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专题四　化学反应速率与限度
平衡体系中的有关计算
1.转化率、产率及分压的计算
反应物的转化率=反应物的变化量反应物的起始量×100%
产物的产率=生成物的实际产量生成物的理论产量×100%
分压=总压×物质的量分数
?
2.常用的气体定律
同温同体积:
p(前)∶p(后)=n(前)∶n(后)
同温同压强:
????(前)????(后)=????(前)????(后),????(前)????(后)=????(前)????(后)
?
　3.三种化学平衡常数[以反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例]
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
物质的量
分数平衡常数(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
化学平衡
常数(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)
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
物质的量
分数平衡常数(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.(2025·广东广州阶段练习) 卤素是典型的非金属元素,在生产生活中有重要用途。
(1)实验小组比较Br2、I2的氧化性强弱。实验步骤:取少量KI溶液,加入溴水,振荡,再加入四氯化碳,振荡,静置,发生反应的化学方程式为
________________________________________________________。
(2)小组同学发现,当KI过量时,加入四氯化碳萃取后,水层依然为黄色。
查阅资料:KI溶液中加入过量碘晶体,存在下列平衡:I2(s)
I2(aq)　K1,I2(aq)+I-(aq) ?????????(aq)　K,I2、?????????在水中均呈棕黄色。
?
2KI+Br2═2KBr+I2　
为探究KI对I2在水中溶解度的影响,小组同学设计实验方案并进行实验。请完成下表中ⅱ的内容。
序号
实验操作
ⅰ
向1 mL 0.01 mol·L-1I2的CCl4溶液中加入5 mL 0.010 mol·L-1KI溶液,振荡、静置
ⅱ
向1 mL 0.01 mol·L-1I2的CCl4溶液中加入　　　 　,振荡、静置?
5 mLH2O
根据实验ⅰ和ⅱ,证明KI能增大I2在水中溶解度的实验现象为
　　 　　 。?
(3)测定常温下可逆反应I2(aq)+I-(aq) ?????????(aq)的平衡常数K。
查阅资料:通过氧化还原滴定法可测定平衡时c(I2)与c(?????????)的浓度之和,以及平衡时c(I2),再计算得出c(?????????)和c(I-),进而计算平衡常数K。
①配制0.010 mol·L-1KI溶液。由KI固体配制100 mL 0.010 mol·L-1KI溶液,需要的仪器有烧杯、药匙、玻璃棒、
　　 　 　(从下列图
中选择,写出名称)。
?
实验i中水层颜色比实验ⅱ中水层颜色深
胶头滴管、100 mL容量瓶　
②测定平衡时c(I2)与c(?????????)的浓度之和。按下图所示的操作步骤进行实验。滴定反应为I2+2S2????????????? +S4?????????????。测得平衡时c(I2)与c(?????????)的浓度之和为　　 　mol·L-1(用含V的计算式表示)。?
?
2.500 V×10-4
③测定平衡时c(I2)。I2(s) I2(aq)的平衡常数表达式K1=　　　　。设计实验方案测定平衡时c(I2):　 。?
④根据②和③,计算常温下反应I2(aq)+I-(aq) ?????????(aq)的平衡常数K=
　　　 　[已知测得平衡时c(I2)=a mol·L-1,用含V和a的计算式表示]。?
　?
?
c[I2(aq)]　
配制室温下的饱和碘水,用标准Na2S2O3
溶液测定c[I2(aq)]浓度
2.500????×10?4?????????×0.010?2.500?????×10?4+????
?
