第2章 微专题02 压强平衡常数(Kp)——知识技能型（教师用书）-【创新思维】2022-2023学年新教材高中化学选择性必修1同步导学案（鲁科2019 单选版）

　压强平衡常数(Kp)——知识技能型

授课提示：对应学生用书第52页

1．压强平衡常数

对于有气体参加的可逆反应体系：aA(g)＋bB(g)cC(g)达到化学平衡时，各气体的分压表示为p(A)、p(B)、p(C)。用某种气体(如A)的平衡分压[p(A)]代替物质的量浓度[c(A)]来表示平衡常数，即Kp＝，Kp称作该可逆反应的压强平衡常数。

2．气体分压的计算方法

(1)由A(g)、B(g)、C(g)组成的混合气体，根据阿伏加德罗定律，T、n总和V都确定时，p总也是确定的。

(2)若A(g)、B(g)、C(g)的物质的量分数分别用x、y、z表示，则各气体的分压＝物质的量分数×p总，即A、B、C的分压分别为p(A)＝p总·x；p(B)＝p总·y；p(C)＝p总·z。

[典例]　接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)＋O2(g)SO3(g)　ΔH＝－98 kJ/mol，将组成(物质的量分数)为2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的混合气体通入反应器，在温度t，压强p条件下进行反应。平衡时若SO2转化率为α，则SO3的压强为________，平衡常数Kp＝________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。

[解析]　设通入的SO2、O2和N2共100 mol，则SO2、O2和N2物质的量分别为2m mol、m mol、q mol。

　　　　    SO2(g)　＋　O2(g)SO3(g)

起始量/mol    2m        m         0

转化量/mol   2mα        mα       2mα

平衡量/mol  2m(1－α)   m(1－α)    2mα

平衡时反应器中气体的总物质的量为[2m(1－α)＋m(1－α)＋2mα]＋q＝(3m＋q－mα)mol＝(100－mα)

则各组分的分压为p(SO3)＝·p，

p(SO2)＝·p，

p(O2)＝·p，

 

[思维点拨]　压强平衡常数的计算流程

1．环戊二烯是生产精细化工产品的重要中间体，其制备反应为

　ΔH＞0

该反应在刚性容器中进行。实际生产中常通入水蒸气以降低双环戊二烯的沸点。某温度下，通入总压为100 kPa的双环戊二烯和水蒸气，达到平衡后总压为160 kPa，双环戊二烯的转化率为80%，则p(H2O)＝________kPa，平衡常数Kp＝________kPa(Kp为用分压表示的平衡常数)。

解析：某温度下，通入总压为100 kPa的双环戊二烯和水蒸气，达到平衡后总压为160 kPa，则增压60 kPa，双环戊二烯的转化率为80%，则反应前双环戊二烯的分压为＝75 kPa，则p(H2O)＝100 kPa－75 kPa＝25 kPa，平衡时双环戊二烯、环戊二烯的平衡分压分别为15 kPa、120 kPa，平衡常数Kp＝＝960 kPa。

答案：25　960

2．乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)　ΔH＝＋137 kJ/mol，容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下(p)发生上述反应，乙烷的平衡转化率为α。反应的平衡常数Kp＝________________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。

解析：设起始时加入的乙烷和氢气各为1 mol，列出三段式：

　　　    C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)

初始量/mol  　1       0      1

转化量/mol  　α       α      α

平衡量/mol  　1－α    α     1＋α

平衡时，C2H6、C2H4和H2平衡分压分别为p、p和p，则反应的平衡常数为

Kp＝。

答案：·p

3．汽车尾气是造成雾霾天气的原因之一，尾气中的主要污染物为CxHy、NO、CO、SO2及固体颗粒物等。研究汽车尾气的成分及其发生的反应，可以为更好地治理汽车尾气提供技术支持。活性炭(C)也可用于处理汽车尾气中的NO，在1 L真空、恒容、密闭容器中加入2.030 mol活性炭和0.100 0 mol NO，发生化学反应生成气体A和B，在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及气体总压强(p)如下表：

回答下列问题：

(1)写出容器中发生反应的化学方程式：______________________________________

________________________________________________________________________。

(2)p________(填“＞”“＜”或“＝”)3.93 MPa。

(3)计算反应体系在200 ℃时的压强平衡常数Kp＝________(用气体的平衡分压代替平衡浓度计算，某气体的分压＝气体总压×该气体的体积分数)。

解析：(1)由2.030 mol C＋0.100 0 mol NO―→气体A＋气体B，还有题表中200 ℃时各物质平衡时的物质的量，应用“三段式”法分析如下：