鲁科版高中化学选择性必修第一册第2章第4节第2课时有关化学平衡的计算能力课课件

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第2课时　有关化学平衡的计算(能力课)第2章　化学反应的方向、限度与速率第4节　化学反应条件的优化——工业合成氨通过化学平衡常数、转化率、产率、平衡浓度等的计算的练习，形成化学平衡有关计算的思维模型。1．平衡常数的计算步骤(1)写出有关可逆反应的化学方程式，写出平衡常数表达式。(2)利用“三段式”，确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度。(3)将平衡浓度代入平衡常数表达式。 1．有关化学平衡的计算，可采用“三段式”法求解所谓“三段式”就是“初始”“转化”“平衡”三个阶段。在解题时，给每一种反应物或反应产物填上或计算出这三个阶段的物质的量或物质的量浓度。未知的量可设为未知数，最后根据题目要求列出方程求解。探究要点　典例导航2．主要计算类型(1)化学平衡常数的有关计算。(2)转化率的有关计算。(3)反应中某组分的量的计算。3．温度和压强对转化率(α)的影响温度或压强改变后，若引起平衡向正反应方向移动，则反应物的转化率一定增大，反之，则转化率减小。4．改变反应物用量对转化率(α)的影响(1)反应物不止一种时，如mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)。①只增大一种反应物的浓度，该物质本身转化率减小，其他反应物转化率增大。如增大c(A)，则平衡正向移动，α(A)减小，α(B)增大。②若同等比例同倍数增大c(A)、c(B)，其影响结果相当于增大压强，当m＋n＝p＋q时，α(A)、α(B)不变；当m＋n＞p＋q时，α(A)、α(B)增大；当m＋n＜p＋q时，α(A)、α(B)减小。(2)反应物只有一种时，如aA(g)⥫⥬bB(g)＋cC(g)，增大c(A)，其影响结果相当于增大压强，当a＝b＋c时，α(A)不变；当a＞b＋c时，α(A)增大；当a＜b＋c时，α(A)减小。【例题】　将0.050 mol SO2(g)和0.030 mol O2(g)放入容积为1 L的密闭容器中，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)。在一定条件下达到平衡，测得c平(SO2)＝0.040 mol·L-1。(1)该条件下的平衡常数为__________________。(2)SO2的平衡转化率为________。(3)相同条件下，再向容器中加入0.050 mol SO2(g)和 0.030 mol O2(g)，到达新的平衡时，SO2的平衡转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。2.5( mol·L-1)-120%　增大 1．(双选)将1 mol M和2 mol N置于体积为2 L 的恒容密闭容器中，发生反应：M(s)＋2N(g)⥫⥬P(g)＋Q(g)　ΔH。反应过程中测得P的体积分数在不同温度下随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是(　　)A．若X、Y两点的平衡常数分别为K1、K2，则K1>K2B．温度为T1时，N的平衡转化率为80%，平衡常数K＝4C．无论温度为T1还是T2，当容器中气体密度或压强不变时，反应达平衡状态D．降低温度、增大压强、及时分离出产物均有利于提高反应物的平衡转化率√√  变小(2)在上图A点对应的温度下，向某刚性密闭容器中加入足量焦炭和一定量水蒸气，同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，已知起始时容器内压强为80 kPa，10分钟后体系达到平衡状态，容器内压强变为100 kPa。平衡时CO的分压p(CO)＝____kPa，平衡时水蒸气的转化率为_____%。840 　　　　　C(s)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋H2(g)起始/kPa 　　 80 　　　 0 0转化/kPa 　 x 　　　 x x平衡/kPa 　　 80－x 　 x x　　　　　CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g)起始/kPa x 80－x 0 x转化/kPa y y y y平衡/kPa x－y 80－x－y y x＋y 1．(双选)在300 mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：Ni(s)＋4CO(g)⥫⥬Ni(CO)4(g)，已知该反应平衡常数(K)与温度的关系如表：5知能反馈　随堂评估243题号1下列说法不正确的是(　　)A．上述生成Ni(CO)4(g)的反应为放热反应B．在25 ℃时，反应Ni(CO)4(g)⥫⥬Ni(s)＋4CO(g) 的平衡常数为0.5 mol3·L-3C．在80 ℃时，测得某时刻Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 mol·L-1，则此时v正>v逆D．