【解析】(1)溴单质氧化碘离子生成碘单质和溴离子:2KI+Br2═2KBr+I2;
(2)控制变量的实验探究中要注意变量的唯一性,探究KI对I2在水中溶解度的影响,则实验ⅱ为对照实验,则为:向1 mL 0.01 mol·L-1I2的CCl4溶液中加入5 mL H2O,振荡、静置;实验i中水层颜色比实验ⅱ中水层颜色深,说明KI能增大I2在水中溶解度;
(3)①由KI固体配制100 mL 0.010 mol·L-1KI溶液,需要的仪器有烧杯、药、匙、玻璃棒、胶头滴管、100 mL容量瓶;
②滴定反应为I2+2S2?????????????═2I-+S4?????????????,结合碘元素守恒,测得平衡时c????????与c?????????的浓度之和为????????????×????.????????????????????????????·?????????×????????????????.?????????????????=2.500 V ×10-4 mol·L-1。
?
③化学平衡常数等于生成物的浓度系数次方与反应物的浓度系数次方之比;I2(s) I2(aq)的平衡常数表达式K1=c[I2(aq)]。结合②实验过程,测定平衡时c????????的方案为:配制室温下的饱和碘水,用标准Na2S2O3溶液测定c[I2(aq)]浓度;
④初时为0.010 mol·L-1KI溶液,平衡时c????????=a mol·L-1,c????????与c?????????的浓度之和为2.500 V ×10-4 mol·L-1,则平衡时c?????????为[2.500 V×10-4-a] mol·L-1,c?????为0.010 mol·L-1-[2.500 V×10-4-a]mol·L-1=[0.010-2.500 V×10-4+a]mol·L-1,则常温下反应Ⅰ2(aq)+I-(aq) ?????????(aq)的平衡常数K=????.????????????????×??????????????????????×????.?????????????????.????????????????×?????????????+????。
?
2.(2025·广东珠海一模)酸性CuCl2溶液主要组成为HCl与CuCl2(HCl与CuCl2会络合为H2CuCl4),其具有溶铜速率快、稳定、易控制及易再生等优点,常应用于印刷线路板(PCB)的刻蚀。刻蚀原理为Cu(s)+H2CuCl4(aq)→H2CuCl3(aq)+CuCl(s),CuCl(s)+2HCl(aq)→H2CuCl3(aq)↓。
(1)CuCl中基态亚铜离子的价层电子轨道表示式为　　　　 。?
(2)CuCl2溶液中存在平衡:????????(????????????)????????+(蓝色)+4Cl- CuC?????????????(黄
色)+4H2O　ΔH>0,下列说法不正确的是　　　　(填字母)。?
A.加入几滴AgNO3溶液,平衡逆向移动
B.加热溶液,溶液由蓝绿色变为黄绿色,平衡常数K增大
C.加水稀释,c(????????(????????????)????????+)∶c(CuC?????????????)的比值会减小
D.加入少量NaCl固体,平衡正向移动,Cl-转化率增大
?
CD
(3)盐酸的浓度会影响刻蚀速率,CuCl2浓度相同,盐酸浓度分别为1.5 mol·L-1、2.5 mol·L-1、3.0 mol·L-1时,c(H2CuCl3)随时间的变化曲线如图所示,中间速率变缓慢的可能原因是　　　 　。c(HCl)=1.5 mol·L-1时,在0~1.5 min
内,H2CuCl3的平均生成速率为　　　 　。?
反应生成的固体CuCl覆盖了铜,阻碍反应进行,生成H2CuCl3的速率较慢　
0.2 mol·L-1·min-1
(4)Cu2+能形成多种配合物。铜氨溶液具有显著的抗菌作用。往0.2 mol·L-1CuSO4溶液中通入氨气,测得Cu2+和铜氨各级配合物的物质的量分数xn与平衡体系的p????????????(NH3浓度的负对数)的关系如图所示。
?
①曲线4代表的含铜微粒为　　　　 。?
②b点的纵坐标为　　　　。?
③结合图像信息,计算反应Cu(OH)2+4NH3 ????????(????????????)????????++2OH-的平衡常数K=　　 　　。[已知Cu(OH)2的Ksp=2.2×10-20]?
?
????????????????????????????+　
?
