1、 1 有关化学反应速率、平衡常数、转化率的计算有关化学反应速率、平衡常数、转化率的计算 【考点透析】【考点透析】 1 1掌握三个“百分数”掌握三个“百分数” (1)(1)转化率转化率n n( (转化 转化) ) n n( (起始起始) ) 100%100%c c( (转化 转化) ) c c( (起始起始) ) 100%100%。 (2)(2)生成物的产率：实际产量占理论产量的百分数。一般来说，转化率越高，生成物的产率：实际产量占理论产量的百分数。一般来说，转化率越高， 原料利用率越高，产率越高。原料利用率越高，产率越高。 产率产率产物实际质量 产物实际质量 理论产量理论产量 100%100%
2、。 (3)(3)混合物中某组分的百分含量混合物中某组分的百分含量 平衡量平衡量 平衡总量平衡总量 100%100%。 2 2分析三个量：起始量、变化量、平衡量分析三个量：起始量、变化量、平衡量 3 3用好一种方法用好一种方法“三“三段式法”段式法” “三段式法”计算的模板：依据方程式列出反应物、生成物各物质的初始“三段式法”计算的模板：依据方程式列出反应物、生成物各物质的初始 量、变化量、平衡量，结合问题代入公式运算。量、变化量、平衡量，结合问题代入公式运算。 4 4掌握两种平衡常数掌握两种平衡常数 对于可逆反应：对于可逆反应：a aA(g)A(g)b bB(g)B(g)c cC(g)C(g)
3、d dD(g)D(g)在一定温度下达到化在一定温度下达到化 学平衡时，其计算的表达式为学平衡时，其计算的表达式为 化学平衡常数化学平衡常数K Kc c c c( (C C) ) c c d d( (D D) ) c c a a( (A A) ) c c b b( (B B) )。( (式中的浓度式中的浓度是指平衡状态的浓度是指平衡状态的浓度) ) K Kp pp p c c( (C C) ) p p d d( (D D) ) p p a a( (A A) ) p p b b( (B B) )。 其中其中p p(A)(A)、p p(B)(B)、p p(C)(C)、p p(D)(D)分别为分别为
4、A A、B B、C C、D D 两气体的分压，两气体的分压， 气体的分压气体总压体积分数，气体的分压气体总压体积分数， 气体体积之比气体物质的量之比。气体体积之比气体物质的量之比。 【新题特训】【新题特训】 1(20191(2019泸州二诊泸州二诊) )用催化剂可以使用催化剂可以使 NONO、COCO 污染同时降低，污染同时降低，2NO(g)2NO(g) 2CO(g)2CO(g)N N2 2(g)(g)2CO2CO2 2(g)(g)，根据传感器记录某温度下，根据传感器记录某温度下 NONO、COCO 的反应进程，的反应进程， 2 测量所得数据绘制出如图。测量所得数据绘制出如图。 前前1 s1
5、s内的平衡反应速率内的平衡反应速率v v(N(N2 2) )_， 第第 2 s2 s 时的时的x x值范围值范围_。 解析解析 利用利用v v c c t t计算 计算v v(CO)(CO)， 根据速率之比等于化学计量数之比求， 根据速率之比等于化学计量数之比求v v(N(N2 2) )； 因为随着反应进行反应速率越来越小，所因为随着反应进行反应速率越来越小，所以第以第 2 s2 s 消耗的消耗的 COCO 小于第小于第 1 s1 s 的的 3636 30.630.65.45.4，则第，则第 2 s2 s 时的时的x x值范围为值范围为 30.630.6x x30.630.65.45.425.
