L-10.51.50

轉(zhuǎn)化/moll」0.250.750.5

平衡時(shí)/mol?Lt0.250.750.5

c2(NH)1v逆

K-3-------------------媼-----煽1

，由于平衡時(shí)V逆二V正，

3正%丁。753

C(N2)c(H2)0,7531

近164

計(jì)算可知，工二面至二方^37。

答案：(1)0.05(2)增大小于藥或2.37

2.實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)2NO(g)+O2(g)==2NO2(g)AH<0的瞬時(shí)速率滿(mǎn)足以下關(guān)系

式：V正=左正?C2(NO>C(O2),V逆=左逆?C2(NC)2),k正、左逆為速率常數(shù)，受溫度影

響。

⑴溫度為71時(shí)，在1L的恒容密閉容器中，投入0.6molNO和0.3mol。2達(dá)到

左正二左逆

平衡時(shí)02為0.2mol；溫度為T(mén)2時(shí)，該反應(yīng)存在，則/(填

“大于“‘小于”或“等于”明。

(2)研究發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)按如下步驟進(jìn)行：

:正、

第一步：NO+NO囪逆N2O2快速平衡

第二步：N2O2+O2—&-2NO2慢反應(yīng)

其中可近似認(rèn)為第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡，第一步反應(yīng)中：叨正二俗正

2也逆二逆

c(NO),自C(N2O2)O下列敘述正確的是_______________(填字母)。

ki正

A.同一溫度下，平衡時(shí)第一步反應(yīng)的——越大，反應(yīng)正向移動(dòng)程度越大

左1逆

B.第二步反應(yīng)速率低，因而轉(zhuǎn)化率也低

C.第二步的活化能比第一步的活化能低

D.整個(gè)反應(yīng)的速率由第二步反應(yīng)速率決定

【解析】(1)溫度為r時(shí)，在1L的恒容密閉容器中，投入0.6molNO和0.3mol

O2達(dá)到平衡時(shí)。2為0.2mol,列三段式：

2NO(g)+02(g)：——2NO2(g)

起始/moLL-10.60.30

轉(zhuǎn)化/moll」0.20.10.2

平衡/moLL-10.40.20.2

0.2-

則該溫度卜，K1—0.42x0.2~1.25,平衡時(shí)，丫正二v逆，左正?c2(NO>c(C)2)=左

2

i2-c(NO2),則Ki=1=1.25,溫度為。時(shí)，該反應(yīng)存在左正二左逆，K2=-=

I,無(wú)<&,由于反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度越高平衡常數(shù)越小，故T}<T2；

⑵同一溫度下，平衡時(shí)第一步反應(yīng)的——越大，化學(xué)平衡常數(shù)越大，則反應(yīng)正

ki逆

向移動(dòng)程度越大，A正確；反應(yīng)速率低與轉(zhuǎn)化率無(wú)因果關(guān)系，B錯(cuò)誤；相同溫度

下，第一步反應(yīng)快速達(dá)到平衡，第二步是慢反應(yīng)，則第二步的活化能比第一步

的活化能高(錯(cuò)誤；整個(gè)反應(yīng)的速率由慢反應(yīng)決定，故由第二步反應(yīng)速率決定,

D正確。

答案：(1)小于(2)AD

考點(diǎn)二：化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算(綜合性考點(diǎn))

必備知識(shí)?夯實(shí)

“三段式法”是有效解答化學(xué)平衡計(jì)算題的“萬(wàn)能鑰匙二解題時(shí)，要注意準(zhǔn)確地

列出起始量、變化量、平衡量，按題目要求進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)還要注意單位的統(tǒng)

(1)分析三個(gè)量：即起始量、變化量、平衡量。

(2)明確三個(gè)關(guān)系

①對(duì)于同一反應(yīng)物，起始量-變化量=平衡量。

②對(duì)于同一生成物，起始量+變化量=平衡量。

③各轉(zhuǎn)化量之比等于各反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。

⑶計(jì)算模式

對(duì)以下反應(yīng)：冽A(g)+〃B(g)=二〃C(g)+qD(g)，令A(yù)、B起始物質(zhì)的量(mol)分

別為4b,達(dá)到平衡后,A的消耗量為mmol,容器容積為VL0

機(jī)A(g)+ziB(g).一-pC(g)+^D(g)

起始/molab00

變化/molmxnxpxqx

平衡/mola-mxb-nxpxqx

(豹

則有①K-,o

a-mxb-nx

mn

{(---V-----}-k(----V-----)

a-mx

②c平(A)-ymol-L1。

mxmxnxmb

③a(A)平xlOO%,a(A).a(B)=-：-r=—

L4-C4-UfrCr

a-mx

④0(A)=----------------------------------xlOO%

a+b+(p+q-m-n)x

p平a+b+{p+q-m-n)x

⑤一=------------------

P始a+b

_a-M(A)+b-M(B)

⑥p混二yg-L-'

⑦平衡時(shí)體系的平均摩爾質(zhì)量：

—a-M(A)+力M(B)

M=g-mol-1

a+b+{p+q-m-n}x

⑧生成物的產(chǎn)率：實(shí)際產(chǎn)量(指生成物)占理論產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)。一般來(lái)講，轉(zhuǎn)化率

