第2章 微专题5 平衡常数的计算与应用-【优化探究】2025-2026学年高中化学选择性必修1同步导学案配套课件 鲁科版（2019）双选

微专题5　平衡常数的计算与应用 优化探究 第2章　化学反应的方向、限度与速率 1.多重平衡体系中化学平衡常数的计算 (1)多重平衡体系中的平衡:一个化学反应体系中存在多个化学反应,在一定条件下,这些反应都达到平衡状态,整个体系才能达到平衡。 (2)多重平衡体系中某一反应的平衡常数,其表达式中各组分的平衡量指的是整个平衡体系中平衡时的量,而不是指某一单一反应中平衡时的量,即尽管是某一反应的平衡常数,描述的却是整个体系中相关物质的浓度间的关系。 [例1]　在1 L真空密闭容器中加入a mol PH4I固体,t ℃时发生如下反应: PH4I(s)⥫⥬PH3(g)+HI(g)　① 4PH3(g)⥫⥬P4(g)+6H2(g)　② 2HI(g)⥫⥬H2(g)+I2(g)　③ 平衡时,体系中n(HI)=b mol,n(I2)=c mol,n(H2)=d mol,则t ℃时反应①的平 衡常数K为　　 　　(用字母表示)。  b mol2·L-2 方法一:2HI(g)⥫⥬H2(g)+I2(g),因反应达到平衡时,n(I2)=c mol,即该反应生成n(H2)=c mol,反应消耗n(HI)=2c mol,则PH4I分解生成n(PH3) =n(HI) =(b+2c)mol;在反应4PH3(g)⥫⥬P4(g)+6H2(g)中,生成n(H2)=(d-c)mol,该反应消耗的n(PH3)=(d-c)mol,在反应PH4I(s)⥫⥬PH3(g)+HI(g)达到平衡时, n(HI)=b mol,n(PH3)=mol,该反应的化学平衡常数K=c平(PH3)·c平(HI)=b×=b mol2·L-2。 方法二:设反应消耗了x mol PH4I,平衡时有y mol PH3,由H原子守恒得4x=b+2d+3y,由I原子守恒得x=b+2c,解得y=b+,则化学平衡常数K=c平(PH3)·c平(HI)=b mol2·L-2。 [例2]　CO2经催化加氢可以生成低碳烃,主要有以下两个竞争反应: 反应Ⅰ:CO2(g)+4H2(g)⥫⥬CH4(g)+2H2O(g); 反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)⥫⥬C2H4(g)+4H2O(g)。 为分析催化剂对反应的选择性,在1 L密闭容器中充入2 mol CO2和4 mol H2,测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示: 该催化剂在较低温度时主要选择　　　 　(填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”)。 520 ℃时,反应Ⅰ的平衡常数K=　　　　　　 　　(只列算式不计算)。  反应Ⅰ 2.压强平衡常数(Kp)及其应用 对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g)+qD(g),在一定温度下,达到平衡时,其压强平衡常数Kp=。其中p平(A)、p平(B)、p平(C)、 p平(D)分别表示对应物质的分压。 注意　(1)混合气体中某组分的分压=总压×该组分的物质的量分数,即pB=p总×。 (2)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+pD。 [例3]　(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反应CO2(g)+3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g),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)。  MPa-2 (2)在1 470 K、100 kPa反应条件下,将n(H2S)∶n(Ar)=1∶4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等,H2S平衡转化率为　　　　,平衡常数Kp=　　　　kPa[已知H2S热分解的化学方程式为2H2S(g)⥫⥬S2(g)+2H2(g)]。  50% 4.76 3.化学平衡常数的应用 [例4]　已知在25 ℃时,下列反应的平衡常数如下: ①N2(g)+O2(g)⥫⥬2NO(g)　K1=1×10-30 ②2H2(g)+O2(g)⥫⥬2H2O(g)　K2=2×1081 mol-1·L ③2CO2(g)⥫⥬2CO(g)+O2(g)　K3=4×10-92 mol·L-1 下列说法正确的是(　　) A.NO分解反应NO(g)⥫⥬N2(g)+O2(g)的平衡常数为1×10-30 B.