55化學(xué)平衡常數(shù)、平衡轉(zhuǎn)化率的計算及應(yīng)用.docx

化學(xué)平衡常數(shù)、平衡轉(zhuǎn)化率的計算及應(yīng)用題型一“三段式”計算平衡常數(shù)及平衡轉(zhuǎn)化率1(2019煙臺調(diào)研)一定溫度下有可逆反應(yīng)：A(g)2B(g) 2C(g)D(g)。現(xiàn)將5 mol A和10 mol B加入體積為2 L的密閉容器中，反應(yīng)至10 min時改變某一條件，C的物質(zhì)的量濃度隨時間變化關(guān)系如圖所示。下列有關(guān)說法中正確的是()A在05 min內(nèi)，正反應(yīng)速率逐漸增大B反應(yīng)從起始至5 min時，B的轉(zhuǎn)化率為50%C5 min時的平衡常數(shù)與10 min時的平衡常數(shù)不相等D第15 min時，B的體積分?jǐn)?shù)為25%2(2018福建高三三模)如圖，甲容器有一個移動活塞，能使容器保持恒壓。起始時向甲中充入 2 mol SO2、1 mol O2，向乙中充入4 mol SO2、2 mol O2。甲、乙的體積都為1 L(連通管體積忽略不計)。保持相同溫度和催化劑存在的條件下，關(guān)閉活塞K，使兩容器中各自發(fā)生下述反應(yīng)：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)。達平衡時，甲的體積為0.8 L。下列說法正確的是()A乙容器中SO2的轉(zhuǎn)化率小于60%B平衡時SO3的體積分?jǐn)?shù)：甲乙C打開K后一段時間，再次達到平衡，甲的體積為1.4 LD平衡后向甲中再充入2 mol SO2、1 mol O2和3 mol SO3，平衡向正反應(yīng)方向移動3將4 mol CO(g)和a mol H2(g)混合于容積為4 L的恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：CO(g)2H2(g) CH3OH(g),10 min后反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，測得H2為0.5 molL1。經(jīng)測定v(H2)0.1 molL1min1。下列說法正確的是()A平衡常數(shù)K2 BH2起始投入量為a6CCO的平衡轉(zhuǎn)化率為66.7% D平衡時c(CH3OH)0.4 molL1題型二化學(xué)平衡常數(shù)及平衡轉(zhuǎn)化率的綜合應(yīng)用4(2018太原診斷)合成氨工業(yè)涉及固體燃料的氣化，需要研究CO2與CO之間的轉(zhuǎn)化。為了弄清其規(guī)律，讓一定量的CO2與足量碳在體積可變的密閉容器中反應(yīng)C(s)CO2(g) 2CO(g)H，測得壓強、溫度對CO、CO2的平衡組成的影響如圖所示：回答下列問題：(1)p1、p2、p3的大小關(guān)系是_，欲提高C與CO2反應(yīng)中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)采取的措施為_。圖中a、b、c三點對應(yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系是_。(2)900 、1.013 MPa時，1 mol CO2與足量碳反應(yīng)達平衡后容器的體積為V，CO2的轉(zhuǎn)化率為_，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K_。(3)將(2)中平衡體系溫度降至640 ，壓強降至0.101 3 MPa，重新達到平衡后CO2的體積分?jǐn)?shù)為50%。條件改變時，正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率如何變化？_，二者之間有何關(guān)系？_。5(2018廣東佛山質(zhì)檢)甲醇水蒸氣重整制氫(SRM)系統(tǒng)簡單，產(chǎn)物中H2含量高、CO含量低(CO會損壞燃料電池的交換膜)，是電動汽車氫氧燃料電池理想的氫源。反應(yīng)如下：反應(yīng)(主)：CH3OH(g)H2O(g) CO2(g)3H2(g) H149 kJmol1反應(yīng)(副)：H2(g)CO2(g) CO(g)H2O(g)H241 kJmol1溫度高于300 則會同時發(fā)生反應(yīng)：CH3OH(g) CO(g)2H2(g)H3(1)計算反應(yīng)的H3_。(2)反應(yīng)能夠自發(fā)進行的原因是_，升溫有利于提高CH3OH轉(zhuǎn)化率，但也存在一個明顯的缺點是_。(3)如圖為某催化劑條件下，CH3OH轉(zhuǎn)化率、CO生成率與溫度的變化關(guān)系。隨著溫度的升高，CO的實際反應(yīng)生成率沒有不斷接近平衡狀態(tài)生成率的原因是_(填字母)。