0.14
2.2×10-7.4
【解析】(1)CuCl中基态亚铜离子的价层电子排布式为3d10,其轨道表示式为 ;(2)A.加入几滴AgNO3溶液,Ag+与Cl-反应生成AgCl沉淀,使c(Cl-)减小,平衡逆向移动,正确;B.反应为吸热反应,加热溶液,平衡正向移动,溶液由蓝色变为黄绿色,平衡常数K增大,正确;C.加水稀释,c(Cl-)减小,
????????????????????????????????+?????????????????????????????=????????×?????????????????,故????????????????????????????????+?????????????????????????????增大,不正确;D.加入少量氯化钠固体,氯离子浓度增大,平衡正向移动,但氯离子本身的转化率减小,不正确;故选CD;
?
(3)由刻蚀原理,铜会和H2CuCl4(aq)反应生成氯化亚铜沉淀,反应生成的固体CuCl覆盖了铜,阻碍反应进行,导致生成H2CuCl3的速率较慢;因HCl的浓度越低,平衡时H2CuCl3的浓度越低, 图中相同时间内最低的曲线为c(HCl)= 1.5 mol·L-1时曲线,由曲线可知,c(HCl)=1.5 mol·L-1时,在0~1.5min内,H2CuCl3的浓度为0.3 mol·L-1,平均生成速率为????.????????.???? mol·L-1·min-1=0.2 mol·L-1·min-1;
(4)①将0.2 mol/L CuSO4溶液与NH3·H2O溶液等体积混合,依次发生反应:①Cu2+ +NH3═Cu(NH3) 2+,② [Cu(NH3)]2++NH3 [Cu(NH3)2]2+
③ [Cu(NH3)2]2++NH3 [Cu(NH3)3]2+ ④ [Cu(NH3)3]2++NH3 [Cu(NH3)4]2+ ；则 1代表Cu2+ 、2代表Cu(NH3) 2+、3代表????????????????????????????+、4代表????????????????????????????+、5代表????????????????????????????+;
?
②由图像可以看出,b点时Cu2+和Cu(NH3) 2+物质的量分数相等,且数值为0.43,4和5所代表的微粒物质的量分数几乎为0,则3所代表的????????????????????????????+的物质的量分数约为(1-0.43-0.43)=0.14,即b点的纵坐标约为0.14;
③对于反应Cu2++NH3 [Cu(NH3)]2+,平衡常数K1=????([????????(????????????)]????+)????(????????????+)????(????????????),在a点时,c(Cu2+)=c([Cu(NH3)]2+),此时K1=????????(????????????)=104.1。通过代入曲线后面交点数据,依次得到:反应[Cu(NH3)]2++NH3 [Cu(NH3)2]2+,平衡常数K2=103.5。反应[Cu(NH3)2]2++NH3 [Cu(NH3)3]2+,平衡常数K3=102.9。反应[Cu(NH3)3]2++NH3 [Cu(NH3)4]2+,平衡常数K4=102.1。对于Cu(OH)2的
?
溶解平衡Cu(OH)2???? Cu2+????????+2OH-(aq),溶度积常数Ksp=c(Cu2+)c2(OH-)=2.2×10-20。总反应Cu(OH)2+4NH3 [Cu(NH3)4]2++2OH-的平衡常数K=c([Cu(NH3)4]2+)c2(OH?)c4(NH3)。根据多重平衡规则,总反应的平衡常数等于分步反应平衡常数之积,即K=K1K2K3K4Ksp。将K1=104.1、K2=103.5、K3=102.9、K4=102.1、Ksp=2.2×10-20代入可得:K=104.1×103.5×102.9×102.1×2.2×10-20=2.2×10-7.4。
?
3.(2024·杭州学军中学月考)某化学兴趣小组模拟SO2催化氧化制备SO3,在2 L刚性容器中进行下列三组实验,数据如下:
条件
第1组
第2组
第3组
温度/℃
T1
T2
T3
投料n(SO2)/mol
1
2
4
投料n(O2)/mol
2
2
2
SO2平衡转化率(α)/%
40
50
α
(1)T1 ℃时平衡常数K=　　　　(保留两位有效数字)。?
