2.3.3 速率常数与压强平衡常数（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中化学选择性必修1（鲁科版2019，单选）

速率常数与压强平衡常数 第三课时 1 目 录 01 02 培优素养(一)——速率常数及其应用 培优素养(二)——压强平衡常数 03 课时跟踪检测 01 培优素养(一)——速率常数及其应用 t/min 0 20 40 60 80 120 x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784 x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784 上述反应中，正反应速率为v正＝k正x2(HI)，逆反应速率为v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________(以K和k正表示)。若k正＝0.002 7 min－1，在t＝40 min时，v正＝________min－1。 √ 2．三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。 对于反应2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)　ΔH＝48 kJ·mol－1，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。 答案：(1)22　0.02　(2)大于　1.3 02 培优素养(二)——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。 [例2]　已知：C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)。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)。 思维建模|压强平衡常数的计算流程 (2)达到平衡后测得体系压强是起始时的1.8倍，则该反应的平衡常数Kp＝________(kPa)2(用各物质的分压代替物质的量浓度计算，列出计算式即可)。 2．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 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)。 3．氨的用途十分泛，如氨是制造硝酸和氮肥的重要原料。工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。回答下列问题： 一定温度下，向2 L恒容密闭容器中充入0.4 mol N2、1.2 mol H2发生反应，NH3的浓度随时间变化情况如表所示： 时间/min 5 10 15 20 25 浓度/(mol·L－1) 0.08 0.14 0.18 0.20 0.20 0～10 min内，用H2表示的平均反应速率为___________；实验测得体系平衡时的压强为10 MPa，则该反应的平衡常数Kp＝__________ MPa－2(用分数表示，Kp为分压表示的平衡常数，分压＝总压×体积分数)。 03 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 √ 催化剂可以改变反应速率但不影响平衡，因催化剂同等程度改变k(正)和k(逆)，故D正确。 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 反应平衡时正逆反应速率相等，则2v(Br2)正＝v(NOBr)逆，B错误； 正反应放热，断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量，则生成物的总键能比反应物的总键能大a kJ·mol－1，C正确； 增大浓度，单位体积活化分子数增大，但其百分数不变，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 慢反应决定整个反应速率，要提高合成COCl2的速率，关键是提高反应③的速率，C正确； 催化剂不影响平衡移动，则选择合适的催化剂能加快该反应的速率，而平衡不移动则COCl2的体积分数不变，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 实验编号 初始浓度 生成CH3OCH3的初始速率/(mol·L－1·s－1) c(CO)/ (mol·L－1) c(H2)/ (mol·L－1) 1 2.00×10－3 2.00×10－3 3.2×10－3 2 1.00×10－3 5.00×10－3 2.0×10－3 3 2.00×10－3 3.00×10－3 4.8×10－3 请回答： (1)800 ℃时，k的值为________(只写数值，不写单位)。 (2)若800 ℃时，初始浓度c(CO)＝c(H2)＝3.00×10－3mol·L－1，则生成CH3OCH3的初始速率为_________ mol·L－1·s－1。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：(1)对比实验1和3，CO浓度相同，实验3中H2浓度为实验1的1.5倍，实验3的速率是实验1的1.5倍，则y＝1；v＝k·cx(CO)·c(H2)，将实验1和实验2的数据代入得3.2×10－3＝k×(2.00×10－3)x×2.00×10－3、2.0×10－3＝k×(1.00×10－3)x×5.00×10－3；解得k＝4×105、x＝2； (2)由（1）知，v＝4×105c2(CO)·c(H2)，当初始浓度c(CO)＝c(H2)＝3.00×10－3 mol·L－1时，生成CH3OCH3的初始速率为4×105×(3.00×10－3)2 ×3.00×10－3＝1.08×10－2 mol·L－1·s－1。 