《2025年赢在微点化学》

考向五 有关转化率的计算及判断
9. 在1.0 L密闭容器中放入0.10 mol A(g)，在一定温度条件下进行如下反应：$A(g)\rightleftharpoons B(g)+C(g)$ $\Delta H = + 85.1kJ\cdot mol^{-1}$。
反应时间（t）与容器内气体总压强（p）的数据见下表：

回答下列问题：
（1）欲提高A的平衡转化率，应采取的措施为______________________（答出两项措施）。
（2）由总压强p和起始压强$p_{0}$计算反应物A的转化率$\alpha(A)$的表达式为______________，平衡时A的转化率为____________，列式并计算反应的平衡常数K：________________________。
（3）①由总压强p和起始压强$p_{0}$表示反应体系的总物质的量$n_{总}$和反应物A的物质的量$n(A)$，$n_{总}=$________________mol，$n(A)=$________mol。
②下表为反应物A的浓度与反应时间的数据，计算：$a =$________。

分析该反应中反应物的浓度$c(A)$变化与时间间隔（$\Delta t$）的规律，得出的结论是________，由此规律推出反应在12 h时反应物的浓度$c(A)$为__________mol·L⁻¹。

答案： 答案
(1)升高温度;降低压强
(2)$(\frac{p}{p_{0}} - 1)\times100\%$ 94.1%
$A(g)\rightleftharpoons B(g)+C(g)$
0.10 0 0
$0.10\times(1 - 94.1\%)$ $0.10\times94.1\%$ $0.10\times94.1\%$
$K=\frac{(0.0941\text{ }mol\cdot L^{-1})^{2}}{0.0059\text{ }mol\cdot L^{-1}} = 1.5\text{ }mol\cdot L^{-1}$
(3)①$0.10\times\frac{p}{p_{0}}$ $0.10\times(2-\frac{p}{p_{0}})$
②0.051 达到平衡前每间隔4h,c(A)减少约一半 0.013
解析
(2)压强之比等于气体的物质的量之比,依据三段式进行求解。
$A(g)\rightleftharpoons B(g)+C(g)$
始态 $p_{0}$ 0 0
反应 $p_{0}\cdot\alpha(A)$ $p_{0}\cdot\alpha(A)$ $p_{0}\cdot\alpha(A)$
终态 $p_{0}-p_{0}\cdot\alpha(A)$ $p_{0}\cdot\alpha(A)$ $p_{0}\cdot\alpha(A)$
$p=[p_{0}-p_{0}\cdot\alpha(A)+p_{0}\cdot\alpha(A)+p_{0}\cdot\alpha(A)] = p_{0}+p_{0}\cdot\alpha(A)$,求得$\alpha(A)=(\frac{p}{p_{0}} - 1)\times100\%$;25h时反应已平衡,$\alpha(A)=(\frac{9.53}{4.91}-1)\times100\% = 94.1\%$;依据三段式进行求解:
$A(g)\rightleftharpoons B(g)+C(g)$
开始/(mol·L⁻¹) 0.10 0 0
反应/(mol·L⁻¹) 0.0941 0.0941 0.0941
平衡/(mol·L⁻¹) $0.10 - 0.0941$ 0.0941 0.0941
$K=\frac{(0.0941\text{ }mol\cdot L^{-1})^{2}}{0.0059\text{ }mol\cdot L^{-1}}\approx1.5\text{ }mol\cdot L^{-1}$。
(3)①依据$\frac{p}{p_{0}}=\frac{n_{总}}{0.10\text{ }mol}$可得$n_{总}=\frac{p}{p_{0}}\times0.10\text{ }mol$;$n(A)=0.10\text{ }mol\times[1-\alpha(A)] = 0.10\text{ }mol\times[1-(\frac{p}{p_{0}} - 1)] = 0.10\text{ }mol\times(2-\frac{p}{p_{0}})$;
②$n(A)=0.10\text{ }mol\times(2-\frac{p}{p_{0}})=0.10\text{ }mol\times(2-\frac{7.31}{4.91})\approx0.051\text{ }mol$,体积为1L,$a = 0.051\text{ }mol\cdot L^{-1}$;0~4h浓度大约变为0h时的$\frac{1}{2}$,4~8h浓度又变为4h的$\frac{1}{2}$,从8~16h经过8个小时浓度变为8h的$\frac{1}{4}$,所以每经过4个小时浓度均降低为原来的$\frac{1}{2}$。

10. 汽车尾气是造成雾霾天气的重要原因之一，尾气中的主要污染物为$C_{x}H_{y}$、NO、CO、$SO_{2}$及固体颗粒物等。活性炭可用于处理汽车尾气中的NO，在1 L恒容密闭容器中加入0.1000 mol NO和2.030 mol固体活性炭，生成A、B两种气体，在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及容器内压强如下表：

根据上表数据，写出容器中发生反应的化学方程式：____________________________，判断$p$________（填“＞”“＜”或“=”）3.93 MPa。计算反应体系在200℃时的平衡常数$K_{p}=$________（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×体积分数）。
11. $SO_{2}$与$Cl_{2}$反应可制得磺酰氯（$SO_{2}Cl_{2}$），反应为$SO_{2}(g)+Cl_{2}(g)\rightleftharpoons SO_{2}Cl_{2}(g)$。按投料比1：1把$SO_{2}$与$Cl_{2}$充入一恒压的密闭容器中发生上述反应，$SO_{2}$的转化率与温度T的关系如图所示：

若反应一直保持在p压强条件下进行，则M点的压强平衡常数$K_{p}=$__________（用含p的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×体积分数）。

答案： 答案 $C + 2NO\rightleftharpoons N_{2}+CO_{2}＞\frac{9}{16}$
解析 1L恒容密闭容器中加入0.1000mol NO和2.030mol固体活性炭,生成A、B两种气体,从不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及容器内压强数据可以看出:$\Delta n(C):\Delta n(NO):\Delta n(A):\Delta n(B)=1:2:1:1$,所以可以推断出生成的A、B两种气体分别为$N_{2}$和$CO_{2}$,反应的化学方程式为$C + 2NO\rightleftharpoons N_{2}+CO_{2}$。升高温度,压强增大,故$p＞3.93\text{ }MPa$。该反应的平衡常数$K_{p}=\frac{p(N_{2})\cdot p(CO_{2})}{p^{2}(NO)}$,容器的容积为1L,平衡分压之比等于平衡浓度之比,代入表中数据计算得$K_{p}=\frac{9}{16}$。
答案 $\frac{3}{p}$
解析 据题图可知M点$SO_{2}$的转化率为50%,设初始投料为2mol$SO_{2}$和2mol$Cl_{2}$,列三段式有
$SO_{2}(g)+Cl_{2}(g)\rightleftharpoons SO_{2}Cl_{2}(g)$
起始/mol 2 2 0
变化/mol 1 1 1
平衡/mol 1 1 1
所以$p(SO_{2}) = p(Cl_{2}) = p(SO_{2}Cl_{2})=\frac{1}{3}p$,所以$K_{p}=\frac{\frac{1}{3}p}{\frac{1}{3}p\times\frac{1}{3}p}=\frac{3}{p}$。