(2)若T1=T3,则α　　　　(填“>”“<”或“=”)40%,结合相关数据计算,写出推理过程。?
0.49
<　
T3=T1时,假设反应达到平衡时,SO2的转化率也为40%,则转化的c(SO2)=0.8 mol·L-1。
?
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
起始浓度/(mol·L-1)
2
1
0
转化浓度/(mol·L-1)
0.8
0.4
0.8
α=40%时浓度/(mol·L-1)
1.2
0.6
0.8
Q=????????(????????????)????????(????????????)·????(????????)=????.????????????.????????×????.????=????????????????>K,平衡逆向移动,所以SO2的平衡转化率小于40%
?
【解析】(1)T1℃时SO2的平衡转化率为40%,则转化的c(SO2)=0.2 mol·L-1。
K=????????(????????????)????????(????????????)·????(????????)=????.????????????.????????×????.????≈0.49。
?
?
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
起始浓度/(mol·L-1)
0.5
1
0
转化浓度/(mol·L-1)
0.2
0.1
0.2
平衡浓度/(mol·L-1)
0.3
0.9
0.2
4.加热N2O5依次发生的分解反应为①N2O5(g)═N2O3(g)+O2(g),②N2O3(g)═N2O(g)+O2(g)。在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5,加热到t ℃,达到平衡状态后O2为9 mol,N2O3为3.4 mol。则t ℃时反应①的平衡常数为　　　　。?
8.5
【解析】设N2O5的转化浓度为x mol·L-1,N2O3的转化浓度为y mol·L-1。
?
N2O5(g)═N2O3(g)+O2(g)
开始/(mol·L-1)
4
0
0
转化/(mol·L-1)
x
x
x
平衡/(mol·L-1)
4-x
x
x
?
N2O3(g)═N2O(g)+O2(g)
开始/(mol·L-1)
x
0
x
转化/(mol·L-1)
y
y
y
平衡/(mol·L-1)
x-y
y
x+y
根据题意得????+????=????.?????????????=????.????
所以x=3.1,y=1.4。所以反应①的平衡常数为K=????(????????)·????(????????????????)????(????????????????)=????.????×????.?????????????.????=8.5。
?
5.我国科学家成功开发Pd-Fe/Fe2O3催化剂在低温条件下高选择性合成高纯度的乙烯,化学原理为:
主反应:C2H2(g)+H2(g)═C2H4(g)　ΔH1
副反应:C2H2(g)+2H2(g)═C2H6(g)　ΔH2
在密闭容器中充入1 mol C2H2和2 mol H2,发生上述两个反应,测得C2H2平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。在T0 K、20 kPa下C2H4的选择性等于????????[C2H4选择性=????(????????????????)????(????????????????)+????(????????????????)]。p0　　　　(填“>”“<”或“=”)20 kPa。T0 K下,主反应的平衡常数Kp=　　　　kPa-1(Kp为用气体分压计算的平衡常
数,气体分压=气体总压×物质的量分数)。?
?
<　
0.8
【解析】主反应:C2H2(g)+H2(g)═C2H4(g)和副反应:C2H2(g)+2H2(g)═C2H6(g)均为气体分子数减小的反应,增大压强,平衡正向移动,C2H2的转化率升高,结合图像可知,p0<20 kPa;T0K时,设平衡时C2H4(g)、C2H6(g)的物质的量分别为x mol、y mol:
?
C2H2(g)+H2(g)═C2H4(g)
起始/mol
1
2
0
?
转化/mol
x
x
x
?
平衡/mol
1-x-y
2-x-2y
x
?
?
C2H2(g)+2H2(g)═C2H6(g)
起始/mol
1-x
2-x
0
?
转化/mol
y
2y
y
?
平衡/mol
1-x-y
2-x-2y
y
?
