鲁科版 (2019)选择性必修1微项目 探讨如何利用工业废气中的二氧化碳合成甲醇——化学反应选择与反应条件优化学案设计

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微专题5　有关化学平衡的计算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。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。5．产物的产率＝×100%(产物的量包括物质的量、质量、气体体积、浓度)。【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)平衡时SO2的平衡转化率是________。(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”)。[思维模板]　信息提取形成思路①已知反应物的物质的量及容器的体积可以计算反应物的初始浓度根据反应物的物质的量及容器的体积计算反应物的初始浓度；根据二氧化硫的平衡浓度可以计算出其转化浓度。然后根据三段式解法便可进行所有计算②已知二氧化硫的平衡浓度可以计算出其转化浓度[解析]　(1)　　　　2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　　c始/(mol·L－1)        0.050   0.030     0Δc/(mol·L－1)        0.010   0.005    0.010c平/(mol·L－1)        0.040   0.025    0.010所以，平衡常数K＝( mol·L－1)－1＝2.5 (mol·L－1)－1。(2)平衡时SO2的平衡转化率：×100%＝20%。(3)相同条件下，再向容器中加入0.050 mol SO2(g)和0.030 mol O2(g)，平衡向正反应方向移动，且压强增大促进正反应方向的进行，故SO2的平衡转化率将增大。[答案]　(1)2.5( mol·L－1)－1　(2)20%　(3)增大1．高炉炼铁过程中发生反应：Fe2O3(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)，已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表：温度/℃1 0001 1501 300平衡常数4.03.73.5下列说法正确的是(　　)A．ΔH＞0B．1 000 ℃时，在固定容积的密闭容器中，某时刻测得上述体系中，CO、CO2的物质的量分别为0.5 mol、1.8 mol，此时反应向正反应方向进行C．其他条件不变，向平衡体系中充入CO2气体，K减小D．其他条件不变，升高温度，可以提高CO的平衡转化率B　[根据表格提供的信息可知，温度升高，K减小，则正反应为放热反应，ΔH＜0，A项错误；根据化学方程式可得Q＝＝3.6＜K＝4.0，此时反应向正反应方向进行，B项正确；K与温度有关，温度不变，K不变，C项错误；根据上述分析，正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡转化率降低，D项错误。]2．温度为T时，向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5，发生反应PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)，经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表，下列说法正确的是(　　)t/s050150250350n(PCl3)/mol00.160.190.200.20A．相同温度下，初始时向容器中充入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2，达到平衡时，c平(PCl5)>0.4 mol·L－1B．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c平(PCl3)＝0.11 mol·L－1，则反应的ΔH<0C．反应在前50 s的平均速率为v(PCl3)＝0.003 2 mol·L－1·s－1D．相同温度下，初始时向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%A　[根据表格所给数据可知，向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5，反应达到平衡状态时，c平(PCl5)＝＝0.4 mol·L－1，相同温度下，初始时向容器中充入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2，相当于在原平衡基础上，增大反应产物的浓度，平衡逆向移动，所以c平(PCl5)＞0.4 mol·L－1，A项正确；未升高温度时平衡浓度为c平(PCl3)＝＝0.10 mol·L－1，升高温度后，PCl3浓度增大，则平衡正向移动，因此该反应的正反应为吸热反应，即ΔH＞0，B项错误；反应在前50 s的平均速率为v(PCl3)＝＝0.001 6 mol·L－1·s－1，C项错误；相同温度下，起始时向容器中充入1.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2，则与原平衡是等效的，所以达到平衡时，PCl3的转化率为80%，但如果相同温度下，起始时向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2，则相当于增大压强，平衡向生成PCl5的方向移动，因此达到平衡时，PCl3的转化率大于80%，D项错误。]3．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)NH3(g)＋HI(g)；②2HI(g)H2(g)＋I2(g)。达到平衡时，c平(H2)＝0.5 mol·L－1，c平(HI)＝4 mol·L－1，则此温度下反应①的平衡常数(mol2·L－2)为(　　)A．9 B．16　　　C．20　 D．25C　[由H2和HI的平衡浓度可推算出①反应生成的HI和NH3的浓度都为0.5 mol·L－1×2＋4 mol·L－1＝5 mol·L－1，由于NH3没有转化，其平衡浓度仍为5 mol·L－1，而HI的平衡浓度由题意可知为4 mol·L－1，则①的平衡常数K1＝c平(NH3)·c平(HI)＝5×4 (mol2·L－2)＝20 (mol2·L－2)。]4．某温度下，将2 mol A和3 mol B充入一密闭的容器中，发生反应：aA(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，5 min后达到平衡。已知各物质的平衡浓度关系为c(A)·c平(B)＝c平(C)·c平(D)，若温度不变的情况下将容器的体积扩大为原来的10倍，A的转化率不发生变化，则B的转化率为(　　)A．40%   B．60%C．24% D．4%A　[达到平衡后扩大容器体积，A的转化率不发生变化，证明平衡不移动，可推知该反应前后气体体积相等，即a＝1，设反应容器的体积为1 L。A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)初始浓度/(mol·L－1)  2    3       0     0转化浓度/(mol·L－1)  x    x       x      x平衡浓度/(mol·L－1) 2－x  3－x     x      x则有(2－x)(3－x)＝x2，解得：x＝1.2，B的转化率为×100%＝40%。]