在80 ℃达到平衡时，测得n(CO)＝0.3 mol，则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L-15243题号1√√ 5243题号12．在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是(　　)523题号14A．反应2NO(g)＋O2(g)⥫⥬2NO2(g)的ΔH>0B．图中X点所示条件下，延长反应时间不能提高NO的转化率C．图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO的转化率D．380 ℃下，c起始(O2)＝5.0×10-4 mol·L-1，NO的平衡转化率为50%，则平衡常数K>2 000523题号14√ 523题号143．(双选)向容积为2 L的真空密闭容器中加入活性炭(足量)和NO，发生反应C(s)＋2NO(g)⥫⥬N2(g)＋CO2(g)　ΔH>0，NO物质的量变化如表所示，反应在T1 ℃、T2 ℃下分别达到平衡时容器的总压强分别为p1kPa、p2kPa(用平衡分压代替平衡浓度也可求出平衡常数Kp，某组分分压＝总压×该组分物质的量分数)。523题号41 523题号41√√ 523题号41 523题号41 5243题号125%不变(3)温度不变的条件下向该平衡体系中再充入1 mol CO2和1 mol H2，则达到平衡时CO2的物质的量分数为________。(4)若在相同条件下，向容器中充入1 mol CO2、1 mol H2和1 mol H2O，则达到平衡时，混合物中CO2的物质的量分数可能是下列各值中的________(填字母)。A．16.67%　　　B．22.2%　　C．33.3% 　　D．36.8%5243题号125%B 5243题号1 5243题号1 5243题号1 5243题号15．将H2、NO、O2按体积比3∶2∶1充入恒温恒压(200 ℃、100 kPa)容器中，发生反应：4H2(g)＋2NO(g)＋O2(g)⥫⥬N2(g)＋4H2O(g)，平衡时，N2的体积分数为0.1。NO的平衡转化率为________，平衡常数Kp＝____________(kPa)-2(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。243题号1550%0.04(kPa)-2[解析]　将H2、NO、O2按体积比3∶2∶1充入恒温恒压(200 ℃、100 kPa)容器中，发生反应：4H2(g)＋2NO(g)＋O2(g)⥫⥬N2(g)＋4H2O(g)；设生成N2 x mol，H2、NO、O2起始量分别为3 mol、2 mol、1 mol，则　　　　　4H2(g)＋2NO(g)＋O2(g)⥫⥬N2(g)＋4H2O(g)起始/mol 3 　 　2 　 1 　 0 　 0转化/mol 4x 　 2x 　 x 　 x 　 4x平衡/mol 3－4x 2－2x 1－x x 　 4x243题号15 243题号15一、选择题(每小题只有一个选项符合题目要求)1．已知合成氨反应N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol-1，在恒温恒容的密闭容器中通入2 mol N2和6 mol H2，达到平衡时放出热量73.6 kJ，则N2的转化率为(　　)A．40%　　　B．80%　　　C．30% 　　　D．60%课时分层作业(十七)　有关化学平衡的计算题号13524687910√1112 题号1352468791011122．一定条件下，将一定量的A、B的混合气体充入密闭容器中发生下列反应：2A(g)＋2B(g)⥫⥬C(g)＋D(g)　ΔH>0。当由M平衡点到N平衡点过程中，温度与对应变化及M点、N点平衡混合气体中某些气体的物质的量如图所示。则M点平衡到N点平衡过程中B的转化率是(　　)题号13524687910√1112A．24%　　 B．30%　　C．60%　　 D．48% 题号1352468791011123．100 ℃时，把0.5 mol N2O4通入容积为5 L的真空密闭容器中，立即出现红棕色。反应进行到2s时，NO2的浓度为0.02 mol·L-1。60 s时，反应已达到平衡状态，此时容器内的压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是(　　)A．0～2s内用N2O4表示的反应速率为0.01 mol·L-1·s-1B．在2s时容器内的压强为开始时的1.1倍C．平衡时，n(N2O4)＝0.25 molD．平衡时，N2O4的转化率为40%题号13524687910√1112B　[N2O4和NO2之间存在转化关系：　　　　　　　　　N2O4(g)⥫⥬2NO2(g)起始物质的量/mol 0.5 　　 　 0转化物质的量/mol 0.05 　　 　0.02×52s时物质的量/mol 0.5－0.05 0.02×5题号135246879101112 题号1352468791011124．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2 L密闭容器中充入6 mol N2O5，加热到t ℃，达到平衡状态后O2为8 mol，N2O3为3.2 mol。则t ℃时反应①的平衡常数为(　　)A．