由图可知,在T0K、20 kPa下C2H2的平衡转化率为90%,则????+????????×100%=90%;C2H4的选择性等于????????,则????????+????=????????;解得x=0.8,y=0.1;平衡时C2H2(g)、C2H6(g)、C2H4(g)、H2(g)的物质的量分别为0.1 mol、0.1 mol、0.8 mol、1.0 mol,总物质的量为2.0 mol,则T0K下,主反应的平衡常数Kp=????????×????.????????.????(????????×????.????????.????)×(????????×????.????????.????) kPa-1=0.8 kPa-1。
?
1.(2025·广东卷·17题节选)酸及盐在生活生产中应用广泛。
(3)兴趣小组测定常温下苯甲酸饱和溶液的浓度c0和苯甲酸的Ka,实验如下:取50.00 mL苯甲酸饱和溶液,用0.1000 mol/LNaOH溶液滴定,用pH计测得体系的pH随滴入溶液体积V变化的曲线如图。据图可得:
①c0=　　 　mol/L。?
②苯甲酸的Ka=　　　　 (列出算式,水的电离可忽略)。?
【解析】(3)①由图像可知,当加入14 mL NaOH溶液时,苯甲酸被完全中和,则可得苯甲酸饱和溶液的浓度c0=????.????????????????????????????/????×????????×?????????????????????????×?????????????????=0.028 mol/L;
②由图像可知,苯甲酸饱和溶液的pH为2.89,说明苯甲酸饱和溶液中的c(H+)=c(苯甲酸根)=10-2.89 mol/L,则苯甲酸的Ka=?????????????.????????×?????????????.????????????.????????????
?
0.028
?????????????.????????×?????????????.????????????.????????????
?
2.(2025·安徽卷·17题节选)Ⅱ.甲烷和二氧化碳重整是制取合成气(CO和H2)的重要方法,主要反应有:
③CH4(g)+CO2(g) ? 2CO(g)+2H2(g)
④CO2(g)+H2(g) ? CO(g)+H2O(g)
⑤CH4(g)+H2O(g) ? CO(g)+3H2(g)
(4)恒温恒容条件下,可提高CH4转化率的措施有　　　　(填字母)。?
a.增加原料中CH4的量
b.增加原料中CO2的量
c.通入Ar气
b　
(5)恒温恒压密闭容器中,投入不同物质的量之比的CH4/CO2/Ar混合气,投料组成与CH4和CO2的平衡转化率之间的关系如下图。
i.投料组成中Ar含量下降,平衡体系中n(CO)∶n(H2)的值将　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。?
ⅱ.若平衡时Ar的分压为p kPa,根据a、b两点计算反应⑤的平衡常数Kp=
　　　　(kPa)2(用含p的代数式表示,Kp是用分压代替浓度计算的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。?
增大　
0.675p2
【解析】(4)a.增加原料中CH4的量,CH4自身转化率降低;b.增大原料中CO2的量,CH4转化率增大;c.通入Ar,各物质浓度不变,平衡不移动,CH4转化率不变;故选b;(5)如图可知,恒压时,随着Ar含量下降,反应④平衡不移动,反应③和⑤平衡逆向移动,但甲烷的转化率下降得更快,二氧化碳转化率下降得慢,说明反应④占比大,则n(CO):n(H2)增大;设初始投料:n????????????=4 mol、n????????????=4 mol、n????????=2 mol,平衡时,甲烷转化率为20%,二氧化碳的转化率为30%,则平衡时:
n????????????=4 mol-4 mol×20%=3.2 mol;
n????????????=4 mol-4 mol×30%=2.8 mol;
?
