1、第二章 化学反应速率与化学平衡 章末整合提升 知识网络知识网络 一、一、“三段式三段式”法突破平衡常数法突破平衡常数(K)、转化率的相关计算、转化率的相关计算 1熟记一个模式熟记一个模式“三段式三段式” 如 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)， 设A、 B 起始物质的量浓度分别为 a mol L 1、 b mol L 1，达到平衡后消耗 A 的物质的量浓度为 mx mol L1。 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g) c始/(mol L 1) a b 0 0 c转/(mol L 1) mx nx px qx c平/(mol L 1) amx bnx px qx K （px）p（qx）
2、q （amx）m（bnx）n 。 知识落实知识落实 2明确三个量的关系明确三个量的关系 (1)三个量：起始量、转化量、平衡量。 (2)关系 对于同一反应物，起始量转化量平衡量。 对于同一生成物，起始量转化量平衡量。 各转化量之比等于对应反应物的化学计量数之比。 3常握四个公式常握四个公式 (1)反应物的转化率n（转化） n（起始） 100% c（转化） c（起始） 100%。 (2)生成物的产率：实际产量占理论产量的百分比。一般来讲，转化率越大，原料利 用率越高，产率越大。 产率实际产量 理论产量 100%。 (3)平衡时混合物某组分的百分含量 某组分的平衡量 平衡时各组分的总量 100%。
3、(4)某组分的体积分数 某组分的物质的量 混合气体总的物质的量 100%。 例 1可逆反应 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，在密闭容器中建立了平衡。当 温度为 749 K 时，K9 4 ，回答下列问题： (1)当 CO 和 H2O 的起始浓度均为 2 mol L 1 时，CO 的转化率为_。 (2)当 CO 的起始浓度为 2 mol L 1，H2O 的起始浓度为 6 mol L1 时，CO 的转化率 为_。 60% 85% 【解析】(1)设 CO 的转化浓度为 x mol L 1， CO(g) H2O(g)CO2(g)H2(g) 起始浓度/(mol L 1) 2 2 0 0 转化
4、浓度/(mol L 1) x x x x 平衡浓度/(mol L 1) 2x 2x x x K x2 （2x）2 9 4 ，解得 x1.2， CO 的转化率：1.2 mol L 1 2 mol L 1 100%60%。 (2)设 CO 的转化浓度为 y mol L 1， CO(g) H2OCO2(g)H2(g) 起始浓度/(mol L 1) 2 6 0 0 转化浓度/(mol L 1) y y y y 平衡浓度/(mol L 1) 2y 6y y y K y2 （2y）（6y） 9 4 ，解得 y1.7， CO 的转化率：1.7 mol L 1 2 mol L 1 100%85% 。 二、化学
5、平衡移动方向的综合应用二、化学平衡移动方向的综合应用 1根据化学平衡移动方向根据化学平衡移动方向，判断物质的聚集状态判断物质的聚集状态 压强对化学平衡状态的影响仅适用于反应 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)(mnp q)，根据压强改变后化学平衡是否移动或移动的方向，可以判断物质的状态。如 可逆反应 2A(g)nB(？)2C(g)达到化学平衡后，若只增大压强，平衡向正反应 方向移动，由此可判断 B 为气体；若只增大压强，平衡不移动，由此可判断 B 不 是气体。 2 根据化学平衡移动方向根据化学平衡移动方向， 判断化学方程式中气体反应物和气体生成物化学计量判断化学方程式中气体反应物和气体生
6、成物化学计量 数的相对大小数的相对大小 压强对化学平衡的影响与气体反应物和气体生成物化学计量数的相对大小有关。 根据压强改变及平衡移动的情况，可判断化学方程式中气体反应物和气体生成物 之间化学计量数的关系。如可逆反应 aA(g)bB(？)cC(g)dD(g)在反应过程 中， 反应物 A 的质量分数w(A)随压强(p)变化的曲线如图甲所示， 可知增大压强， A 的质量分数逐渐减小，即平衡向正反应方向移动，又因增大压强，平衡向气态 物质体积减小的方向移动，故 abcd。 根据化学平衡移动方向还可以判断化学方程式中某气体物质的化学计量数。如可 逆反应 A(g)nB(g)3C(g)在恒温条件下，反应物
7、 B 的转化率 (B)与压强(p) 的关系如图乙所示， 可知增大压强， B 的转化率不变， 即平衡不移动， 则 1n3， 解得 n2。 3根据化学平衡移动方向根据化学平衡移动方向，判断化学反应判断化学反应 H 的正、负的正、负 温度对化学平衡的影响与反应放热或吸热有关 ，根据温度的改变及化学平衡移动 的方向，可判断化学反应的 H。如可逆反应 A(g)B(g)2C(g)达到平衡后，其 他条件不变时，升高温度，C 的体积分数增大，由此可判断该反应的正反应为吸热 反应，即 H0。 4根据化学平衡移动方向根据化学平衡移动方向，判断混合气体的平均摩尔质量的变化判断混合气体的平均摩尔质量的变化 混合气体的
8、平均摩尔质量M m 总 n总 ，对于反应物和生成物都是气体的可逆反应， 当外界条件改变时， 混合气体的总质量始终不变， 故混合气体的平均摩尔质量与混 合气体的总物质的量成反比。 若平衡向气体物质的量减小的方向移动， 则混合气体 的平均摩尔质量变大；反之，混合气体的平均摩尔质量变小。 5根据化学平衡移动方向根据化学平衡移动方向，判断反应物平衡转化率的变化判断反应物平衡转化率的变化 外界条件的改变，引起化学平衡移动，根据平衡移动的方向可以判断某反应物的 平衡转化率的变化。其规律如下： (1)温度、压强对平衡转化率的影响 在其他条件不变的情况下，改变温度或改变气体反应的压强(改变容器容积)，若化 学