6、225.2。 答案答案 2.72.71010 4 4 mol molL L 1 1 s s 1 1 30.6 30.6x x25.225.2 2(20192(2019遂宁三诊节选遂宁三诊节选) )氮硫的氧化物间存在如下转化氮硫的氧化物间存在如下转化 SOSO2 2(g)(g)NONO2 2(g)(g) SOSO3 3(g)(g)NO(g)NO(g)；实验测得平衡常数与温度的关系如下；实验测得平衡常数与温度的关系如下图所示。回答下列问题：图所示。回答下列问题： (1)(1)该反应正反应的活化能该反应正反应的活化能_(_(填“”或“”填“”或“”) )逆反应的活化能。逆反应的活化能。 (2)(2)
7、反应速率反应速率v vv v正 正v v逆逆k k正正x xSOSO2 2x xNONO2 2k k逆逆x xSOSO3 3x xNONO，k k正正、k k逆逆分别分别 为正、 逆向反应速率常数，为正、 逆向反应速率常数，x x为物质的量分数，为物质的量分数，T T1 1 时，时，k k正 正_k k逆逆( (填“”填“” “”或“”“”或“”) )。 (3)(3)T T1 1 时，在体积为时，在体积为 2 L2 L 的容器中加入的容器中加入 1 mol SO1 mol SO2 2(g)(g)、1 mol NO1 mol NO2 2(g)(g)，5 min5 min 3 时测得时测得x xS
8、OSO3 30.20.2，此时平衡向，此时平衡向_(_(填“正”或“逆”填“正”或“逆”) )反应方向移动，反应方向移动，v v 正正 v v逆 逆 _(_(保留保留 2 2 位小数位小数) )。 解析解析 (1)(1)k k 正正随温度的增加而减小，随温度的增加而减小，k k逆逆随温度的增加而增大，则说明该反随温度的增加而增大，则说明该反 应正反应方向为放热反应，应正反应方向为放热反应，H H00，则正反应的活化能，则正反应的活化能 逆反应的活化能。逆反应的活化能。 (2)SO(2)SO2 2(g)(g)NONO2 2(g)(g)SOSO3 3(g)(g)NO(gNO(g) )是气体分子数不
9、变的反应，化学是气体分子数不变的反应，化学 平衡常数平衡常数K K c c( (SOSO3 3) )c c( (NONO) ) c c( (SOSO2 2) )c c( (NONO2 2) ) k k 正正 k k逆 逆 1 1，所以，所以k k正 正k k逆逆。 (3)(3)T T1 1 时，时，K K1 1， 在体积为， 在体积为 2 L2 L 的容器中加入的容器中加入 1 mol SO1 mol SO2 2(g)(g)、 1 mol NO1 mol NO2 2(g),5 (g),5 minmin 时测得时测得x xSOSO3 30.20.2，则，则 SOSO2 2(g)(g)NONO2
10、2(g)(g)SOSO3 3(g)(g)NO(g)NO(g) 起始起始(mol/L) 0.5 0.5 0 0(mol/L) 0.5 0.5 0 0 转化转化(mol/L) (mol/L) x x x x x x x x 5 min5 min 时时(mol/L) 0.5(mol/L) 0.5x x 0.50.5x x x x x x 此时此时x xSOSO3 30.20.2，则，则 x x ( (0.50.5x x) )( (0.50.5x x) )x xx x 0.20.2，解得，解得x x0.20.2，则浓，则浓 度商度商Q Qc c 0.20.20.20.2 ( (0.50.50.20.2
11、) )( (0.50.50.20.2) ) 4 4 9 91 1，则平衡向正方向移动，则平衡向正方向移动，v v 正正k k正正 x xSOSO2 2x xNONO2 2，v v逆 逆k k逆逆x xSOSO3 3x xNONO，则，则v v 正正 v v逆 逆 k k 正正x xSOSO2 2x xNONO2 2 k k逆 逆x xSOSO3 3x xNONO 0.3 0.30.30.3 0.20.20.20.2 9 9 4 4 2.252.25。 答案答案 (1)(1) (2)(2) (3)(3)正正 2.252.25 3(20193(2019 河南八市联盟测评节选 河南八市联盟测评节选)
