大單元四　第十一章　第47講　化學平衡常數(shù)的綜合計算-2025年高中化學大一輪復習講義人教版

第47講化學平衡常數(shù)的綜合計算[復習目標]1.了解壓強平衡常數(shù)的含義，了解平衡常數(shù)與速率常數(shù)的關系。2.掌握平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率計算的一般方法?？键c一壓強平衡常數(shù)及相關計算1．氣體的分壓p(B)相同溫度下，當某組分氣體B單獨存在且具有與混合氣體總體積相同的體積時，該氣體B所具有的壓強，稱為氣體B的分壓強，簡稱氣體B的分壓，符號為p(B)，單位為Pa或kPa或MPa。氣體B的分壓p(B)＝氣體總壓p×B的體積分數(shù)＝氣體總壓p×B的物質(zhì)的量分數(shù)。2．壓強平衡常數(shù)對于有氣體參與的化學反應，寫平衡常數(shù)表達式時，用平衡時各氣體的分壓代替濃度，計算所得到的平衡常數(shù)稱為壓強平衡常數(shù)(Kp)。如：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，Kp＝eq\f(pcC·pdD,paA·pbB)[p(X)：X在平衡體系中物質(zhì)的量分數(shù)(或體積分數(shù))×總壓強]。3．常用的四個公式公式備注反應物的轉(zhuǎn)化率eq\f(n轉(zhuǎn)化,n起始)×100%＝eq\f(c轉(zhuǎn)化,c起始)×100%①平衡量可以是物質(zhì)的量、氣體的體積；②某組分的體積分數(shù)，也可以是物質(zhì)的量分數(shù)生成物的產(chǎn)率eq\f(實際產(chǎn)量,理論產(chǎn)量)×100%平衡時混合物組分的百分含量eq\f(平衡量,平衡時各物質(zhì)的總量)×100%某組分的體積分數(shù)eq\f(某組分的物質(zhì)的量,混合氣體總的物質(zhì)的量)×100%4.列三段式法計算壓強平衡常數(shù)例一定溫度和催化劑條件下，將1molN2和3molH2充入壓強為p0的恒壓容器中，測得平衡時N2的轉(zhuǎn)化率為50%，計算該溫度下的壓強平衡常數(shù)(Kp)。______________________________________________________________________________1．對于氣相反應，用某組分B的平衡壓強p(B)代替物質(zhì)的量濃度c(B)也可表示平衡常數(shù)(記作Kp)。已知反應CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)，在t℃時的平衡常數(shù)Kp＝a，則下列說法正確的是()A．Kp＝eq\f(pCH4·p2H2O,pCO2·p4H2)B．升高溫度，若Kp增大，則該反應為放熱反應C．該反應達到平衡狀態(tài)后，增大壓強，平衡向左移動，Kp不變D．t℃時，反應eq\f(1,2)CH4(g)＋H2O(g)eq\f(1,2)CO2(g)＋2H2(g)的平衡常數(shù)Kp＝eq\f(1,2)a2．將E和F加入密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應：E(g)＋F(s)2G(g)。忽略固體體積，平衡時G的體積分數(shù)(%)隨溫度和壓強的變化如下表所示，已知Kp是用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分數(shù)。下列說法正確的是()溫度/℃壓強/MPa1.02.03.081054.0ab915c75.0d1000ef83.0A.b>fB．平衡常數(shù)K(1000℃)<K(810℃)C．915℃、2.0MPa時該反應的平衡常數(shù)為Kp＝4.5MPaD．1000℃、3.0MPa時E的轉(zhuǎn)化率為83%3．[2019·全國卷Ⅱ，27(2)節(jié)選]某溫度下，等物質(zhì)的量的碘和環(huán)戊烯()在剛性容器內(nèi)發(fā)生反應：(g)＋I2(g)(g)＋2HI(g)ΔH>0，起始總壓為105Pa，平衡時總壓增加了20%，環(huán)戊烯的轉(zhuǎn)化率為________，該反應的平衡常數(shù)Kp＝____________Pa。壓強平衡常數(shù)(Kp)的計算流程標準(相對)平衡常數(shù)甲烷的直接轉(zhuǎn)化具有較高的經(jīng)濟價值，方法之一如下：CH4(g)＋eq\f(1,2)O2(g)CH3OH(g)ΔH＝－126.4kJ·mol－1，在200℃下，向恒容為5L的密閉反應器中加入催化劑，并充入6.0kPaCH4、4.8kPaO2和一定量He使反應充分進行，體系的總壓強隨反應時間的變化如圖所示。(1)下列措施可提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率的是____________(填字母)。A．升高溫度B．初始總壓強不變，提高CH4的分壓C．投料比不變，增大反應物濃度D．反應達到平衡后，再充入一定量He(2)計算該反應在200℃下的標準平衡常數(shù)Keq\o\al(θ,p)＝________(可保留eq\r(a))。已知：2A(g)B(g)的標準平衡常數(shù)Keq\o\al(θ,p)＝eq\f(\f(pB,pθ),[\f(pA,pθ)]2)，其中pθ為標準壓強(100kPa)，p(A)和p(B)為平衡分壓(某成分的物質(zhì)的量分數(shù)×總壓)。(3)若將容器改為絕熱容器，初始溫度為200℃，其他條件不變，達到新平衡時，甲醇產(chǎn)率將__________(填“變大”“變小”或“不變”)?？键c二化學平衡常數(shù)與速率常數(shù)的關系1．