1、易错13 化学反应速率和化学平衡计算【易错分析】化学反应速率和化学平衡是近年高考的热点,主要以定性、定量相互结合的方式进行考查。一般会从平衡状态和平衡移动、物质转化率和浓度变化、平衡体系密度和相对分子质量的变化等方面考查，也常结合图像考查根据图像获取数据分析、解决问题的能力等。而新课标中的化学平衡常数和化学反应方向的判断这些内容正成为本专题高考命题的新热点。【错题纠正】例题1、.二甲醚是一种重要的清洁燃料，可以通过CH3OH分子间脱水制得：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)H23.5kJmol1。在t1，恒容密闭容器中建立上述平衡，体系中各组分浓度随时间变化如图所示。(1)该条
2、件下反应平衡常数表达式K_；在t1 时，反应的平衡常数为_，达到平衡时n(CH3OCH3):n(CH3OH): n(H2O)=_。(2)相同条件下，若改变起始浓度，某时刻各组分浓度依次为：c(CH3OH)0.4 molL1、c(H2O)0.6 molL1、c(CH3OCH3)2.4molL1，此时正、逆反应速率的大小：v正_v逆(填“”、“K，则反应逆向进行， v(正)v(逆)。.(1) M的转化率为60%，则M减少了1 molL-160=0.6 molL-1，由方程式可知N也减少了0.6 molL-1，N的转化率为100%=25%；(2)该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，则M的转化率
3、增大；(3)由(1)可知平衡时M、N、P、Q的浓度分别为0.4 molL-1、1.8 molL-1、0.6 molL-1、0.6 molL-1，则该温度下的平衡常数为：K=0.5，当反应物的起始浓度分别为c(M)4molL1，c(N)a molL1时，根据三段式：则平衡常数K=0.5，解得a=6。【答案】.(1)55:2:4 (2) ”“0，在一定条件下，向体积为1 L的密闭容器中充入1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g)，测得H2O(g)和H2(g)的浓度随时间变化曲线如图所示，则该反应的化学平衡常数K ，达到平衡时，CH4(g)的转化率为 。7Bodensteins研究了下列反
4、应：2HI(g) H2(g)I2(g)，在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表，根据实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为_。t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.7848乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：CH2CH3(g) CHCH2(g)H2(g)，维持体系总压强p恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为，则在该温度下反应的平衡常数K_(用等符号表示)。9某温度下，反应2A(g) B(g)C(g)的平
5、衡常数为1，在容积为2 L的密闭容器中加入A(g)。20 s时测得各组分的物质的量如下表，则反应前20 s的平均速率为 ，正反应速率 逆反应速率。物质A(g)B(g)C(g)物质的量/mol1.20.60.610.在1.0 L真空密闭容器中充入4.0 mol A(g)和4.0 mol B(g)，在一定温度下进行反应：A(g)B(g) C(g)H，测得不同时刻该容器内物质的物质的量如下表，随着温度的升高，该反应的化学平衡常数减小，则H_(填“”、“”或“”)0，反应从起始到20 min内C的平均反应速率是_。该温度下，上述反应的化学平衡常数为_。平衡时体系内气体的总压强是反应起始时总压强的_。时
6、间/min010203040n(A)/mol4.02.51.5n2n3n(C)/mol01.5n13311用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3SiCl4(g)2N2(g)6H2(g) Si3N4(s)12HCl(g)H”“”或“”)。12. 100 时，若将0.100 mol N2O4气体放入1 L密闭容器中，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，c(N2O4)随时间的变化如表所示。在040s时段，化学反应速率v(NO2)为_ molL1s1；此温度下的化学平衡常数K为_。若将9.2 g NO2和N
7、2O4气体放入1 L密闭容器中，某时刻测得容器内气体的平均相对分子质量为50，则此时v正(N2O4)_v逆(N2O4)(填“”“”或“”)。时间/s0204060801000.1000.0700.0500.0400.0400.040参考答案【变式练习】1. (1)p1p2p3升高温度、降低压强KaKbKc(2)66.7%【解析】(1)正反应是气体体积增大的反应，增大压强，CO的含量降低，根据图像可知，在温度相等时p1对应的CO含量最高，则p1、p2、p3的大小关系是p1p2p3。升高温度CO的含量升高，说明正反应是吸热反应，所以欲提高C与CO2反应中CO2的平衡转化率，应采取的措施为升高温度、
