微专题突破2 分压与平衡常数(word教参)-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修第一册（人教版2019）

（见学生用书P39） 【例题】（2023·全国乙）（节选）（1）将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：2FeSO4（s）Fe2O3（s）＋SO2（g）＋SO3（g）（Ⅰ）。平衡时－T的关系如下图所示。660K时，该反应的平衡总压p总＝　　　　kPa、平衡常数KP（Ⅰ）＝　　　　（kPa）2。KP（Ⅰ）随反应温度升高而　　　　（填“增大”“减小”或“不变”）。 （2）提高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3（g）2SO2（g）＋O2（g）（Ⅱ），平衡时＝　　　　（用、表示）。在929 K时，p总＝84.6 kPa、＝35.7 kPa，则＝　　　　kPa，KP（Ⅱ）＝　　　　kPa（列出计算式）。 解析　（1）将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：2FeSO4（s）Fe2O3（s）＋SO2（g）＋SO3（g）（Ⅰ）。由平衡时－T的关系图可知，600 K时，＝1.5 kPa，则＝1.5 kPa，因此，该反应的平衡总压p总＝3 kPa、平衡常数KP（Ⅰ）＝1.5 kPa×1.5 kPa＝2.25（kPa）2。由图中信息可知，随着温度升高而增大，因此，KP（Ⅰ）随反应温度升高而增大。（2）提高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3（g）2SO2（g）＋O2（g）（Ⅱ），在同温同压下，不同气体的物质的量之比等于其分压之比，由于仅发生反应（Ⅰ）时＝，则＋2＝－2，因此，平衡时＝。在929 K时，p总＝84.6 kPa、＝35.7 kPa，则＋＋＝p总、＋2＝－2，联立方程组消去，可得3＋5＝4p总，代入相关数据可求出＝46.26 kPa，则＝84.6 kPa－35.7 kPa－46.26 kPa＝2.64 kPa，KP（Ⅱ）＝＝ kPa。 答案：（1）3　2.25　增大 （2）　46.26 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＝。 3.压力平衡常数（Kp）的计算流程 1.已知2NO2（g）N2O4（g）。298 K时，在体积固定的密闭容器中充入一定量的NO2，平衡时NO2的分压为100 kPa。已知Kp＝2.7×10－3kPa－1，则NO2的转化率为（　　） A.70％ B.55％ C.46％ D.35％ 答案　D　 解析　假设起始时投入的物质的量为1 mol，转化率为x， 　　　　　　2NO2（g）N2O4（g） 起始量/mol　1　0 改变量/mol　x0.5x 平衡量/mol1－x0.5x，同温同体积时，压强之比等于物质的量之比，则p（NO2）∶p（N2O4）＝（1－x）∶0.5x＝100 kPa∶p（N2O4），则p（N2O4）＝kPa，因此Kp＝kPa－1＝2.7×10－3kPa－1，解得x＝0.35，所以NO2的平衡转化率为35％，故选D项。 2. 焦炭还原NO2发生反应：2NO2（g）＋2C（s）N2（g）＋2CO2（g）。在恒温条件下，1 mol NO2和足量焦炭发生该反应，测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示，计算可得M点时该反应的平衡常数Kp＝　　　　。 解析　设参加反应的NO2为x，列三段式： 　　　　 2NO2（g）＋2C（s）N2（g）＋2CO2（g） 起始量/mol 1 0 0 变化量/mol x x x 平衡量/mol 1－x x x 根据题图可知，M点对应的平衡状态下，c（NO2）＝c（CO2），即n（NO2）＝n（NO2），则有1－x＝x，解得x＝0.5 mol，平衡时n（NO2）＝0.5 mol、n（N2）＝0.25 mol、n（CO2）＝0.5 mol，气体的总物质的量为1.25 mol，则p（NO2）＝p（CO2）＝×10 MPa＝4 MPa，p（N2）＝×10 MPa＝2 MPa，所以M点时该反应的平衡常数Kp＝＝＝2 MPa。 答案：2 MPa 3.已知2A2（g）＋B2（g）2C（g） ΔH＝－a kJ·mol－1（a＞0），在一个2 L固定容积的容器中加入4 mol A2和2 mol B2，在500 ℃时充分反应达到平衡后C的浓度为1 mol·L－1。若反应在第5 min时达平衡，计算此5 min内A2的平均反应速率为　　　　，反应达平衡时B2的转化率为　　　　，若达平衡时测得容器内压强为10 MPa，则平衡常数为Kp＝　　　　。 解析　在500 ℃时，反应在第5 min时达平衡，C的浓度为1 mol·L－1，则平衡后C的物质的量为n＝cV＝1 mol·L－1×2 L＝2 mol，列出三段式： 　　　　　2A2（g）＋B2（g）2C（g） 起始 4 mol 2 mol 0 转化 2 mol 1 mol 2 mol 平衡 2 mol 1 mol 2 mol 此5 min内A2的平均反应速率为v＝＝＝＝0.2 mol/（L·min）；反应达平衡时B2的转化率为×100％＝50％；若达平衡时测得容器内压强为10 MPa，气体总的物质的量为2 mol＋1 mol＋2 mol＝5 mol，则A2的平衡分压为10 MPa×＝4 MPa，B2的平衡分压为10 MPa×＝2 MPa，C的平衡分压为10 MPa×＝4 MPa，则平衡常数为Kp＝＝＝0.5 MPa－1。 