(新高考)高考化学大一轮复习课件第7章第42讲化学平衡常数及转化率的计算(含解析)

这是一份(新高考)高考化学大一轮复习课件第7章第42讲化学平衡常数及转化率的计算(含解析)，共60页。PPT课件主要包含了复习目标，三段式计算模式，mol·L－1，反应Ⅰ，压强平衡常数Kp，真题演练明确考向，Kp1·Kp2，课时精练，p1＞p2＞p3，降低温度等内容，欢迎下载使用。

1.提取信息计算化学平衡常数及转化率。2.了解压强平衡常数的含义，并能进行简单计算。
“三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意准确地列出起始量、变化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。(1)分析三个量：起始量、变化量、平衡量。(2)明确三个关系①对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。②对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。③各物质的转化量之比等于各物质的化学计量数之比。
(3)计算模式对以下反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量(ml)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx ml，容器容积为V L。 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)起始/ml a b 0 0变化/ml mx nx px qx平衡/ml a－mx b－nx px qx
⑧生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。
一、平衡常数与转化率的相互计算1.已知在密闭容器中发生可逆反应：M(g)＋N(g) P(g)＋Q(g)　ΔH>0。某温度下，反应物的起始浓度分别为c(M)＝1 ml·L－1，c(N)＝2.4 ml·L－1。思考并解答下列问题：(1)若达到平衡后，M的转化率为60%，列出“三段式”，计算此时N的平衡浓度是多少？平衡常数K是多少？
(2)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c(M)＝4 ml·L－1，c(N)＝a ml·L－1；达到平衡后，c(P)＝2 ml·L－1，则M的转化率为_____，N的起始浓度为__________。
二、提取信息计算平衡常数及转化率2.对于反应2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。下列说法不正确的是A.该反应的ΔH＞0B.a、b处反应速率大小关系：va大于vbC.在343 K下，要提高SiHCl3的转化率，可以及时移去产物 或增加反应物浓度D.343 K时，SiHCl3的平衡转化率为22%，可以求得该温度 下的平衡常数约为0.02
3.CO2经催化加氢可以生成低碳烃，主要有以下两个竞争反应：反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)为分析催化剂对反应的选择性，在1 L密闭容器中充入2 ml CO2和4 ml H2，测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示：该催化剂在较低温度时主要选择______(填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”)。520 ℃时，反应Ⅰ的平衡常数K＝________(只列算式不计算)。
提醒　混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和。
1.SO2与Cl2反应可制得磺酰氯(SO2Cl2)，反应为SO2(g)＋Cl2(g) SO2Cl2(g)。按投料比1∶1把SO2与Cl2充入一恒压的密闭容器中发生上述反应，SO2的转化率与温度T的关系如图所示：若反应一直保持在p压强条件下进行，则M点的压强平衡常数Kp＝___(用含p的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数)。
2.丙烷无氧脱氢法制备丙烯反应如下：C3H8(g) C3H6(g)＋H2(g) ΔH＝＋124 kJ·ml－1(1)总压分别为100 kPa、10 kPa 时发生该反应，平衡体系中C3H8和C3H6的物质的量分数随温度变化关系如图所示：100 kPa时，C3H8和C3H6的物质的量分数随温度变化关系的曲线分别是___、___。
(2)某温度下，在刚性容器中充入C3H8，起始压强为10 kPa，平衡时总压为13.3 kPa，C3H8的平衡转化率为______。该反应的平衡常数Kp＝_____kPa(保留1位小数)。
1.[2021·广东，19(4)]我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：(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设 为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0 ＝100 kPa)。
①反应a、c、e中，属于吸热反应的有___(填字母)。
③在图中A点对应温度下、原料组成为n(CO2)∶n(CH4)＝1∶1、初始总压为100 kPa的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时H2的分压为40 kPa。计算CH4的平衡转化率，写出计算过程。
已知反应达到平衡时p(H2)＝40 kPa，则p(CH4)＝16 kPa，
2.[2021·全国乙卷，28(2)(3)(4)]一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题：(2)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2, 376.8 ℃时平衡常数Kp＝1.0×104 Pa2，在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在376.8 ℃，碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则pICl＝______kPa, 反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的平衡常数K＝_______________________( 列出计算式即可)。