順-1,2-二甲基環(huán)丙烷和反-1,2-二甲基環(huán)丙烷可發(fā)生如下轉(zhuǎn)化：該反應的速率方程可表示為v正＝k正·c(順)和v逆＝k逆·c(反)，k正和k逆在一定溫度時為常數(shù)，分別稱作正、逆反應速率常數(shù)?；卮鹣铝袉栴}：(1)已知：T1溫度下，k正＝0.006s－1，k逆＝0.002s－1，該溫度下反應的平衡常數(shù)K1＝________。(2)T2溫度下，圖中能表示順式異構體的質(zhì)量分數(shù)隨時間變化的曲線是________(填字母)，平衡常數(shù)K2＝________。2．利用NH3的還原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反應如下：4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(l)ΔH＜0已知該反應速率v正＝k正·c4(NH3)·c6(NO)，v逆＝k逆·cx(N2)·cy(H2O)(k正、k逆分別是正、逆反應速率常數(shù))，該反應的平衡常數(shù)K＝eq\f(k正,k逆)，則x＝________，y＝________。3．肌肉中的肌紅蛋白(Mb)與O2結合生成MbO2，其反應原理可表示為Mb(aq)＋O2(g)MbO2(aq)，該反應的平衡常數(shù)可表示為K＝eq\f(cMbO2,cMb·pO2)。在37℃條件下達到平衡時，測得肌紅蛋白的結合度(α)與p(O2)的關系如圖所示[α＝eq\f(生成的cMbO2,初始的cMb)×100%]。研究表明正反應速率v正＝k正·c(Mb)·p(O2)，逆反應速率v逆＝k逆·c(MbO2)(其中k正和k逆分別表示正反應和逆反應的速率常數(shù))。(1)平衡常數(shù)K與速率常數(shù)k正、k逆之間的關系式為K＝________(用含有k正、k逆的式子表示)。(2)試求出圖中c點時，上述反應的平衡常數(shù)K＝________kPa－1。已知k逆＝60s－1，則速率常數(shù)k正＝______s－1·kPa－1。4．乙烯、環(huán)氧乙烷是重要的化工原料，用途廣泛。實驗測得2CH2=正·c2(CH2=CH2)·c(O2)(k正、k逆為速率常數(shù)，只與溫度有關)。(1)反應達到平衡后，僅降低溫度，下列說法正確的是________(填字母)。A．k正、k逆均增大，且k正增大的倍數(shù)更多B．k正、k逆均減小，且k正減小的倍數(shù)更少C．k正增大、k逆減小，平衡正向移動D．k正、k逆均減小，且k逆減小的倍數(shù)更少(2)若在1L的密閉容器中充入1molCH2=CH2(g)和1molO2(g)，在一定溫度下只發(fā)生上述反應，經(jīng)過10min反應達到平衡，體系的壓強變?yōu)樵瓉淼?.875倍，則0～10min內(nèi)v(O2)＝________，eq\f(k逆,k正)＝________。對于基元反應aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cc(C)·cd(D)，平衡常數(shù)K＝eq\f(ccC·cdD,caA·cbB)＝eq\f(k正·v逆,k逆·v正)，反應達到平衡時v正＝v逆，故K＝eq\f(k正,k逆)。1．[2022·全國甲卷，28(1)①(2)①](1)TiO2轉(zhuǎn)化為TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃時反應的熱化學方程式及其平衡常數(shù)如下：(ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(g)＋O2(g)ΔH1＝＋172kJ·mol－1，Kp1＝1.0×10－2(ⅱ)碳氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)=TiCl4(g)＋2CO(g)ΔH2＝－51kJ·mol－1，Kp2＝1.2×1012Pa①反應2C(s)＋O2(g)=2CO(g)的ΔH為________kJ·mol－1，Kp＝__________Pa。(2)在1.0×105Pa，將TiO2、C、Cl2以物質(zhì)的量比1∶2.2∶2進行反應。體系中氣體平衡組成比例(物質(zhì)的量分數(shù))隨溫度變化的理論計算結果如圖所示。①反應C(s)＋CO2(g)=2CO(g)的平衡常數(shù)Kp(1400℃)＝__________Pa。2．[2023·全國乙卷，28(3)(4)]硫酸亞鐵在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有許多用途。(3)將FeSO4置入抽空的剛性容器中，升高溫度發(fā)生分解反應：2FeSO4(s)Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)。平衡時－T的關系如圖所示。660K時，該反應的平衡總壓p總＝____________kPa、平衡常數(shù)Kp(Ⅰ)＝________(kPa)2。Kp(Ⅰ)隨反應溫度升高而__________(填“增大”“減小”或“不變”)。(4)提高溫度，上述容器中進一步發(fā)生反應2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)，平衡時＝________(用、表示)。在929K時，p總＝84.6kPa、＝35.7kPa，則＝____kPa，Kp(Ⅱ)＝____________kPa(列出計算式)。3．[2022·湖南，16(1)②]在一定溫度下，向體積固定的密閉容器中加入足量的C(s)和1molH2O(g)，起始壓強為0.2MPa時，發(fā)生下列反應生