12、 ) 砷 砷(As)(As)是第四周期是第四周期A A 族元素， 可以形成族元素， 可以形成 AsAs2 2S S3 3、 AsAs2 2O O5 5、H H3 3AsOAsO3 3、H H3 3AsOAsO4 4 等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题： 29298 K8 K 时，将时，将 20 mL 320 mL 3x x molmolL L 1 1 Na Na3 3AsOAsO3 3、20 mL 320 mL 3x x molmolL L 1 1 I I 2 2和和 20 mL NaOH20 mL NaOH 溶液混合， 发生反应：溶液混合， 发生反
13、应： AsOAsO 3 3 3 3(aq)(aq)I I2 2(aq)(aq)2OH2OH (aq) (aq)AsOAsO 3 3 4 4(aq)(aq)2I2I (aq) (aq) H H2 2O(l)O(l)。溶液中。溶液中c c(AsO(AsO 3 3 4 4) )与反应时间与反应时间( (t t) )的关系如图所示。的关系如图所示。 4 若平衡时溶液的若平衡时溶液的 pHpH1414，则该反应的平衡常数，则该反应的平衡常数K K为为_。 解 析解 析 反 应 前 ， 三 种 溶 液 混 合 后 ，反 应 前 ， 三 种 溶 液 混 合 后 ，c c(Na(Na3 3AsOAsO3 3)
14、 ) 3 3x x molmol L L 1 1 20 mL20 mL 20 mL20 mL20 mL20 mL20 mL20 mL x x molmolL L 1 1，同理， ，同理，c c(I(I2 2) )x x molmolL L 1 1，反应情况如下： ，反应情况如下： AsOAsO 3 3 3 3(aq)(aq)I I2 2(aq)(aq)2OH2OH (aq) (aq)AsOAsO 3 3 4 4(aq)(aq)2I2I (aq)(aq)H H2 2O(l)O(l) 起始浓度起始浓度/mol/molL L 1 1 x x x x 0 00 0 平衡浓度平衡浓度/mol/mol L
15、 L 1 1 x xy y x xy y 1 1 y y 2 2y y K K y y( (2 2y y) ) 2 2 ( (x xy y) )( (x xy y) )1 1 2 2 4 4y y 3 3 ( (x xy y) ) 2 2。 答案答案 4 4y y 3 3 ( (x xy y) ) 2 2 4 4(2018(2018全国卷全国卷)F.Daniels)F.Daniels 等曾利用测压法在刚性反应器中研究了等曾利用测压法在刚性反应器中研究了 25 25 时时 N N2 2O O5 5(g)(g)分解反应：分解反应： 其中其中 NONO2 2二聚为二聚为 N N2 2O O4 4的反
16、应可以迅速达到平衡。体系的总压强的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p p随时间随时间t t的的 变化如下表所示变化如下表所示 t t时，时，N N2 2O O5 5(g)(g)完全分解完全分解 ： 5 t t/min/min 0 0 4040 8080 160160 260260 1 3001 300 1 7001 700 p p/kPa/kPa 35.835.8 40.340.3 42.542.5 45.945.9 49.249.2 61.261.2 62.362.3 63.163.1 (1)(1)研究表明，研究表明，N N2 2O O5 5(g)(g)分解的反应速率分解的反应速率v v2
17、 21010 3 3 p pN N2 2O O5 5(kPa(kPaminmin 1 1) )， ，t t 62 min62 min 时，测得体系中时，测得体系中p pO O2 22.9 kPa2.9 kPa，则此时的，则此时的p pN N2 2O O5 5_kPa_kPa，v v _ _kPa_kPaminmin 1 1。 。 (2)25 (2)25 时时 N N2 2O O4 4(g)(g)2NO2NO2 2(g)(g)反应的平衡常数反应的平衡常数K Kp p_kPa(_kPa(K Kp p为为 以分压表示的平衡常数，计算结果保留以分压表示的平衡常数，计算结果保留 1 1 位小数位小数)
