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第二章 化学反应速率和化学平衡
章末复习课
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化学反应速率与平衡常数的计算模板
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化工生产与平衡图像的关系
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(1)列出“三段”——起始、转化、平衡
①写出有关反应的化学方程式;
②找出各物质的起始量、转化量、平衡量;
③根据已知条件列方程计算。
(2)计算公式
①对反应物:平衡浓度=起始浓度-转化浓度,
对生成物:平衡浓度=起始浓度+转化浓度。
②化学反应速率:v=eq \f(Δc,Δt)=eq \f(Δn,V·Δt)。
③反应物转化率:eq \f(ΔcA,cA原)×100%。
④平衡时的体积分数:C%=eq \f(nC平,n总平)×100%。
⑤平衡常数:K=eq \f(cpC,cmA·cnB)。
1.F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃时N2O5(g)分解反应:
2N2O5(g)―→4NO2(g)+O2(g)
2N2O4(g)
其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t=∞时,N2O5(g)完全分解]:
t/min
0
40
80
160
260
1 300
1 700
∞
p/kPa
35.8
40.3
42.5
45.9
49.2
61.2
62.3
63.1
(1)研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=2×10-3×pN2O5(kPa·min-1)。t=62 min时,测得体系中pO2=2.9 kPa,则此时的pN2O5=________ kPa,v=________ kPa·min-1。
(2)若提高反应温度至35 ℃,则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35 ℃)________63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是_____________________________________________________。
(3)25 ℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=_______kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。
[解析] (1)t=62 min时,体系中pO2=2.9 kPa,根据三段式法得
2N2O5(g)===2N2O4(g)+O2(g)
起始 35.8 kPa 0 0
转化 5.8 kPa 5.8 kPa 2.9 kPa
62 min 30.0 kPa 5.8 kPa 2.9 kPa
则62 min时pN2O5=30.0 kPa,v=2×10-3×30.0 kPa·min-1=6.0×10-2 kPa·min-1。(2)刚性反应容器的体积不变,25 ℃ N2O5(g)完全分解时体系的总压强为63.1 kPa,升高温度,从两个方面分析:一方面是体积不变,升高温度,体系总压强增大;另一方面,2NO2N2O4的逆反应是吸热反应,升温,平衡向生成NO2的方向移动,体系物质的量增大,故体系总压强增大。(3)N2O5完全分解生成N2O4和O2,起始pN2O5=35.8 kPa,其完全分解时pN2O4=35.8 kPa,pO2=17.9 kPa,设25 ℃平衡时N2O4转化了x,则
N2O4 2NO2
平衡 35.8 kPa-x 2x
35.8 kPa-x+2x+17.9 kPa=63.1 kPa,解得x=9.4 kPa。平衡时,pN2O4=26.4 kPa,pNO2=18.8 kPa,K=eq \f(p2NO2,pN2O4)=eq \f(18.82,26.4) kPa≈