8、降低压强。平衡常数只与温度有关系，升高温度平衡右移，平衡常数增大，则图中a、b、c三点对应的平衡常数大小关系是KaKb(3)B【解析】(1)设平衡时H2S转化的物质的量为x molH2S(g)CO2(g) COS(g)H2O(g)起始/mol 0.400.1000转化/mol x x x x平衡/mol 0.40x 0.10x x x由题意得：0.02解得：x0.01H2S的平衡转化率1100%2.5%，K2.8103；(2)温度升高，水的平衡物质的量分数增大，平衡右移，则H2S的转化率增大，故21。温度升高，平衡向吸热反应方向移动，故H0。(3)A项，充入H2S，H2S的转化率反而减小；B项
9、，充入CO2，增大了一种反应物的浓度，能够提高另一种反应物的转化率，故H2S的转化率增大；C项，充入COS，平衡左移，H2S的转化率减小；D项，充入N2，对平衡无影响，不改变H2S的转化率。1. v(HCl)1.8103 molmin1【解析】设2.06.0 min内，HCl转化的物质的量为n2HCl(g)O2(g) H2O(g)Cl2(g) 2 1 n(5.41.8)103 mol解得n7.2103 mol，则v(HCl)1.8103 molmin12. 0.0010 molL1s1【解析】由题图可知，060 s时段，N2O4的物质的量浓度变化为0.060 molL1，v(N2O4)0.00
10、10 molL1s1。3. v(A)v(A)v(A)0.05 molL1min1【解析】由图给数据计算可得：v(A)0.025 molL1min1，v(A)0.0127 molL1min1，v(A)0.006 molL1min1，故v(A)v(A)v(A)。有物的量之比等于化学计量数之比可得v1(C)2v1(A)0.05 molL1min1。4. 向正反应方向 0.5【解析】由图可知8 min时反应处于平衡状态，c(Cl2)0.3 mol/L、c(CO)0.1 mol/L、c(COCl2)0.9 mol/L，则原平衡常数K30，向容器中各加入2 mol三种物质时，Qc0.6K2.6，故反应向逆
11、反应方向进行。6. 0.1875 25%【解析】由图可知，10 min时反应到达平衡，平衡时水蒸气、氢气的浓度均为0.75 molL1，则：平衡常数K0.1875，平衡时甲烷转化率100%25%。7. 【解析】由表中数据可知，无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终x(HI)均为0.784，说明此时已达到了平衡状态。设HI的初始浓度为1 molL1，则： 2HI(g) H2(g)I2(g)初始浓度/molL1 1 0 0转化浓度/molL1 0.216 0.108 0.108平衡浓度/molL1 0.784 0.108 0.108K8. Kp或【解析】从浓度角度求Kc：根据阿伏加德罗
12、定律的推论，总压强p相同时，乙苯的转化率为，由此可得：，V反应后(1)V，根据方程式及平衡常数的定义：Kc。从压强角度求Kp：容器中氢气的物质的量为n，苯乙烯的物质的量为n，乙苯的物质的量为(1)n，气体的总物质的量为(1)n，所以氢气的分压为，苯乙烯的分压为，乙苯的分压为，因此Kp。9. 0.03 molL1s1 大于【解析】由题意知前20 s的平均速率为v(A)1.2 mol/(2 L20 s)0.03 molL1s1，20 s时，Qc(B)c(C)/c2(A)0.25K，可逆反应向正方向进行，正反应速率大于逆反应速率。10. 0.125 molL1min1 30.625【解析】温度升高，
13、化学平衡常数减小，说明化学平衡逆向移动，则正反应为放热反应，故H0。由20 min内n(A)2.5 mol，根据化学方程式计算，n(C)2.5 mol，则v(C)0.125 molL1min1。(2)根据图中数据知在30 min时反应处于平衡状态，n(C)3 mol，根据三段式计算，平衡时n(A)n(B)1 mol，故平衡时c(C)3 mol/L，c(A)c(B)1 mol/L，则该温度下平衡常数K3。等温度、等体积条件下，压强之比等于物质的量之比，则平衡时体系内的总压强与反应起始时总压强之比为0.625。11. (1)0.02 【解析】反应达到平衡后，n(Si3N4)0.02 mol，故v(
14、H2)0.02 mol/(Lmin)。温度降低，平衡正向移动，n(H2)减小，n(HCl)增大，故达到新平衡时。12. 0.002 50.36【解析】在040 s时段，v(NO2)2v(N2O4)20.002 5 molL1s1。由表中数据可知，60 s时反应达到平衡，平衡时，c(N2O4)0.040 molL1，c(NO2)2(0.1000.040) molL10.12 molL1，K0.36。某时刻，n(混合气体)0.184 mol，设n(NO2)x mol，n(N2O4)y mol，则xy0.184,46x92y9.2，将两式联立得：x0.168，y0.016，则c(NO2)0.168 molL1，c(N2O4)0.016 molL1，Q1.764K0.36，反应逆向进行，v正(N2O4)v逆(N2O4)。