18、)。 解析解析 (1)(1)由方程式由方程式 2N2N2 2O O5 5(g)(g)=4NO=4NO2 2(g)(g)O O2 2(g)(g)可知，可知，62 min62 min 时，时，p pO O2 22.9 2.9 kPakPa，则减小的，则减小的 N N2 2O O5 5为为 5.8 kPa5.8 kPa，此时，此时p pN N2 2O O5 535.8 kPa35.8 kPa5.8 kPa5.8 kPa30.0 kPa30.0 kPa，则，则 v v(N(N2 2O O5 5) )2 21010 3 3 30.0 kPa30.0 kPaminmin 1 1 6.06.01010 2
19、2 kPa kPaminmin 1 1。 。 (2)(2)时间无限长时时间无限长时 N N2 2O O5 5完全分解，故由完全分解，故由 2N2N2 2O O5 5(g)(g)=4NO=4NO2 2(g)(g)O O2 2(g)(g)知，此时知，此时 生成的生成的p pNONO2 22 2p pN N2 2O O5 52 235.8 kPa35.8 kPa71.6 kPa71.6 kPa，p pO O2 20.50.535.8 kPa35.8 kPa17.9 kPa17.9 kPa。 由题意知，平衡时体系的总压强为由题意知，平衡时体系的总压强为 63.1 kPa63.1 kPa，则平衡体系中，
20、则平衡体系中 NONO2 2、N N2 2O O4 4的压强和的压强和 为为 63.1 kPa63.1 kPa17.9 kPa17.9 kPa45.2 kPa45.2 kPa，设，设 N N2 2O O4 4的压强为的压强为x x kPakPa，则，则 N N2 2O O4 4(g)(g)2NO2NO2 2(g)(g) 初始压强初始压强/kPa 0 71.6/kPa 0 71.6 转化压强转化压强/kPa /kPa x x 2 2x x 平衡压强平衡压强/kPa /kPa x x 71.671.62 2x x 则则x x(71.6(71.62 2x x) )45.245.2，解得，解得x x2
21、6.4,71.6 kPa26.4,71.6 kPa26.4 kPa26.4 kPa2 218.8 18.8 kPakPa，K Kp pp p 2 2( (NO NO2 2) ) p p( (N N2 2O O4 4) ) ( (18.8 kPa 18.8 kPa) ) 2 2 26.4 kPa26.4 kPa 13.4 kPa13.4 kPa。 答案答案 (1)30.0(1)30.0 6.06.01010 2 2 (2)13.4(2)13.4 5 5(2018(2018全国卷全国卷) )三氯氢硅三氯氢硅(SiHCl(SiHCl3 3) )是制备硅烷、多晶硅的重要原料。对于是制备硅烷、多晶硅的重
22、要原料。对于 反应反应 2SiHCl2SiHCl3 3(g)(g)=SiH=SiH2 2ClCl2 2(g)(g)SiClSiCl4 4(g)(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化 剂，在剂，在 323 K323 K 和和 343 K343 K 时时 SiHClSiHCl3 3的转化率随时间变化的结果如图所示。的转化率随时间变化的结果如图所示。 6 (1)343 K(1)343 K 时反应的平衡转化率时反应的平衡转化率_%_%。平衡常数。平衡常数K K343 K 343 K _(_(保留保留 2 2 位小数位小数) )。 (2)(2)比较比较 a a、 b
23、b 处反应速率大小：处反应速率大小：v va a_v vb b( (填 “大于” “小于” 或 “等于”填 “大于” “小于” 或 “等于” ) )。 反应速率反应速率v vv v正 正v v逆逆k k正正x x 2 2SiHCl SiHCl3 3k k逆 逆x xSiHSiH2 2ClCl2 2x xSiClSiCl4 4，k k正正、k k逆逆分别为正、逆分别为正、逆 向反应速率常数，向反应速率常数，x x为物质的量分数，计算为物质的量分数，计算 a a 处的处的v v 正正 v v逆 逆 _(_(保留保留 1 1 位位 小数小数) )。 解析解析 温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越