根据碳元素守恒:n(CO)=8 mol-n????????????-n????????????=8 mol-3.2 mol-2.8 mol=2 mol;
根据氧元素守恒:n????????????=8 mol-n(CO)-2n????????????=8 mol-2 mol-2×2.8 mol=0.4 mol;
根据氢元素守恒:n????????=8 mol-2n????????????-n????????????=8 mol-2×3.2 mol-0.4 mol=1.2 mol;
平衡时,气体总物质的量为3.2 mol+2.8 mol+2 mol+0.4 mol+1.2 mol+2 mol=11.6 mol,Ar的分压为 p kPa,则总压为5.8 p kPa,p????????????=????.????????????.????×5.8 p
?
kPa=0.6 p kPa、p(CO)=????????????.????×5.8 p kPa= p kPa、p????????????=????.????????????.????×5.8 p kPa=1.6 p kPa、p????????????=????.????????????.????×5.8 p kPa=0.2 p kPa,反应⑤的平衡常数Kp=????.????????????×????????.????????×????.????????????????????????=0.675p2????????????????。
?
3.(2024·山东卷)水煤气是H2的主要来源,研究CaO对C-H2O体系制H2的影
响,涉及主要反应如下:
C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)(Ⅰ)　ΔH1>0
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)(Ⅱ)　ΔH2<0
CaO(s)+CO2(g) CaCO3(s)(Ⅲ) ΔH3<0
压力p下、温度为T0时,H2、CO和CO2三种气体的摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05,则反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常数Kp=
　　　　;此时气体总物质的量为4.0 mol,则CaCO3(s)的物质的量为
　　　　mol;若向平衡体系中通入少量CO2(g),重新达平衡后,分压p(CO2)将　　　　(填“增大”“减小”或“不变”),p(CO)将　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。?
????????　
?
0.5　
不变　
增大
【解析】压力p下、温度为T0时,H2、CO、CO2的摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05,则H2O(g)的摩尔分数为1-0.5-0.15-0.05=0.3,则反应CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)的平衡常数Kp=????(????????????)×????(????????)????(????????)×????(????????????)=????.????????????×????.????????????.????????????×????.????????=????????;设起始状态1 mol C(s),x mol H2O(g),C(s)已完全反应。
则依据三段式:
?
平衡时H2、CO、CO2的摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05,则有????+????????+?????????=0.5、?????????????+?????????=0.15、?????????????+?????????=0.05,解出x=????????????????、a=????????????、b=????????????,则n(总)=x+1-b=????????????????+1-????????????=????????????????,而由于平衡时n(总)=4 mol,设真实加入量是计算时所设量的y倍,则????????????????y=4,y=????????????????,则n(CaCO3)=b·y=????????????×????????????????=0.5。
若向平衡体系中通入少量CO2(g),重新达平衡后,反应CaO(s)+CO2(g) CaCO3(s)的Kp=????????(????????????),温度不变,Kp不变,则分压p(CO2)不变,但体系中增加了CO2(g),反应Ⅱ逆向移动,所以p(CO)增大。
?
4.(2024·全国甲卷)已知:①CH4(g)+Br2(g) CH3Br(g)+HBr(g)　ΔH1=-29 kJ·mol-1
②3CH3Br(g) C3H6(g)+3HBr(g)
ΔH2=+20 kJ·mol-1
CH4与Br2反应生成CH3Br,部分CH3Br会进一步溴化。将8 mmol CH4和8mmol Br2通入密闭容器,平衡时,n(CH4)、n(CH3Br)与温度的关系如图(假设反应后的含碳物质只有CH4、CH3Br和CH2Br2)。
(1)图中CH3Br的曲线是________(填“a”或“b”)。
(2)560 ℃时,CH4的转化率α=　　　　,n(HBr)=　　　　mmol。?
(3)560 ℃时,反应CH3Br(g)+Br2(g)===CH2Br2(g)+HBr(g)的平衡常数K=
　　　　。?
a　
80%
7.8
10.92
(4)少量I2可提高生成CH3Br的选择性。500 ℃时,分别在有I2和无I2的条件
下,将8 mmol CH4和8 mmol Br2通入密闭容器,溴代甲烷的物质的量(n)随时间(t)的变化关系如图。
在11~19 s之间,有I2和无I2时CH3Br的生成速率之比????(有????????)????(无????????)=　　　　。?
