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1、第2章 化学反应速率和化学平衡(教师用书独具)12.3. 化学反应速率与平衡常数的计算模板(1)列出“三段”起始、转化、平衡写出有关反应的化学方程式找出各物质的起始量、转化量、平衡量。根据已知条件列方程计算mA(g)nB(g)pC(g) a molL1 b molL1 c molL1 x molL1 molL1 molL1 (ax)molL1 (b)molL1 (c)molL1(2)计算公式对反应物：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化学反应速率：v反应物转化率：100%平衡时的体积分数：C%100%平衡常数：K1FDaniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25
2、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/min040801602601 3001 700p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1(1)研究表明，N2O5(g)分解的反应速率v2103pN2O5(kPamin1)。t62 min时，测得体系中pO22.9 kPa，则此时的pN2O5_ kPa，v_ kPamin1。(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
3、 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)t62 min时，体系中pO22.9 kPa，根据三段式法得2N2O5(g)=2N2O4(g)O2(g)起始35.8 kPa0 0转化5.8 kPa5.8 kPa2.9 kPa62 min30.0 kPa5.8 kPa2.9 kPa则62 min时pN2O530.0 kPa，v210330.0 kPamin16.0102 kPamin1。(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
4、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pN2O535.8 kPa，其完全分解时pN2O435.8 kPa，pO217.9 kPa，设25 平衡时N2O4转化了x，则 N2O42NO2平衡35.8 kPax2x358 kPax2x17.9 kPa63.1 kPa，解得x9.4 kPa。平衡时，pN2O426.4 kPa，pNO218.8 kPa，K kPa13.4 kPa。答案(1)3
5、0.06.0102(2)大于温度升高，体积不变，总压强增大；NO2二聚为放热反应，温度升高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高(3)13.4教师用书独具H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)CO2(g)COS(g)H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。(1)H2S的平衡转化率1_%，反应平衡常数K_。(2)在620 K重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率2_1，该反应的H_0。(填“”“(3)B教师用书独具分压常数(Kp)简介(1)Kp的含义：在化学平衡体
6、系中，各气体物质的分压替代浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数。单位与表达式有关。(2)计算技巧：第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度；第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数；第三步，求出各气体物质的分压，某气体的分压气体总压强该气体的体积分数(或物质的量分数)；第四步，根据平衡常数计算公式代入计算。例如，N2(g)3H2(g)2NH3(g)，压强平衡常数表达式为Kp。化工生产与平衡图像的关系【典例】丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：C4H10(g)=C4H8
7、(g)H2(g)H1已知：C4H10(g)O2(g)=C4H8(g)H2O(g)H2119 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H3242 kJmol1反应的H1为_kJmol1。图(a)是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x_0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是_(填标号)。A升高温度B降低温度C增大压强 D降低压强图(a)图(b)图(c)(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变
8、化趋势，其降低的原因是_。(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590 之前随温度升高而增大的原因可能是_、_；590 之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是_。解析(1)由盖斯定律可知，式式式，即H1H2H3119 kJ/mol(242 kJ/mol)123 kJ/mol。由图(a)可知，同温下，x MPa时丁烯的平衡产率高于0.1 MPa时的，根据压强减小，平衡向右移动可知，x小于0.1。欲提高丁烯的平衡产率，应使平衡向右移动，该反应的正反应为吸热反应，因此可以通过升高温度的方法使平衡向右移动；该反应为气体体积增大的反应，因此可
9、以通过降低压强的方法使平衡向右移动，所以A、D选项正确。(2)由于氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大，所以丁烯产率降低。(3)该反应的正反应为吸热反应，因此升高温度可以使平衡向右移动，使丁烯的产率增大，另外，反应速率也随温度的升高而增大。由题意知，丁烯在高温条件下能够发生裂解，因此当温度超过590 时，参与裂解反应的丁烯增多，而使产率降低。答案(1)123小于AD(2)氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行温度升高反应速率加快丁烯高温裂解生成短链烃类2当温度高于500 K时，科学家成功利用二氧化碳和氢气合
10、成了乙醇，这在节能减排、降低碳排放方面具有重大意义。(1)该反应的化学方程式为_。(2)在一定压强下，测得由CO2制取CH3CH2OH的实验数据中，起始投料比、温度与CO2的转化率的关系如图。根据图中数据分析：降低温度，平衡向_方向移动。在700 K、起始投料比1.5时，H2的转化率为_。在500 K、起始投料比2时，达到平衡后H2的浓度为a molL1，则达到平衡时CH3CH2OH的浓度为_。解析(2)由图中信息可知，其他条件不变时，升高温度，CO2的转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，即降低温度，平衡将向正反应方向移动。700 K时，当氢气与二氧化碳的起始投料比1.5时，由图像可知二氧化碳的转化率为20%，由化学方程式：2CO26H2C2H5OH3H2O，可计算出氢气的转化率为40%。设起始时c(CO2)x molL1，则起始时c(H2)2x molL1，有 2CO2(g)6H2(g) C2H5OH(g)3H2O(g)起始/(molL1): x 2x 0 0转化/(molL1): 0.6x 1.8x 0.3x 0.9x平衡/(molL1): 0.4x 0.2x 0.3x 0.9x02xa molL1，则0.3x1.5a molL1。答案(1)2CO26H2C2H5OH3H2O(2)正反应(或右)40%1.5a molL1