内容正文:
专题七 化学反应速率与化学平衡
考点3 化学平衡常数和转化率
1.掌握化学平衡常数及计算方法
(1)三种化学平衡常数表达式
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(2)依据化学方程式计算平衡常数
①同一可逆反应中,K正·K逆=1。
②若两个可逆反应的化学方程式相加,得到总反应的化学方程式,则总反应的平衡常数等于各分步反应平衡常数之积。例如,反应①+②=③,则有K3=K1·K2。
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2.掌握四种常用计算关系
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(化学平衡常数和转化率的计算)
(2022·全国乙卷,节选)在1 470 K、100 kPa反应条件下,将n(H2S)∶n(Ar)=1∶4的混合气进行H2S热分解反应:2H2S(g)===S2(g)+2H2(g)。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等,H2S平衡转化率为________,平衡常数Kp=________kPa。
答案:50% 4.76
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解析:
设起始时H2S的物质的量为1 mol,平衡时消耗H2S的物质的量为x mol,则
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解析:
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(2023·新课标全国卷,节选)氨是最重要的化学品之一,我国目前氨的生产能力位居世界首位。在不同压强下,以两种不同组成进料,反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如图所示。其中一种进料组成为xH2=0.75、xN2=0.25,另一种为xH2=0.675、xN2=0.225、xAr=0.10。(物质i的摩尔分数:xi=ni/n总)
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解析:
(1)合成氨的反应为气体体积减小的反应,同一温度下,增大压强,平衡向生成氨的方向移动,氨的摩尔分数增大,故图中压强p1<p2<p3。
(2)混有Ar的混合气中,N2、H2含量降低,Ar起到“稀释”作用,均不利于合成NH3,同温、同压下,NH3的摩尔分数减小,因此图2符合题意 。
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可逆反应mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g)+qD(g)在一定温度下达到化学平衡状态
化学平衡
常数 (K)
K=
c(A)、c(B)、c(C)、c(D)分别代表四种物质的平衡浓度
压强平衡
常数 (Kp)
Kp=
p(A)、p(B)、p(C)、p(D)分别代表四种物质的平衡分压,而平衡分压=总压强×物质的量分数
化学平衡
常数 (Kx)
Kx=
x(A)、x(B)、x(C)、x(D)分别代表四种物质的物质的量分数
(1)反应物的转化率=×100%
(2)产物的产率=×100%
(3)平衡时混合物组分的含量=×100%。
(4)某组分的体积分数=×100%。
微点拨:化学平衡计算中常用的两个关系
①恒温恒压:===。
②恒温恒容:p(前)∶p(后)=n(前)∶n(后)。
由题意可知,1-x=x,解得x=0.5,则H2S的转化率为50%。平衡时H2S(g)、S2(g)、H2(g)、Ar的物质的量分别为0.5 mol、0.25 mol、0.5 mol、4 mol,因此气体的总物质的量为5.25 mol。则Kp==≈4.76 kPa。
(1)图中压强由小到大的顺序为__________,判断的依据是________________________。
(2)进料组成中含有惰性气体Ar的图是__________。
(3)图1中,当p2=20 MPa、xNH3=0.20时,氮气的转化率α=__________。该温度时,反应N2(g)+H2(g)⥫⥬NH3(g)的平衡常数Kp=__________ MPa-1(化为最简式)