根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2O C.常温下,NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2 D.温度升高,上述三个反应的平衡常数均增大 C 1.在温度为T时,将NH4HS(s)置于抽真空的容器中,当反应NH4HS(s)⥫⥬NH3(g)+H2S(g)达到平衡时,测得总压强为p,则该反应的压强平衡常数Kp=(　　) A.p　　　　　　　 B.p2 C.p2 D.p C 2.某温度下,N2O5气体在一体积固定的容器中发生如下反应: 2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)(慢反应)　ΔH<0,2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)(快反应)　ΔH<0,体系的总压强p总和p(O2)随时间的变化如图所示: (1)图中表示O2压强变化的曲线是　　　　(填“甲”或“乙”)。  (2)已知N2O5分解的反应速率v=0.12p(N2O5)(kPa·h-1),t=10 h时,p(N2O5)= 　　　　kPa,v=　　　　(结果保留两位小数,下同)kPa·h-1。  (3)该温度下2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)反应的平衡常数Kp=　　　　kPa-1(Kp为以分压表示的平衡常数)。  乙 28.2 3.38 0.05 3.一定量的CO2与足量的C在恒压密闭容器中发生反应: C(s)+CO2(g)⥫⥬2CO(g)　ΔH=+173 kJ·mol-1,若压强为p kPa,平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示,回答下列问题: (1)650 ℃时CO2的平衡转化率为　　　　。  (2)t1 ℃时压强平衡常数Kp=　　　 　(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数);该温度下达到平衡后若再充入等物质的量的CO和CO2气体,则平衡　　　　(填“正向”“逆向”或“不”)移动,原因是 　　　　。  25% 0.5p kPa 不 Qp=Kp 4.(1)氯乙烯是制备塑料的重要中间体,可通过乙炔选择性催化加氢制 备。已知: Ⅰ.C2H2(g)+HCl(g)⥫⥬C2H3Cl(g) ΔH1=-124.8 kJ·mol-1 Ⅱ.C2H2(g)+2HCl(g)⥫⥬C2H4Cl2(g) ΔH2=-179.3 kJ·mol-1 Ⅲ.C2H2(g)⥫⥬2C(s)+H2(g) ΔH3=-277.8 kJ·mol-1 较低温度下乙炔选择性催化加氢过程只发生反应Ⅰ和Ⅱ。一定温度下,向盛放催化剂的恒容密闭容器中以物质的量之比为1∶1充入C2H2(g)和HCl(g),发生反应Ⅰ和Ⅱ。实验测得反应前容器内压强为p0 Pa,10 min达到平衡时C2H3Cl(g)、HCl(g)的分压分别为p1 Pa、p2 Pa。 ①C2H2(g)的平衡转化率为　　　　　 　　　。  ②反应Ⅰ的平衡常数Kp=　　　　　 　　　。  ×100% Pa-1 (1)①C2H2(g)+HCl(g)⥫⥬C2H3Cl(g) 转化/Pa px px px 　　　　　C2H2(g)+2HCl(g)⥫⥬C2H4Cl2(g) 转化/Pa py 2py py 则平衡时:p(C2H3Cl)=px=p1 Pa,p(HCl)=Pa=p2 Pa,解得py=Pa,则C2H2(g)的平衡转化率 =×100%=×100%=×100%。②平衡时 p(C2H2)=Pa=Pa=Pa,p(C2H3Cl)=p1 Pa,p(HCl)=p2 Pa,Kp==Pa-1= Pa-1。 (2)CO2和H2反应合成HCOOH的反应为H2(g)+CO2(g)HCOOH(g)。标准平衡常数Kθ=,其中pθ为标准压强(1×105 Pa),p(H2)、p(CO2)和p(HCOOH)为各组分的平衡分压,如p(CO2)=p·x(CO2),p为平衡总压,x(CO2)为平衡系统中CO2的物质的量分数。在标准压强下,向上述容器充入等物质的量的H2和CO2进行反应,测得HCOOH的平衡产率为w,则 Kθ=　　 　　(用含w字母表示)。  (2)在标准压强下,设向题述容器充入H2和CO2各1 mol进行反应,则: 　　　　　　 H2(g)　+　CO2(g)HCOOH(g) 起始/mol 1 1 0 转化/mol w w w 平衡/mol 1-w 1-w w 在相同温度和体积下,气体的压强之比等于其物质的量之比,则==,所以p=,x(H2)=x(CO2)=,x(HCOOH)=,p(H2)=p(CO2)=p×=×=,p(HCOOH)=p×=×=,所以Kθ====。 $$