第二章 微专题3 压强平衡常数及其应用-2021-2022学年高二化学【步步高】学习笔记（人教版2019选择性必修1）鲁琼冀湘 配套word

微专题3　压强平衡常数及其应用 对恒温、恒压条件下的可逆反应，用压强平衡常数分析解决问题往往比较简单。 1．分压 (1)定义：相同温度下，当某组分气体B单独存在且具有与混合气体总体积相同体积时，该气体B所具有的压强，称为气体B的分压强。 (2)计算公式： 混合气体中某组分的分压＝总压×该组分的物质的量分数，pB＝p总×。 (3)分压定律：混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和，即p总＝pA＋pB＋pC＋… 2．压强平衡常数 一定温度下，气相反应：mA(g)＋nB(g)eC(g)＋fD(g)达平衡时，气态生成物分压幂之积与气态反应物分压幂之积的比值为一个常数，称为该反应的压强平衡常数，用符号Kp表示，Kp的表达式：Kp＝。 1．在300 ℃、8 MPa下，将CO2和H2按物质的量之比为1∶3通入恒压密闭容器中发生CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)反应，达到平衡时，测得CO2的平衡转化率为50%，则该反应条件下的压强平衡常数Kp＝______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。 答案　MPa－2 解析　 CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) 起始量/mol 1 3 0 0 变化量/mol 0.5 1.5 0.5 0.5 平衡量/mol 0.5 1.5 0.5 0.5 依据：分压＝总压×物质的量分数，则p(CO2)＝8× MPa＝ MPa，p(H2)＝8× MPa＝4 MPa， p(CH3OH)＝8× MPa＝ MPa，p(H2O)＝8× MPa＝ MPa，所以Kp＝ MPa－2＝ MPa－2。 2．650 ℃时，一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)。平衡时，CO的体积分数为40%，总压强为p总。 (1)平衡时CO2的转化率为________。 (2)已知：气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数。 用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝________。 答案　(1)25%　(2)0.27p总 解析　(1)设开始加入1 mol CO2，反应掉了x mol CO2，则有 　　　 C(s)＋CO2(g)2CO(g) 始态/mol 1 0 变化/mol x 2x 平衡/mol 1－x 2x 因此有×100%＝40%，解得x＝0.25，CO2的转化率为×100%＝25%。 (2)平衡时CO的体积分数为40%，则CO2的体积分数为60% 故Kp＝＝≈0.27p总。 3．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CxHy、NO、CO、SO2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 0.100 0 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： 活性炭/mol NO/mol A/mol B/mol p/MPa 200 ℃ 2.000 0.040 0 0.030 0 0.030 0 3.93 335 ℃ 2.005 0.050 0 0.025 0 0.025 0 p 根据上表数据，写出容器中发生反应的化学方程式：________________，计算反应体系在200 ℃时的平衡常数Kp＝________________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数)。 答案　C＋2NON2＋CO2　 解析　1 L恒容密闭容器中加入0.100 0 mol NO和2.030 mol 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：Δn(C)∶Δn(NO)∶Δn(A)∶Δn(B)＝1∶2∶1∶1，可以推断出生成的A、B两种气体分别为N2和CO2，反应的化学方程式为C＋2NON2＋CO2。该反应的平衡常数Kp＝，容器的体积为1 L，平衡分压之比等于平衡浓度之比，带入表中数据计算得Kp＝。 4．乙酸甲酯是树脂、涂料、油墨、油漆、胶粘剂、皮革生产过程所需的有机溶剂，而且乙酸甲酯还可作为原料制备燃料乙醇。在刚性容器压强为1.01 MPa时，乙酸甲酯与氢气制备乙醇主要发生如下反应： CH3COOCH3(g)＋2H2(g)CH3OH(g)＋CH3CH2OH(g) 一定温度下，以n(CH3COOCH3)∶n(H2)＝1∶10的投料比进行反应，乙酸甲酯转化率与气体总压强的关系如图所示：