9、平衡向正反应方向移动，则反应物的平衡转化率一定增大；若平衡向逆反应方 向移动，则反应物的平衡转化率一定减小。 (2)浓度对平衡转化率的影响 若反应物只有一种，如可逆反应 aA(g)bB(g)c(C)(g)达到平衡后，其他条件 不变时， 增加 A 的量(相当于增大压强)， A 的平衡转化率的变化与气态物质的化学 计量数有关： a若 abc，得到的平衡与原平衡等效，A 的平衡转化率不变； b若 abc，得到的平衡相当于原平衡正向移动所达到的平衡，A 的平衡转化率 增大； c若 acd，得到的平衡相当于原平衡正向移动所达到的平衡，A、B 的平 衡转化率都增大； c若 ab”或“”或“”“”或 “”)
10、；计算 N 点时，该反应的平衡常数 K_(计算结果保留两位小数)。 BD 20.45% 1.04 【解析】(1) 已知：.CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g) H41.3 kJ mol1； .2CO(g)4H2(g)=C2H4(g)2H2O(g) H210.5 kJ mol1； 根据盖斯定律，2可得：2CO26H2(g)=C2H4(g)4H2O(g) H 293.1 kJ mol1； 正反应为气体体积减小的反应，低压有利于反应逆向进行，CO2的转化率减小， 反应速率减小，故A错误；增大H2浓度，平衡正向移动，CO2的转化率增大，反 应速率加快，故B正确；加入适当催化剂，可以加快反应速
11、率，但不影响平衡移 动，CO2的转化率不变，故C错误；分离出水，生成物浓度减小，平衡正向移动， CO2的转化率增大，反应速率减小，故D错误； (2) 发生反应：CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)，反应为放热反应。 c(H2)c(CH3OH)31，不能说明正、逆反应速率相等，故A错误；容器内氢 气的体积分数不再改变，是平衡的标志，故B正确；容器内气体质量和体积不变， 容器中气体的密度始终不改变，不能说明反应达到平衡状态，故C错误；反应前 后气体体积变化，容器内压强不再改变，说明正、逆反应速率相等，反应达到平 衡状态，故D正确； 由图可知，压强一定时，温度越高，CH3OH的物质
12、的量越小，说明升高温度 平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应， H0，正反应为气体体积减小 的反应，温度一定时，增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇的物质的量增大， 故压强：p1p2； 根据反应： CO2(g) 3H2(g)CH3OH(g)H2O(g) 起始/(mol L 1) 0.1 0.275 0 0 转化/(mol L 1) x 3x x x 平衡/(mol L 1) 0.1x 0.2753x x x 根据压强为反应前的 9 10 ，可以列出表达式 0.1x0.2753xxx 0.10.275 9 10 ，计算出 x0.01 875，氢气转化率3 0.01 875 mol 0.275
13、 mol 100%20.45%; 化学平衡常数只与温度有关，由图像可知 M 点和 N 点温度相同，故化学平衡常 数相等，Q 点温度高于 N 点，该反应为放热反应，温度升高平衡常数减小，故 Q 点 的平衡常数比 N 点小； 温度不变平衡常数不变， 图中 M 点时， 容器容积为 10 L， 结合 M 点的坐标可知， M 点的 CH3OH 的物质的量为 0.25 mol，根据反应： CO2(g) 3H2(g)CH3OH(g)H2O(g) 起始/(mol L 1) 0.1 0.275 0 0 转化/(mol L 1) 0.025 0.075 0.025 0.025 平衡/(mol L 1) 0.075
14、 0.200 0.025 0.025 Kc（H 2O） c（CH3OH） c3（H2） c（CO2） 0.025 0.025 （0.200）3 0.075 1.04。 三、化学平衡图像题的解题流程三、化学平衡图像题的解题流程 例3在密闭容器中进行反应：X(g)3Y(g) 2Z(g)，有关下列图像的说法正 确的是 ( ) A依据图a可判断正反应为吸热反应 B在图b中，虚线可表示使用催化剂 C图c可表示增大压强使平衡向逆反应方向移动 D由图d中气体平均相对分子质量随温度的变化情况，可推知正反应的H0 B 【解析】依据图像分析，温度升高逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向进行，逆 反应是吸热反应，正向
15、是放热反应，故A错误；使用催化剂化学反应速率增大，缩 短反应达到平衡的时间，化学平衡不移动，X的转化率一样，所以虚线可表示使用 了催化剂，故B正确；由X(g)3Y(g) 2Z(g)可知，该可逆反应是一个气体体积 缩小的反应，增大压强使平衡正向移动，即v(正)增大v(逆)增大，如 ， 故C错误；依据图像分析，温度升高平均相对分子质量减小，总质量不变，说明气 体物质的量变大，所以平衡逆向进行，逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，即 H甲 D图表示催化剂对该平衡的影响，催化效率：乙甲 例4在恒容密闭容器中，反应2A(g)B(g) 3C(g)D(s) H甲，图表示 温度对该平衡的影响，C项正确；催化剂可以改变反应速率，但对化学平衡无 影响，所以图可以表示催化剂对该平衡的影响，且催化效率：甲乙，D项错 误。