10.7 mol·L-1　　 B．8.5 mol·L-1C．32 mol·L-1 D．64 mol·L-1题号13524687910√1112 题号135246879101112 题号135246879101112A．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 K、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题号135246879101112√ 题号135246879101112二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题目要求)6．在硫酸的工业生产中，通过下列反应使SO2转化为SO3：2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)。一定温度下，在甲、乙、丙、丁四个容积均为2 L的恒容密闭容器中投入SO2(g)、O2(g)和SO3(g)，其相关数据如表所示。下列判断正确的是(　　)题号135246879101112A．平衡时，α1＞α2B．平衡时，c平(SO2，丙)＝2c平(SO2，甲)C．平衡时，c＜dD．该温度下，平衡常数为400 mol-1·L题号135246879101112√D　[丙相当于在乙的基础上增加了氧气的量，平衡正向移动，二氧化硫的转化率增大，A错误；丙中的投料是甲中的二倍，相当于在甲的基础上加压，则平衡正向移动，故平衡时，c平(SO2，丙)<2c平(SO2，甲)，B错误；开始时，将丁中的SO3完全转化为SO2，O2时，n(SO2)＝(0.4＋0.4)mol＝0.8 mol，n(O2)＝(0.28＋0.2)mol＝0.48 mol，所以丙、丁为等效平衡，平衡时SO3含量相等，c＝d，C错误；甲中，n(SO2)＝0.4 mol，n(O2)＝0.24 mol，SO2的平衡转化率为80%，则可建立下列三段式：题号135246879101112 题号1352468791011127．甲、乙均为 1 L的恒容密闭容器，向甲中充入1 mol CH4和1 mol CO2，乙中充入1 mol CH4和 n mol CO2，在催化剂存在下发生反应：CH4(g)＋CO2(g)⥫⥬2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4的平衡转化率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)题号135246879101112A．该反应的正反应是放热反应B．773 K时，该反应的平衡常数小于12.96( mol·L-1)2C．H2的体积分数：φ(b)＞φ(c)D．873 K时，向甲平衡体系投入高效催化剂能提高CH4的平衡转化率√8．将一定量氨基甲酸铵(NH2COONH4)加入密闭容器中，发生反应NH2COONH4(s) ⥫⥬2NH3(g)＋CO2(g)。该反应的平衡常数的值的负对数(－lgK)随温度(T)的变化曲线如图所示，下列说法错误的是(　　)题号13524687910√1112A．C点对应状态的平衡常数的值为10-3.638B．v正(NH3)＝2v逆(CO2)时，反应达平衡状态C．NH3的体积分数不变时，该反应一定达到平衡状态D．30 ℃时，B点对应状态的v(正)>v(逆)√CD　[A项，C点对应平衡常数的值的负对数(－lg K)＝3.638，该点对应状态的平衡常数的值为10-3.638，正确；B项，v正(NH3)＝2v逆(CO2)时反应达平衡状态，正确；C项，体系中两种气体的物质的量之比始终不变，所以NH3的体积分数不变时，该反应不一定达到平衡状态，错误；D项，30 ℃时，B点未平衡，最终要达平衡状态，平衡常数的值的负对数要变大，此时的－lgQ<－lgK，Q>K，因此B点对应状态的v(正)”“<”或“＝”)0。②在p压强条件下，M点时容器内NO的体积分数为________。③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)。题号135246879101112<　40%　  题号135246879101112 题号13524687910111212．T ℃时，在恒容密闭容器中通入CH3OCH3，发生反应CH3OCH3(g)⥫⥬ CO(g)＋H2(g)＋CH4(g)，测得容器内初始压强为40 kPa，反应过程中反应速率[v(CH3OCH3)]、时间(t)与CH3OCH3分压[p(CH3OCH3)]的关系如图所示。题号135246879101112(1)t＝400 s时，CH3OCH3的转化率α＝________%。(2)反应速率满足v(CH3OCH3)＝kpn(CH3OCH3)，k＝_________s-1，400 s时v(CH3OCH3)＝__________ kPa·s-1。(3)达到平衡时，测得体系的总压强p总＝100 kPa，则该反应的平衡常数Kp＝_______________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。题号13524687910111212.54.4×10-41.54×10-22.7×103 kPa2 题号135246879101112 题号135246879101112