答案：0.2 mol/（L·min）　50％　0.5 MPa－1 （见学生用书P40） 1.（化学平衡状态）在一定条件下，使SO2和O2在一密闭容器中进行反应，下列说法中不正确的是（　　） A.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后为零 B.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后不变 C.随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后不变 D.反应开始时，正反应速率最大，逆反应速率为零 答案　A　 解析　根据化学平衡的建立过程可知，反应从正反应方向开始，v正最大，v逆＝0，达到平衡时，v正＝v逆≠0，A项错误。 2.（极端假设法确定可逆反应平衡时各物质浓度的范围）在一定量密闭容器中进行如下反应：N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）。已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1。当反应达到平衡时，可能存在的数据是（　　） A. N2为0.2 mol·L－1，H2为0.6 mol·L－1 B. N2为0.15 mol·L－1 C. N2、H2均为0.18 mol·L－1 D. NH3为0.4 mol·L－1 答案　B　 解析　假设反应从题给某一时刻开始向正反应方向进行到底，NH3的浓度为0.4 mol·L－1；若反应从题给某一时刻开始向逆反应方向进行到底，N2的浓度为0.2 mol·L－1，H2的浓度为0.6 mol·L－1，而实际上反应不可能进行到底，A、D项错误，B项正确。从题给量的关系易知无论反应进行到什么程度，c（N2）∶c（H2）＝1∶3恒存在，因此两者不可能同时均为0.18 mol·L－1，C项错误。 3.（化学平衡状态的判断）一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应：2SiHCl3（g）SiH2Cl2（g）＋SiCl4（g）。Qc表示某时刻的浓度商，K为该温度下的平衡常数。下列情况能说明该反应一定达到化学平衡状态的是（　　） A. Qc＝K B.体系内物质的总质量保持不变 C. SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4同时在容器中存在 D.单位时间内消耗2n mol SiHCl3，同时生成n mol SiH2Cl2 答案　A　 解析　Qc＝K，说明反应达到平衡状态，A项正确；根据质量守恒，体系内物质的总质量保持不变，不能说明反应达到平衡状态，B项错误；根据可逆反应的特征，SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4同时在容器中存在，不能说明反应达到平衡状态，C项错误；两种表达方式都是正反应速率，不能说明反应达到平衡状态，D项错误。 4.（化学平衡状态的判断）一定温度下，在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X（g）Y（g）＋Z（s），以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是（　　） A.混合气体的密度不再变化 B.反应容器中Y的质量分数不变 C.体系压强不再变化 D. Z的浓度不再变化 答案　D　 解析　ρ＝，V不变，若ρ不变，则说明气体的质量不再变化，A项为平衡状态；容器内物质的总质量不变，若Y的质量分数不变，则m（Y）不变，B项为平衡状态；若体系的压强不变，则气体的总物质的量不变，C项为平衡状态；Z为固体，浓度为常数，D项不能说明反应达到化学平衡状态。 5.（化学平衡常数的有关计算）反应SO2（g）＋NO2（g）SO3（g）＋NO（g），若在一定温度下，将物质的量浓度均为4 mol·L－1的SO2（g）和NO2（g）注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得反应器中SO3（g）的浓度为2 mol·L－1 ，则在该温度下： （1）此反应的平衡常数为　　　　。 （2）在上述温度下，若SO2（g）的初始浓度增大到6 mol·L－1，NO2（g）的初始浓度仍为4 mol·L－1，达到化学平衡状态时，计算下列各物质的浓度及SO2和NO2的平衡转化率。 ①c（ SO3） ＝　　　　mol·L－1，c（SO2）＝　　　　mol·L－1。 ②SO2转化率为　　　　， NO2转化率为　　　　。 解析　（1）根据题中数据可列出三段式： 　　　　 SO2（g）＋NO2（g）SO3（g）＋NO（g） 起始（mol/L） 4.0 4.0 0 0 转化（mol/L） 2.0 2.0 2.0 2.0 平衡（mol/L） 2.0 2.0 2.0 2.0 故平衡常数为：K＝＝1。（2）设平衡时SO2的浓度变化量为x mol/L，则列出的三段式为： 　　　　　SO2（g）＋NO2（g） SO3（g）＋NO（g） 起始（mol/L） 6.0 4.0 0 0 转化（ mol/L） x x x x 平衡（mol/L） 6.0－x 4－x x x K＝＝1，解得x＝2.4，平衡时c（SO3）＝2.4 mol·L－1，c（SO2）＝（6.0－2.4） mol·L－1＝3.6 mol·L－1；SO2的转化率为：×100％＝40％，NO2的转化率为：×100％＝60％。 答案：（1）1　（2）①2.4　3.6　②40％　60％ 学科网（北京）股份有限公司 $$