答案：(1)4×105　(2)1.08×10－2 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 t/min 0 10 20 30 40 50 φ(N2) 0.250 0.225 0.210 0.203 0.200 0.200 请回答下列问题： (1)N2的平衡转化率为___________(保留三位有效数字)。 (2)若反应开始时，容器内的压强为0.6 MPa，则第40 min末时容器内的压强为__________MPa；该反应在T1 ℃时的压强平衡常数Kp＝___________(MPa)－2(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)。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：(1)由表格数据可知，40 min时反应达到平衡，φ(N2)＝0.200，列出三段式： 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 时间/min 0 10 20 30 40 ＋∞ 压强/MPa 20 17 15 13.2 11 11 ①达到平衡时N2的转化率为___________。 ②用压强表示该反应的平衡常数Kp＝_________(Kp等于平衡时生成物分压幂的乘积与反应物分压幂的乘积的比值，某物质的分压等于总压×该物质的物质的量分数)。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (2)设平衡时转化氮气的物质的量为x，列三段式： 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (1)一定温度下，在恒容密闭容器中按照n(NH3)∶n(NO)＝2∶3充入反应物，发生上述反应。下列不能判断该反应达到平衡状态的是__________ (填字母)。 A．c(NH3)∶c(NO)＝2∶3 B．n(NH3)∶n(N2)不变 C．容器内压强不变 D．容器内混合气体的密度不变 E．1 mol N—H键断裂的同时，生成1 mol O—H键 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：(1)因为NH3与NO的起始投入量之比为2∶3，变化量之比为2∶3，所以在反应进行的任意阶段，都存在c(NH3)∶c(NO)＝2∶3，反应不一定达平衡状态，A符合题意； 随着反应的进行，n(NH3)不断减小，n(N2)不断增大，当n(NH3)∶n(N2)不变时，反应达平衡状态，B不符合题意； 反应前后气体的分子数不等，随着反应的进行，容器内的压强不断发生改变，当容器内压强不变时，反应达平衡状态，C不符合题意； 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 反应生成物H2O呈液态，随着反应的进行，气体的密度在不断改变，当容器内混合气体的密度不变时，反应达平衡状态，D不符合题意； 1 mol N—H键断裂的同时，生成1 mol O—H键，虽然数值之比等于化学计量数之比，但反应进行的方向相同，不能确定反应达平衡状态，E符合题意。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：设通入的SO2、O2和N2共100 mol，利用三段式法进行计算： 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 T/K 401 443 463 pc/kPa 10 51 100 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 答案：(1)10　(2)0.75k 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：(1)相同温度、压强下，二氧化碳与氢气的物质的量比越小，氢气转化率越小，a、b、c各曲线所表示的投料比由大到小的顺序为a>b>c。 (2)N点在b曲线上，二氧化碳与氢气的物质的量比为1∶1， 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 答案：(1)a>b>c　(2)0.5　(3)0.64 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 [例1]　某科学家研究了下列反应：2HI(g)H2(g)＋I2(g)，在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如表： [解析]　平衡时，v正＝v逆，即k正x2(HI)＝k逆x(H2)·x(I2)，则＝＝＝K，k逆＝；v正＝k正x2(HI)＝0.002 7 min－1 ×0.852≈1.95×10－3 min－1。 [答案]　　1.95×10－3 归纳拓展|正、逆反应速率与化学平衡常数间的关系 [以反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)为例] 已知v(正)＝k正·c2(SO2)·c(O2) v(逆)＝k逆·c2(SO3)，其中k正、k逆为正、逆反应速率常数。反应达到平衡时，v(正)＝v(逆)，即：k正·c(SO2)·c平(O2)＝k逆·c(SO3) ＝＝K [浸润素养训练] 1．聚乙烯醇生产过程中会产生大量副产物乙酸甲酯，其催化醇解反应可用于制备甲醇和乙酸己酯，该反应的化学方程式为CH3COOCH3(l)＋C6H13OH(l) CH3COOC6H13(l)＋CH3OH(l)。 已知v正＝k正·x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)，v逆＝k逆·x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)，其中v正、v逆为正、逆反应速率，k正、k逆为正、逆反应速率常数，x为各组分的物质的量分数。已知平衡常数Kx为各生成物的物质的量分数幂之积与各反应物的物质的量分数幂之积的比，则平衡常数Kx为(　 ) A. B. C．k正 D．