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(三)平衡转化率、平衡常数计算特训1甲醇是一种可再生能源,工业上可用合成气制备甲醇,反应为CO(g)2H2(g)CH3OH(g)。某温度下在容积为V L的密闭容器中进行反应,其相关数据如下图;反应开始至平衡时,用H2表示化学反应速率为_。该温度下CO的平衡转化率为_。答案 molL1min160%解析反应开始至平衡时需要时间为10 min,H2的变化物质的量为2.0 mol0.8 mol1.2 mol,则用H2表示化学反应速率为 molL1min1;至平衡时CO的变化物质的量为1.0 mol0.4 mol0.6 mol,该温度下CO的平衡转化率为100%60%。2下图是当反应器中按n(N2)n(H2)13投料后,在200 、400 、600 ,反应达到平衡时,混合物中NH3的物质的量分数随总压强的变化曲线。列出R点平衡常数的计算式Kp_。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压总压物质的量分数。不要求计算结果)答案解析R点总压强为35 MPa,NH3的物质的量分数为20%, N2(g) 3H2(g) 2NH3(g) 起始物质的量/mol5 150变化物质的量/moln 3n 2n平衡物质的量/mol5n 153n 2nNH3的物质的量分数为20%100%,解得:n,则N2的物质的量分数为100%,H2的物质的量分数为1,R点平衡常数的计算式Kp。3CuCl2溶液中的铜主要以Cu(H2O)、CuCl形式存在,将CuCl2溶于浓盐酸中,存在下列平衡:Cu(H2O)(aq)4Cl(aq)CuCl (aq)4H2O(l)H”“”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点的分压平衡常数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)。答案(1)86.7%解析(1)T 时,向10 L恒容密闭容器中充入2 mol乙苯(g)和2 mol Cl2(g)发生反应,2 min时氯化氢的浓度是0.1 molL1,则用氯化氢表示的反应速率是0.1 molL12 min0.05 molL1min1。(2)制备氯乙基苯的正反应为吸热反应,反应前后气体的体积不变,6 min时,乙苯、Cl2的浓度在减小,而氯乙基苯和HCl的浓度在增加,反应向正反应方向移动,只能是升高温度;该温度下达到平衡,依据题干条件可知,c(HCl)0.18 molL1,n(HCl)1.8 mol, 起始/mol 2 2 0 0转化/mol 1.8 1.8 1.8 1.8平衡/mol 0.2 0.2 1.8 1.8反应前后体积不变,可以用物质的量代替浓度计算平衡常数,则平衡常数为K81。(3)10 min时,乙苯、Cl2、氯乙基苯和 HCl的物质的量浓度分别为0.02 molL1、0.02 molL1、0.18 molL1、0.18 molL1,保持其他条件不变,再向容器中充入1 mol 乙苯、1 mol Cl2、1 mol 氯乙基苯和1 mol HCl,此时乙苯、Cl2、氯乙基苯和HCl的物质的量浓度分别为0.12 molL1、0.12 molL1、0.28 molL1、0.28 molL1,5.481,平衡正向移动,正反应速率大于逆反应速率;设转化的乙苯物质的量浓度为x molL1,则 起始/molL1 0.3 0.3 0.1 0.1转化/molL1 x x x x 平衡/molL1 0.3x 0.3x 0.1x 0.1x 平衡常数为K81,得x0.26,所以氯气的转化率是100%86.7%。6850 时在体积为5 L的反应器中发生反应:CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H 41 kJmol1CO和H2O(g)浓度变化如图所示,请列式计算此条件下的平衡常数_。答案K1 解析 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)起始浓度/molL10.20 0.3000变化浓度/molL1 0.12 0.12 0.12 0.12平衡浓度/molL1 0.08 0.18 0.12 0.12平衡常数K1。7T温度时,向10 L恒容密闭容器中充入2 mol NO和2 mol CO发生反应2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)H746.5 kJmol15 min时达到平衡,测得05 min内该反应速率v(N2)0.016 molL1min1。(1)T温度时,该反应的平衡常数K_。(2)平衡时容器内压强与起始时容器内压强之比为_。答案(1)800(2)45解析(1)T温度时, 05 min内该反应速率v(N2)0.016 molL1min1,则平衡时c(N2)0.016 molL1min15 min0.08 molL1,根据方程式2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g),平衡时c(CO2) 0.16 molL1,c(CO) 0.04 molL1,c(NO) 0.04 molL1,该反应的平衡常数K800。(2)平衡时容器内压强与起始时容器内压强之比等于物质的量之比。6
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