越大，原料利用率越高，產(chǎn)率越大。

實(shí)際產(chǎn)量

產(chǎn)率二xlOO%

理論產(chǎn)量0

關(guān)鍵能力?進(jìn)階

能力點(diǎn)：化學(xué)平衡的相關(guān)計(jì)算

1.化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算

⑴根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算

(2)依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算平衡常數(shù)

①同一可逆反應(yīng)中,K正-K逆二10

②同一方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小n倍，則新平衡常數(shù)K與原平衡

常數(shù)K間的關(guān)系是K=K〃或K?加。

③幾個(gè)可逆反應(yīng)方程式相加，得總方程式，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于各分步反

應(yīng)平衡常數(shù)之積。

④水溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，必須拆成離子方程式再計(jì)算平衡常數(shù)。

2.轉(zhuǎn)化率的計(jì)算

反應(yīng)物轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量(或質(zhì)量、濃度)

xlOO%

反應(yīng)物起始的物質(zhì)的量(或質(zhì)量、濃度)

3.常用的氣體定律

恒溫、恒容時(shí)：9=7

P2〃2

恒溫、恒壓時(shí)：孑二受

V2"2

教師專(zhuān)用

【典例】2-甲氧基2甲基丁烷(TAME)常用作汽油添加劑。在催化劑作用下，可

通過(guò)甲醇與烯麻的液相反應(yīng)制得，體系中同時(shí)存在如圖反應(yīng)：

反應(yīng)I：/y+CH3OH」?

()

A/

八TAME

反應(yīng)n：+CH3()H4?

()

/

&PTAME

—Ks

反應(yīng)III：/\^'

回答下列問(wèn)題：

(1)為研究上述反應(yīng)體系的平衡關(guān)系，向某反應(yīng)容器中加入1.0molTAME,控制

溫度為353K,測(cè)得TAME

的平衡轉(zhuǎn)化率為g已知反應(yīng)ni的平衡常數(shù)&3=9.0，則平衡體系中B的物質(zhì)的

量為mol,反應(yīng)I的平衡常數(shù)Kxl=0同溫同壓下，再向該容

器中注入惰性溶劑四氫吠喃稀釋?zhuān)磻?yīng)I的化學(xué)平衡將_____________(填“正向

移動(dòng)”“逆向移動(dòng)”或“不移動(dòng)”),平衡時(shí)，A與CH30H物質(zhì)的量濃度之比c(A)：

C(CH3OH)=0

(2)為研究反應(yīng)體系的動(dòng)力學(xué)行為，向盛有四氫吠喃的另一容器中加入一定量A、

B和CH3OHO控制溫度為353K,A、B物質(zhì)的量濃度c隨反應(yīng)時(shí)間由勺變化如圖

所示。代表B的變化曲線為(填“X”或"Y")"=100s時(shí)，反應(yīng)III的正反

應(yīng)速率v正_______逆反應(yīng)速率v逆(填“><”或"二”)。

0.16

(100,0.112)

曲線X

(100,0.011)

曲線Y

100200300400500600

t/s

［解題思維］解答本題的思維流程如下:

提?、?53K時(shí)TAME的平衡轉(zhuǎn)化率為a反應(yīng)III的平衡常數(shù)Kx3=9.0

信息②353K,A、B物質(zhì)的量濃度c隨反應(yīng)時(shí)間彳的變化圖

①利用二段式計(jì)算容器內(nèi)成分的物質(zhì)的量；溫度不變,物質(zhì)被稀

信息釋時(shí)，平衡常數(shù)不變

轉(zhuǎn)化②根據(jù)曲線中X、Y代表物質(zhì)濃度計(jì)算濃度商,與反應(yīng)in的平衡

常數(shù)進(jìn)行比較判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向

若向反應(yīng)容器中加入2.0molTAME,控制溫度仍為353K,測(cè)得

聯(lián)想TAME的平衡轉(zhuǎn)化率為50%。則平衡體系中B的物質(zhì)的量是多

質(zhì)疑少？反應(yīng)I的平衡常數(shù)Mi是多少？

提示：0.9mol；30o

【解析】(1)向某反應(yīng)容器中加入1.0molTAME，控制溫度為353K，測(cè)得TAME

的平衡轉(zhuǎn)化率為?，則平衡時(shí)?(TAME)=(1-a)mol,?(A)+?(B)=?(CH3OH)=

?(B)

?molo已知反應(yīng)III的平衡常數(shù)KX3=9.0,則丁丁=9.0,將該式代入上式可

以求出平衡體系中B的物質(zhì)的量為0.9amol,“(A)=0.1amol,反應(yīng)I的平衡常

1-a

1+a(1-a)(1+a)一

數(shù)Mi=萬(wàn)兀一~=5^2o同溫同壓下,再向該容器中注入惰

1+a1+a

性溶劑四氫味喃稀釋?zhuān)磻?yīng)I的化學(xué)平衡將向著分子數(shù)增大的方向移動(dòng)，即逆

向移動(dòng)。平衡時(shí)，TAME的轉(zhuǎn)化率變大，但是平衡常數(shù)不變，A與CH30H物質(zhì)

