化学平衡常数及转化率的计算专题讲解

不变，所以c(CO2)不变。

注意 浓度、压强引起化学平衡发生移动时，平衡常数不变，只有温度变化引起的化学平衡移动，平衡常数才发生变化。

5．(2017·山西八校联考)将一定量的SO2(g)和O2(g)分别通入体积为2 L的恒容密闭容器中，在不同温度下进行反应，得到如下表中的两组数据：

实验 编号 1 2

下列说法中不正确的是( ) A．x＝2.4

B．T1、T2的关系：T1＞T2 C．K1、K2的关系：K2＞K1

D．实验1在前6 min的反应速率v(SO2)＝0.2 mol·L1·min1

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温度/℃ 平衡常数 起始量/mol SO2 O2 2 2 平衡量 /mol SO2 x 0.4 O2 0.8 y 达到平衡所需时间/min 6 t T1 T2 K1 K2 4 4 答案 A

解析 根据题中信息可列“三段式”： 2SO2(g)＋O2(g)n(起始)/mol 4 2 n(转化)/mol 4－x 2－0.8 n(平衡)/mol x 0.8 (4－x)∶(2－0.8)＝2∶1 解得：x＝1.6 同理，解得y＝0.2， 由于2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)是放热反应，温度越高，反应正向进行的程度越小，根据x，

2SO3(g)

4 mol－1.6 moly可以判断出T1＞T2，K1＜K2。实验1在前6 min的反应速率v(SO2)＝＝

2 L×6 min0.2 mol·L1·min1，故本题选A。

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题组三 化学平衡常数的应用

6．(2018·合肥高三模拟)在体积为1 L的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)

CO(g)＋H2O(g)，化学平衡常数K与温度T的关系如下表：

T/℃ 700 800 850 1 000 1 200 K

回答下列问题：

0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 (1)升高温度，化学平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。

(2)若某温度下，平衡浓度符合下列关系：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，此时的温度为________；在此温度下，若该容器中含有1 mol CO2、1.2 mol H2、0.75 mol CO、1.5 mol H2O，则此时反应所处的状态为__________(填“向正反应方向进行中”“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”)。

答案 (1)正反应 (2)850 ℃ 向正反应方向进行中

解析 (1)由表格数据，可知随着温度升高，平衡常数增大，说明化学平衡向正反应方向移动；(2)c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，则计算出K＝1.0，即此时温度为850 ℃，此温度下c?CO?·c?H2O?0.75×1.5

＝<1.0，故反应向正反应方向进行中。

c?CO2?·c?H2?1×1.2

1．温度变化与化学平衡常数变化不一定对应。若正反应为吸热反应，升温，K增大，降温，K减小；若正反应为放热反应，则相反。

2．Q与K的表达式相同，但代入的浓度不同。K的表达式中各物质浓度为平衡浓度，而Q中为任意时刻物质的浓度。

考点二 有关化学平衡常数的计算

1．一个模式——“三段式” 如mA(g)＋nB(g)

1

pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L1、b mol·L

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，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L1。

pC(g)＋qD(g)

mA(g)＋nB(g)

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c始/mol·L1 a b 0 0 c转/mol·L1 mx nx px qx

－

c平/mol·L1 a－mx b－nx px qx

－

?px?p·?qx?qK＝。

?a－mx?m·?b－nx?n2．明确三个量的关系

(1)三个量：即起始量、变化量、平衡量。

(2)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各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。 3．掌握四个公式

n?转化?c?转化?

(1)反应物的转化率＝×100%＝×100%。

n?起始?c?起始?

(2)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。 实际产量

产率＝×100%。

理论产量

平衡量

(3)平衡时混合物组分的百分含量＝×100%。

平衡时各物质的总量某组分的物质的量

(4)某组分的体积分数＝×100%。

混合气体总的物质的量

将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①NH4I(s)②2HI(g)

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NH3(g)＋HI(g)，

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H2(g)＋I2(g)。达到平衡时：c(H2)＝0.5 mol·L1，c(HI)＝4 mol·L1，则此温度下

反应①的平衡常数为___________________________________________________________。 答案 20

解析 由平衡时H2的浓度，可求得反应②分解消耗HI的浓度，c分解(HI)＝0.5 mol·L1×2＝1

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mol·L1，故①式生成c(HI)＝c平衡(HI)＋c分解(HI)＝4 mol·L1＋1 mol·L1＝5 mol·L1，则c平衡

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－

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(NH3)＝5 mol·L1，根据平衡常数表达式K＝c平衡(NH3)·c平衡(HI)＝5×4＝20。

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这是一道比较经典的“易错”题，极易错填成25。原因是将①式生成的c(HI)＝5 mol·L

－

－1

代

入公式中进行求算，而未带入平衡时HI的浓度(4 mol·L1)。计算平衡常数时，应严格按照平衡常数的定义进行求算，代入的一定是物质的平衡浓度。

题组一 化学平衡常数的单纯计算

1．(2018·南宁二中月考)在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)

2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。

回答下列问题：

(1)反应的ΔH________(填“大于”或“小于”)0；100 ℃时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。反应的平衡常数K1为________。

(2)100 ℃时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.002 0 mol·L1·s1的平均速率降低，

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经10 s又达到平衡。

①T________(填“大于”或“小于”)100 ℃，判断理由是_____________________________。 ②列式计算温度T时反应的平衡常数K2_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)大于 0.36

(2)①大于 正反应吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高

②平衡时，c(NO2)＝0.002 0 mol·L1·s1×10 s×2＋0.120 mol·L1＝0.160 mol·L1

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?0.160?2c(N2O4)＝0.040 mol·L－0.002 0 mol·L·s×10 s＝0.020 mol·L K2＝＝1.28

0.020

－1

－1

－1

－1

解析 (1)升温，颜色变深，NO2增多，即平衡右移，所以正反应吸热，即ΔH＞0。由题中图像可知平衡时NO2和N2O4的浓度，将数据代入平衡常数表达式计算即可。

(2)①由题意可知，改变温度使N2O4的浓度降低，即平衡正向移动，则应是升高温度，T大于100 ℃；②根据速率和时间，求出减少的N2O4的浓度为0.020 mol·L1，则平衡时N2O4的浓

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度为0.020 mol·L1，NO2的浓度为0.160 mol·L1，由平衡常数表达式可得K2的值。

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题组二 化学平衡常数与转化率相结合计算

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 mol，平衡后CO的物质的量为8 mol。下列说法正确的是( ) A．升高温度，H2S浓度增加，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 mol D．CO的平衡转化率为80% 答案 C