(3)McMrris测定和计算了在136～180 ℃范围内下列反应的平衡常数Kp。2NO(g)＋2ICl(g)　　2NOCl(g)＋I2(g)　Kp12NOCl(g)　　2NO(g)＋Cl2(g)　Kp2
①由图可知，NOCl分解为NO和Cl2，反应的ΔH_____0(填“大于”或“小于”)。
②反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的K＝________(用Kp1、Kp2表示)；该反应的ΔH_____0(填“大于”或“小于”),写出推理过程：______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________。
(4)Kistiakwsky曾研究了NOCl光化学分解反应，在一定频率(ν)光的照射下机理为：NOCl＋hν―→NOCl*NOCl＋NOCl*―→2NO＋Cl2其中hν表示一个光子能量，NOCl*表示NOCl的激发态。可知，分解1 ml的NOCl需要吸收_____ml 的光子。
3.[2021·湖南，16(3)]氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运。在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将0.1 ml NH3通入3 L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200 kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。①若保持容器体积不变，t1时反应达到平衡，用H2的浓度变化表示0～t1时间内的反应速率v(H2)＝______ml·L－1·min－1(用含t1的代数式表示)；
②t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是____(用图中a、b、c、d表示)，理由是________________________________________________________________________________________；
开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来的2倍要小
③在该温度下，反应的标准平衡常数Kθ＝_______。
1.800 ℃时，向容积为2 L的密闭容器中充入一定量的CH4和H2O，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)　　CO(g)＋3H2(g)，t2时达到平衡状态，反应过程中测定的部分数据见下表(表中时间t2>t1)：
下列说法正确的是A.反应在t1 min内的平均速率为v(H2)＝　　 ml·L－1·min－1B.t2时，c(H2O)＝0.60 ml·L－1C.t2时，H2O(g)的转化率为70.0%D.保持其他条件不变，t3时(t3>t2)向容器中再通入0.20 ml H2O(g)，正反应速率加快，　逆反应速率减小
2.羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡：CO(g)＋H2S(g)　　COS(g)＋H2(g)　K＝0.1反应前CO的物质的量为10 ml，平衡后CO的物质的量为8 ml。下列说法正确的是A.升高温度，H2S浓度增大，表明该反应是吸热反应B.通入CO后，正反应速率逐渐增大C.反应前H2S物质的量为7 mlD.CO的平衡转化率为80%
3.恒温、恒压下，将1 ml O2和2 ml SO2气体充入一体积可变的容器中(状态Ⅰ)，发生反应2SO2(g)＋O2(g)　　2SO3(g)，状态Ⅱ时达平衡，则O2的转化率为A.60% B.40% C.80% D.90%
表示平衡时，丙烯的体积分数(φ)与温度(T)、w的关系，图乙表示正、逆反应的平衡常数与温度的关系。则下列说法错误的是 A.图甲中w2＞1B.图乙中，A线表示逆反应的平衡常数C.温度为T1、w＝2时，Cl2的转化率为50%D.若在恒容绝热装置中进行上述反应，达到 平衡时，装置内的气体压强增大
5.加热N2O5依次发生的分解反应为①N2O5(g) N2O3(g)＋O2(g),②N2O3(g) N2O(g)＋O2(g)。在容积为2 L的密闭容器中充入8 ml N2O5，加热到t ℃，达到平衡状态后O2为9 ml，N2O3为3.4 ml。则t ℃时反应①的平衡常数为A.10.7 B.8.5C.9.6 D.10.2
6.温度恒定的条件下，在2 L容积不变的密闭容器中，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。开始充入4 ml的SO2和2 ml的O2,10 s后达到平衡状态时c(SO3)＝0.5 ml·L－1，下列说法不正确的是A.v(SO2)∶v(O2)＝2∶1B.10 s内，v(SO3)＝0.05 ml·L－1·s－1C.SO2的平衡转化率为25%D.平衡时容器内的压强是反应前的
7.在一个容积为2 L的密闭容器中，加入0.8 ml A2气体和0.6 ml B2气体，一定条件下发生反应：A2(g)＋B2(g) 2AB(g)　ΔH<0，反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示，下列说法不正确的是A.图中a点的值为0.15B.该反应的平衡常数K＝0.03C.温度升高，平衡常数K减小D.平衡时A2的转化率为62.5%
8.某固定容积的密闭容器中发生反应C(s)＋CO2(g) 2CO(g)。现向该容器内充入1.0 ml·L－1的CO2，反应过程中气体体积分数随时间的变化情况如图所示。下列说法错误的是A.t1 min时，CO2的转化率为25.0%B.t2 min时，该反应体系未处于平衡状态C.t3 min时，向该容器中再充入CO2和CO各1.0 ml·L－1， 平衡正向移动D.t3 min时，该反应的Kp＝24.0p总[气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数]
9.某温度下，在2 L恒容密闭容器中加入一定量A，发生反应：2A(g) 2B(g)＋C(g)　ΔH＝＋a(a>0)kJ·ml－1。反应过程中B、A的浓度比与时间t有如图所示关系，若测得第15 min时，c(C)＝0.8 ml·L－1。下列结论错误的是A.该温度下此反应的平衡常数为3.2B.A的初始物质的量为4.8 mlC.反应达到平衡时，A的转化率约为66.7%D.反应达到平衡时，吸收的热量为0.8a kJ