?
1.5
【解析】(1)由ΔH1<0可知,升高温度,该反应的平衡逆向移动,n(CH4)增大,n(CH3Br)减小,故图中CH3Br的曲线是a。(2)根据题图可知,560 ℃时,平衡时n(CH4)=1.6 mmol,n(CH3Br)=5.0 mmol,则CH4的转化率α=??????????????????????????.??????????????????????????????????????????×100%=80%,CH4的转化量为6.4 mmol,故进一步溴化的CH3Br的物质的量为(6.4-5.0) mmol=1.4 mmol,则CH3Br进一步溴化生成的HBr的量为1.4 mmol,故n(HBr)=6.4 mmol+1.4 mmol=7.8 mmol。(3)假设CH4与Br2反应生成CH3Br平衡后CH3Br再进一步溴化,根据题图中的数据,并结合(2)的分析,列三段式:
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该反应为气体分子数不变的反应,可用物质的量来计算平衡常数,则K=????.????×????.????????.????×????.????=10.92。(4)根据图中关于CH3Br的数据可得,v(有I2)=(????.?????????.????)?????????????????(?????????????????)?????=0.075 mmol·s-1,v(无I2)=(????.?????????.????)?????????????????(?????????????????)?????=0.05 mmol·s-1,则????(有????????)????(无????????)=????.?????????????????????????????·?????????????.?????????????????????????·?????????=1.5。
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?
CH3Br(g)+Br2(g)═CH2Br2(g)+HBr(g)
起始量/mmol
6.4
1.6
0
6.4
?
转化量/mmol
1.4
1.4
1.4
1.4
?
平衡量/mmol
5.0
0.2
1.4
7.8
?
5.(2024·河北卷)1,4?二(氯甲基)苯(D)是有机合成中的重要中间体,可由对二甲苯(X)的氯化反应合成。对二甲苯浅度氯化时反应过程为以上各反应的速率方程均可表示为v=kc(A)c(B),其中c(A)、c(B)分别为各反应中对应反应物的浓度,k为速率常数(k1~k5分别对应反应①~⑤)。
某温度下,反应器中加入一定量的X,保持体系中氯气浓度恒定(反应体系体积变化忽略不计),测定不同时刻相关物质的浓度。
已知该温度下,k1∶k2∶k3∶k4∶k5=100∶21∶7∶4∶23。
(1)30 min时,c(X)=6.80 mol·L-1,且30~60 min内v(X)=0.042 mol·L-1·min-1,反应进行到60 min时,c(X)=　　　　mol·L-1。?
(2)60 min时,c(D)=0.099 mol·L-1,若0~60 min产物T的含量可忽略不计,则此时c(G)=　　　　mol·L-1;60 min后,随T的含量增加,????(????)????(????)　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。?
?
5.54
0.033　
增大
【解析】(1)30~60 min内X的转化浓度为0.042 mol·L-1·min-1×30 min=1.26 mol·L-1,因此60 min时c(X)=6.80 mol·L-1-1.26 mol·L-1=5.54 mol·L-1。(2)0~60 min产物T的含量可忽略不计,说明在此阶段D、G的消耗速率可忽略不计。D、G均由M生成,任意时刻两者的生成速率之比????(????)生????(????)生=????????????(????)·????(????????????)????????????(????)·????(????????????)=????????????????=????????????=
????????。D、G的初始浓度均为0,任意时刻生成的浓度之比等于其速率之比,因此60 min时c(G)=????(????)????=0.033 mol·L-1。60 min后,D、G开始生成T,两者的消耗
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速率之比为????(????)耗????(????)耗=????????????(????)·????(????????????)????????????(????)·????(????????????)=????????????(????)????????????(????)=????×????????????×????=????????????????。结合两者的生成速率知,D生成得快而消耗得慢,G生成得慢而消耗得快,因此????(????)????(????)会增大。

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