的量濃度之比不變,c(A)：C(CH3OH)=0.1?：a=l：10o

?(B)

⑵溫度為353K,反應(yīng)III的平衡常數(shù)K=9.0,——-=9.0由A、B物質(zhì)的

X3"(A)o

量濃度c隨反應(yīng)時(shí)間,的變化曲線可知，X代表的平衡濃度高于Y,則代表B的

變化曲線為X；由曲線的變化趨勢(shì)可知，100s以后各組分的濃度仍在變化，才

"(B)0.112

=100s時(shí)=~10.2>9,因此，反應(yīng)III正在向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故

”(A)0.011

其正反應(yīng)速率v正小于逆反應(yīng)速率v逆。

10(1-a2)

答案：(l)0.9a-------5------逆向移動(dòng)01(2)X<

CA

原因分析?理論解釋

化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中，能否使用平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量代替平衡濃度？

提示：計(jì)算平衡常數(shù)時(shí)代入的是各物質(zhì)的平衡濃度，對(duì)于反應(yīng)前后氣體總體積

不變的反應(yīng)，也可以用各物質(zhì)平衡時(shí)的物質(zhì)的量。

遷移應(yīng)用

?命題角度一：平衡常數(shù)的計(jì)算

1.在300mL的密閉容器中，放入鎂粉并充入一定量的CO氣體，一定條件下

發(fā)生反應(yīng)：26)+4(20(8)L=2((20)4/)，已知該反應(yīng)平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如

表：

溫度/℃2580230

平衡常數(shù)5x10421.9X105

下列說(shuō)法正確的是()

A.上述生成Ni(CO)4(g)的反應(yīng)為放熱反應(yīng)

B.在25℃時(shí)，反應(yīng)Ni(CO)4(g)^^Ni(s)+4co(g)的平衡常數(shù)為0.5

C.在80℃時(shí),測(cè)得某時(shí)刻N(yùn)i(CO)4、CO濃度均為0.5mol-L1,則此時(shí)y正X

逆

D在80℃達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得〃(CO)=0.3mol廁Ni(CO)4的平衡濃度為2mol-L

【解析】選A、Do溫度升高，平衡常數(shù)減小，故該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A項(xiàng)正確；

25℃時(shí)，逆反應(yīng)的平衡常數(shù)K="=五*=2x10-5,B項(xiàng)錯(cuò)誤；80℃時(shí)，

c[Ni(CO)4]05

若Ni(CO)4、CO的濃度均為0.5mol-L-】，則。=————「二存二8〉K,

4

c(CO)U.J

v正<v逆,C項(xiàng)錯(cuò)誤；80℃達(dá)到平衡時(shí)若“(CO)=0.3mol,c(CO)=1mol-L-1,

41

故c[Ni(CO)4]="(CO)=2xlmol-L'】=2mol-L-,D項(xiàng)正確。

2.化學(xué)平衡常數(shù)K的數(shù)值大小是衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行程度的標(biāo)志，在常溫下，下

列反應(yīng)的平衡常數(shù)的數(shù)值如下：

30

2NO(g)^^N2(g)+O2(g)Ki=IxlO

8]

2H2(g)+02(g)2H20(1)K2=2xl0

2CO2(g)^^2CO(g)+O2(g)&=4x10&

以下說(shuō)法正確的是()

A.常溫下，NO分解生成O2的反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K二C(N2)-C(O2)

B.常溫下，水分解生成。2,此時(shí)平衡常數(shù)的數(shù)值約為5x10-80

C.常溫下，NO、比0、CO2三種化合物分解放出的傾向由大到小的順序?yàn)?/p>

NO>H2O>CO2

D.以上說(shuō)法都不正確

【解析】選coK的表達(dá)式應(yīng)為K、；常溫下，水分解生成

O2,是H?和02化合生成H2O的逆反應(yīng),因此其平衡常數(shù)的數(shù)值應(yīng)為K2的倒數(shù),

數(shù)值為5x10-82;由于三個(gè)反應(yīng)都在常溫下進(jìn)行，根據(jù)K值的大小可以得出三種

化合物分解放出。2的傾向由大到小的順序?yàn)镹O>H2O>CO2e

?命題角度二：平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率相結(jié)合的計(jì)算

3.氫氣是一種清潔能源?？捎蒀O和水蒸氣反應(yīng)制備，其能量變化如圖所示。

⑴該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。在800℃時(shí)，若CO的起始濃度為2.0mol-L-1,水蒸氣

的起始濃度為3.0mol-L-',達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)后，測(cè)得CCh的濃度為1.2mol-L

,則此反應(yīng)的平衡常數(shù)為隨著溫度升高，該反應(yīng)的化學(xué)

平衡常數(shù)的變化趨勢(shì)是______________________________________0

⑵某溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=^。該溫度下在甲、乙、丙三個(gè)恒容密

閉容器中投入印0(口和CO(g),其起始濃度如表所示。下列判斷不正確的是

_______________(填字母)。

起始濃度甲乙丙

c(HO)/molL-

2