A反應(yīng)逆向移動 B部分CO轉(zhuǎn)化為CH3OHC催化劑對反應(yīng)的選擇性低 D催化劑對反應(yīng)的選擇性低隨著溫度的升高，CH3OH實際反應(yīng)轉(zhuǎn)化率不斷接近平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)化率的原因是_寫出一條能提高CH3OH實際反應(yīng)轉(zhuǎn)化率而降低CO生成率的措施_。(4)250 ，一定壓強和催化劑條件下，1.00 mol CH3OH和1.32 mol H2O充分反應(yīng)(已知此條件下可忽略反應(yīng))，平衡時測得H2為2.70 mol，CO為0.030 mol，試求反應(yīng)中CH3OH的轉(zhuǎn)化率為_，反應(yīng)的平衡常數(shù)為_(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)?；瘜W(xué)平衡常數(shù)、平衡轉(zhuǎn)化率的計算及應(yīng)用 答案精析1B2.C3B用三段式法計算：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)起始物質(zhì)的量/mol 4 a 0轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量/mol x 2x x平衡物質(zhì)的量/mol 4x a2x x2x mol0.1 molL1min110 min4 L4 mol，x2，a2x0.54，a6。平衡時，c(CO)0.5 molL1，c(H2)0.5 molL1，c(CH3OH)0.5 molL1。平衡常數(shù)K4，A項錯誤；經(jīng)上述計算，B項正確；CO的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，C項錯誤；平衡時c(CH3OH)0.5 molL1，D項錯誤。4(1)p1p2p3升高溫度、減小壓強KaKbKc(2)66.7%(3)正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率均減小v正v逆解析(1)該反應(yīng)是正反應(yīng)體積增大的可逆反應(yīng)，增大壓強CO的含量降低，根據(jù)圖像可知在溫度相等時p1對應(yīng)的CO含量最高，則p1、p2、p3的大小關(guān)系是p1p2p3。升高溫度CO含量升高，說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以欲提高C與CO2反應(yīng)中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)采取的措施為升高溫度、減小壓強。平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，升高溫度平衡右移，平衡常數(shù)增大，則圖中a、b、c三點對應(yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系是KaKbKc。(2)900 、1.013 MPa時CO的含量是80%，則C(s)CO2(g)2CO(g)起始量/mol10轉(zhuǎn)化量/molx2x平衡量/mol1x2x因此0.8解得x則CO2的轉(zhuǎn)化率為100%66.7%。反應(yīng)的平衡常數(shù)K。(3)降低溫度，正、逆反應(yīng)速率均減小，CO2體積分?jǐn)?shù)增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動，則v正v逆。5(1)90 kJmol1(2)反應(yīng)為熵增加的反應(yīng)CO含量升高，破壞燃料電池的交換膜(3)C升溫，反應(yīng)速率加快加入水蒸氣(或加入更合適的催化劑)(4)91%5.6103解析(1)反應(yīng)加上反應(yīng)得到：CH3OH(g)CO(g)2H2(g)H390 kJmol1。(2)反應(yīng)自發(fā)進行的要求是GHTS0，此反應(yīng)的H0，所以反應(yīng)自發(fā)進行的原因是S0，即反應(yīng)為熵增反應(yīng)；升溫會促進反應(yīng)的發(fā)生，提高CO的含量，而CO會破壞該電池的交換膜。(3)隨著反應(yīng)溫度的升高，速率加快，但是CO的生成率并沒有接近反應(yīng)的平衡態(tài)，說明該反應(yīng)使用的催化劑對于反應(yīng)選擇性低，C項正確、D項錯誤；三個反應(yīng)都吸熱，所以升溫都正向移動，不會促進CO轉(zhuǎn)化為甲醇，A、B項錯誤。由的敘述可以得到答案：升溫，反應(yīng)速率加快。加入水蒸氣，可以提高甲醇的轉(zhuǎn)化率，同時使反應(yīng)的平衡向逆反應(yīng)方向移動，從而降低了CO的生成率；加入更合適的催化劑，最好只催化反應(yīng)，不催化反應(yīng)，也能達到目的。(4)達平衡時CO為0.03 0 mol，根據(jù)反應(yīng)得到參與反應(yīng)的氫氣為0.03 0 mol，所以反應(yīng)生成的氫氣為2.73 mol(平衡剩余氫氣2.70 mol)，根據(jù)反應(yīng)，消耗的甲醇為0.91