10.(2022·长春模拟)固体碘化铵置于密闭容器中，加热至一定温度后保持温度不变，容器中发生反应：①NH4I(s) NH3(g)＋HI(g)、②2HI(g) H2(g)＋I2(g)，测得平衡时c(I2)＝0.5 ml·L－1，反应①的平衡常数为20，则下列结论不正确的是A.平衡时c(NH3)＝5 ml·L－1B.平衡时HI分解率为20%C.混合气体的平均摩尔质量不再发生变化不可以作为判断该反应达到平衡状态的标志D.平衡后缩小容器容积，NH4I的物质的量增加，I2的物质的量不变
11.N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可发生如下反应：2N2O5(g) 4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＞0。T1温度时，向密闭容器中通入N2O5气体，部分实验数据见下表，下列说法正确的是A.500 s内NO2的生成速率为 3.00×10－3 ml·L－1·s－1B.T1温度下该反应平衡时N2O5的转化率为50%C.达平衡后其他条件不变，将容器体积压缩到原来的D.T1温度下的平衡常数为K1，T2温度下的平衡常数为K2，若T1>T2，则K112.乙烯气相直接水合反应制备乙醇：C2H4(g)＋H2O(g) C2H5OH(g)　ΔH。乙烯的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下[起始时，n(H2O)＝n(C2H4)＝1 ml；a点容器体积为1 L]。下列分析不正确的是A.乙烯气相直接水合反应的ΔH＜0B.图中a点对应的平衡常数K＝C.图中压强的大小关系为p1＞p2＞p3D.达到平衡状态a、b所需要的时间：a＞b
13.(1)对于反应：2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－24 kJ·ml－1，在T ℃时，向体积不变的密闭容器中投入一定量CH3OH气体，气体混合物中CH3OCH3的物质的量分数φ(CH3OCH3)与反应时间t的关系如表所示：
30 min时，CH3OH的转化率为_____；根据表中数据，T ℃时，该反应的平衡常数为_____。
(2)在恒容密闭容器中，加入足量的MS2和O2，仅发生反应：2MS2(s)＋7O2(g) 2MO3(s)＋4SO2(g)　ΔH。测得氧气的平衡转化率与起始压强、温度的关系如图所示：①p1、p2、p3的大小关系：____________。
②若初始时通入7.0 ml O2，p2为7.0 kPa，则A点平衡常数Kp＝__________(用气体平衡分压代替气体平衡浓度计算，分压＝总压×气体的物质的量分数，写出计算式即可)。
14.某研究性学习小组研究了汽车尾气中的NO与CO的反应和某工业废气中的NO2与SO2的反应。回答下列问题：(1)一定温度下，向某容积为1 L的密闭容器中通入a ml NO、b ml CO，控制一定的条件使其发生反应：2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)　ΔH<0。测得NO的平衡转化率与温度、投料比X(X＝ )的关系如图甲所示。则T1___(填“>”或“<”)T2；若X1＝0.8、a＝2，反应开始至达到平衡(对应A点)所用的时间是2 min，则反应发生的2 min内N2的平均反应速率v(N2)＝_________________，A点对应的平衡常数K＝_____(保留3位有效数字)。
0.4 ml·L－1·min－1
(2)在固定体积的密闭容器中发生反应：NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)ΔH＝－41.8 kJ·ml－1使用某种催化剂，改变 的值进行多组实验(各组实验的温度可能相同，也可能不同)，测定NO2的平衡转化率。部分实验结果如图乙所示。①如果要将图乙中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，应采取的措施是_________。
②若A点对应实验中，SO2的起始浓度为c0 ml·L－1，经过t min达到平衡状态，该时段NO2的平均反应速率v(NO2)＝____ml·L－1·min－1。
③若图乙中C、D两点对应的实验温度分别为TC和TD，通过计算判断TC____(填“>”“＝”或“<”)TD。
15.煤和甲烷既是重要的常用燃料，又是重要的化工原料。根据题意，回答下列问题：Ⅰ.煤制天然气过程中，存在多种化学反应，其中在煤气化装置中发生反应①C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋135 kJ·ml－1，而在水气变换装置中发生反应②CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41 kJ·ml－1。(1)煤气化前，需要通入一定量的氧气与碳发生燃烧反应，
请利用平衡移动原理说明通入氧气的作用：____________________________________________________________________________。
氧气与碳发生燃烧反应放热，放出的热被可逆反应①吸收利用，促进反应正向移动
得到CO与H2的物质的量之比为1∶3，则反应②所对应的温度是____(填“T1”“T2”或“T3”)。
(3)通过计算机模拟甲烷—水蒸气重整实验测得，在操作压强为0.1 MPa、水碳比 为1.0、温度为900 ℃，反应达到平衡时，H2的物质的量分数为0.6。已知该反应的速率方程v＝k·p(CH4)·p－1(H2)，式中k为速率常数，p为气体分压(气体分压＝总压×气
体物质的量分数)，则此时该反应速率v＝____(用含k的式子表示)；900 ℃时，该反应的压强平衡常数Kp＝________________(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
4.32×10－2 MPa2
Ⅱ.甲烷重整技术主要是利用甲烷和其他原料来制备合成气(CO和H2的混合气体)。现在常见的重整技术有甲烷—二氧化碳重整、甲烷—水蒸气重整，其反应分别为CH4(g)＋3CO2(g) 2H2O(g)＋4CO(g)、CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)。