(教案)第2章 小阶段任务学习 分压平衡常数的计算-【提分教练】2022-2023学年新教材高中化学选择性必修一(鲁科版2019)

分压平衡常数的计算 已知乙苯催化脱氢制苯乙烯反应： 探究1：恒温恒压条件下，n mol乙苯蒸气发生催化脱氢反应，若开始时容器内的压强为p Pa，达到平衡时乙苯的转化率为α，试计算在该温度下反应的平衡常数Kp。 提示： Pa。 乙苯的平衡转化率为α，则 开始/mol　n　　　　　 0　　　　　　 0 转化/mol　nα　　　　 nα　　　　　　nα 平衡/moln(1－α)　　 　 nα　　 　　　 nα 平衡时气体总的物质的量为n(1－α)mol＋nα mol＋nα mol＝n(1＋α)mol，则各组分的分压： p(乙苯)＝p Pa×＝p Pa， p(苯乙烯)＝p(H2)＝p Pa×＝p Pa， Kp＝＝＝ Pa。 探究2：恒温恒容条件下，n mol乙苯蒸气发生催化脱氢反应，若开始时容器内的压强为p Pa，达到平衡时乙苯的转化率为α，试计算在该温度下反应的平衡常数Kp。 提示： Pa。 乙苯的平衡转化率为α，则 开始/mol　 n　　　　　 　　0　　　　　　　0 转化/mol　 nα　　　　　 　nα　　　　　　 nα 平衡/mol　n(1－α) 　　　 nα　　　　　 　nα 设平衡时气体压强为p′，平衡时气体总的物质的量为n(1－α)mol＋nα mol＋nα mol＝n(1＋α)mol，则 ＝，则p′＝(1＋α)p Pa。 各组分的分压： p(乙苯)＝(1＋α)p Pa×＝(1－α)p Pa， p(苯乙烯)＝p(H2)＝(1＋α)p Pa×＝αp Pa，Kp＝＝ Pa。 气体的分压平衡常数(Kp) (1)气体的分压p(B) 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的体积时，该气体B所具有的压强，称为气体B的分压强，简称气体B的分压。符号为p(B)，单位为Pa或kPa或MPa。 (2)分压定律 ①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。 p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)＋…＝p ②气体的分压之比等于其物质的量之比：＝。 ③某气体的分压p(B)与总压之比等于其物质的量分数(或体积分数)：＝＝x(B)，因此气体B的分压p(B)＝气体总压p×B的体积分数＝气体总压p×B的物质的量分数。 (3)分压平衡常数Kp ①一定温度下，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的表达式如下： Kp＝。 ②分压平衡常数Kp与总压p、气体体积分数x的关系 一定温度下，刚性密闭容器中发生气相反应：mA(g)＋nB(g)eC(g)＋fD(g)。达到平衡时，令A、B、C、D的分压分别为p(A)、p(B)、p(C)、p(D)，A、B、C、D的体积分数为x(A)、x(B)、x(C)、x(D)，体系总压p＝p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)。 Kp＝＝ ＝·pe＋f－(m＋n) 当m＋n＝e＋f时，pe＋f－(m＋n)＝p0＝1， Kp＝＝。 ③Kp和Kc相似，对于确定的化学反应，Kp和Kc都只与温度有关。 1．对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数(记作Kp)。已知反应CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)，在t ℃时的平衡常数Kp＝a，则下列说法正确的是(　　) A．Kp＝ B．升高温度，若Kp增大，则该反应为放热反应 C．该反应达到平衡状态后，增大压强，平衡向左移动，Kp不变 D．t ℃时，反应CH4(g)＋H2O(g)CO2(g)＋2H2(g)的平衡常数Kp＝a C　解析：根据平衡常数的定义可知，Kp＝，A错误；升高温度，若Kp增大，说明平衡正向移动，则正反应为吸热反应，B错误；平衡常数只与温度有关，与其他因素无关，故增大压强时Kp不变，C正确；当化学方程式中的各物质系数变为原来的一半时，根据平衡常数的计算式可知平衡常数应为原平衡常数开平方，即Kp＝，D错误。 2．将E和F加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：E(g)＋F(s)2G(g)。忽略固体体积，平衡时G的体积分数随温度和压强的变化如下表所示，已知Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数。下列说法正确的是(　　) 温度/℃ 压强/MPa 1.0 2.0 3.0 810 54.0% a b 915 c 75.0% d 1 000 e f 83.0% A．b＞f B．平衡常数K(1 000 ℃)＜K(810 ℃) C．915 ℃、2.0 MPa下该反应的平衡常数为Kp＝4.5 MPa D．1 000 ℃、3.0 MPa时E的转化率为83% C　解析