24、短，曲线温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，曲线 a a 达到平衡达到平衡 的时间短，则曲线的时间短，则曲线 a a 代表代表 343 K343 K 时时 SiHClSiHCl3 3的转化率变化曲线，曲线的转化率变化曲线，曲线 b b 代表代表 323 K323 K 时时 SiHClSiHCl3 3的转化率变化曲线。的转化率变化曲线。 (1)(1)由题图可知，由题图可知，343 K343 K 时反应的平衡转化率时反应的平衡转化率22%22%。 设起始时设起始时 SiHClSiHCl3 3(g)(g)的浓度为的浓度为 1 mol1 molL L 1 1，则有 ，则有 2SiHCl2SiH
25、Cl3 3(g)(g)=SiH=SiH2 2ClCl2 2(g)(g)SiClSiCl4 4(g)(g) 起始浓度起始浓度/(mol/(molL L 1 1 1 0 01 0 0 转化浓度转化浓度/(mol/(molL L 1 1 0.22 0.11 0.11 0.22 0.11 0.11 平衡浓度平衡浓度/(mol/(molL L 1 1 0.78 0.11 0.0.78 0.11 0.1111 则则 343 K343 K 时该反应的平衡常数时该反应的平衡常数K K343 K 343 K c c(SiH(SiH2 2ClCl2 2) )c c(SiCl(SiCl4 4)/)/c c 2 2(
26、SiHCl (SiHCl3 3) ) (0.11 mol(0.11 molL L 1 1) )2 2/(0.78 mol /(0.78 molL L 1 1) )2 2 0.020.02。 (2)(2)温度越高，反应速率越快，温度越高，反应速率越快，a a 点温度为点温度为 343 K343 K，b b 点温度为点温度为 323 K323 K，故反，故反 应速率：应速率：v va a大于大于v vb b。反应速率。反应速率v vv v正 正v v逆逆k k正正 x x 2 2SiHCl SiHCl3 3k k逆 逆 x xSiHSiH2 2ClCl2 2x xSiClSiCl4 4， 则有则有
27、v v正 正k k正正 x x 2 2SiHCl SiHCl3 3，v v逆 逆k k逆逆 x xSiHSiH2 2ClCl2 2x xSiClSiCl4 4，343 K343 K 下反应达到平衡状态时下反应达到平衡状态时 v v正 正v v逆逆， 即， 即k k正正x x 2 2SiHC SiHCl l3 3k k逆 逆 x xSiHSiH2 2ClCl2 2x xSiClSiCl4 4， 此时， 此时SiHClSiHCl3 3的平衡转化率的平衡转化率22%22%， 7 经计算可得经计算可得 SiHClSiHCl3 3、SiHSiH2 2ClCl2 2、SiClSiCl4 4的物质的量分数分
28、别为的物质的量分数分别为 0.780.78、0.110.11、0.110.11， 则有则有k k正 正0.780.78 2 2 k k逆 逆0.110.11 2 2， ，k k正 正/ /k k逆逆0.110.11 2 2/0.78 /0.78 2 2 0.020.02。a a 处处 SiHClSiHCl3 3的平衡的平衡 转化率转化率20%20%，此时，此时 SiHClSiHCl3 3、SiHSiH2 2ClCl2 2、SiClSiCl4 4的物质的量分数分别为的物质的量分数分别为 0.80.8、0.10.1、 0.10.1，则有，则有v v正 正/ /v v逆逆( (k k正正 x x 2 2SiHCl SiHCl3 3)/()/(k k逆 逆 x xSiHSiH2 2ClCl2 2x xSiClSiCl4 4) )k k 正正 k k逆 逆 x x 2 2SiHCl SiHCl3 3 ( (x xSiHSiH2 2ClCl2 2x xSiClSiCl4 4) ) 0.020.020.8 0.8 2 2 0.10.1 2 21.31.3。 答案答案 (1)22(1)22 0.020.02 (2)(2)大于大于 1.31.3