k逆 解析：达到平衡时，平衡常数Kx＝，此时v正＝v逆，即k正x平(CH3COOCH3)·x平(C6H13OH)＝ k逆x平(CH3COOC6H13)· x平(CH3OH)，则Kx＝，A项正确。 (1)343 K时反应的平衡转化率α＝________%。平衡常数K343 K＝________(保留2位小数)。 (2)比较a、b处反应速率大小：va________vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v＝v正－v逆＝k正x2(SiHCl3)－k逆x(SiH2Cl2)x(SiCl4)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的＝________(保留1位小数)。 解析：(1)温度越高，反应越先达到平衡，根据图示，左侧曲线对应的温度为343 K,343 K时反应的平衡转化率为22%。设开始时加入SiHCl3的浓度为a mol·L－1，根据化学方程式和SiHCl3的平衡转化率知，达平衡时，SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的浓度分别为0.78a mol·L－1、0.11a mol·L－1、0.11a mol·L－1，化学平衡常数K＝＝0.02。 (2)温度越高，反应速率越大，a点所在曲线对应的温度高于b点所在曲线对应的温度，所以a点反应速率大于b点反应速率。a点所在曲线达到平衡时，v正＝v逆，即k正x(SiHCl3)＝k逆x平(SiH2Cl2)x平(SiCl4)，从题图上可知a点所在曲线平衡时SiHCl3的转化率为22%，设投入SiHCl3 y mol，则根据三段式法得： 代入k正x(SiHCl3)＝k逆x平(SiH2Cl2)x平(SiCl4)得，k正0.782＝k逆0.112，＝　① 在a处SiHCl3的转化率为20%，根据三段式法得： 则＝＝×，将①代入计算得出≈1.3。 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。 [解析]　设起始时C2H6和H2的物质的量均为1 mol，列出三段式： 平衡时C2H6、C2H4和H2对应的分压分别为p、p和p，则该反应的平衡常数Kp＝＝×p。 [答案]　×p [浸润素养训练] 1．在一刚性密闭容器中，CH4和CO2的起始分压分别为20 kPa、25 kPa，加入Ni/α­Al2O3催化剂并保持温度恒为1 123 K，使其发生反应CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)。 (1)研究表明CO的生成速率v(CO)＝[1.3×10－2·p(CH4)·p(CO2)] (p/kPa，v/mol·L－1·s－1)，某时刻测得CO的分压p(CO)＝20 kPa，则p(CO2)＝________ kPa，v(CO)＝________ mol·L－1·s－1。 解析：(1) CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) 起始分压/kPa　 20　　25　　　　0　　　0 反应分压/kPa 10 10 20 20 某时刻分压/kPa 10 15 20 20 v(CO)＝[1.3×10－2·p(CH4)·p(CO2)]＝1.3×10－2×10×15 mol·L－1·s－1＝1.95 mol·L－1·s－1。(2)达到平衡后体系压强是起始时的1.8倍，同理根据三段式，计算出p平(CH4)＝2 kPa、p平(CO2)＝7 kPa、p平(CO)＝p平(H2)＝36 kPa，代入Kp表达式可得到Kp＝(kPa)2。 答案：(1)15　1.95　(2) 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 解析：0～10 min内，NH3的浓度变化量为0.14 mol·L－1，根据N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，H2的浓度变化量为0.21 mol·L－1，用H2表示的平均反应速率为＝0.021 mol·L－1·min－1；由表格数据可知，平衡时NH3的浓度为0.2 mol·L－1，即物质的量为0.4 mol，列三段式如下： 平衡时N2的分压为p平(N2)＝ 10 MPa×＝ MPa；同理可计算p平(H2)＝ MPa；p平(NH3)＝MPa；Kp＝＝＝ MPa－2。 答案：0.021 mol·L－1·min－1　 1．顺­1,2­二甲基环丙烷和反­1,2­二甲基环丙烷可发生如图转化：。该反应的速率方程可表示为v(正)＝k(正)·c(顺)和v(逆)＝k(逆)·c(反)；k(正)和k(逆)分别称作正、逆反应速率常数，它们受温度和催化剂影响。下列说法正确的是(　 ) A．某温度时，该反应的平衡常数可表示为K＝ B．正、逆反应速率常数改变，平衡常数也一定会随之改变 C．若升高温度，平衡逆向移动，则说明正反应的活化能高于逆反应的活化能 D．催化剂改变反应速率但不影响平衡，说明催化剂同等程度改变k(正)和k(逆) 解析：平衡时正逆反应速率相等，K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，v(正)＝k(正)·c(顺)＝ v(逆)＝k(逆)·c(反)，则K＝，故A错误；k(正)和k(逆)受温度和催化剂等影响，K只受温度的影响，则正、逆反应速率常数改变，平衡常数不一定变化，故B错误；若升高温度，平衡逆向移动，正反应为放热反应，则正反应的活化能小于逆反应的活化能，故C错误； 2．(2024·武汉期中)化学工作者对NO与H2的反应进行研究，提出下列3步机理(k为速率常数) 第一步：2NON2O2　快速平衡[其速率方程为v正＝k正c2(NO)；v逆＝k逆c(N2O2)] 第二步：N2O2＋H2N2O＋H2O　慢反应 第三步：N2O＋H2N2＋H2O　快反应 其中可看似认为第二步反应不能影响第一步平衡，下列说法错误的是(　 ) A．总反应为2NO＋2H2N2＋2H2O B．总反应快慢主要由第二步反应决定 C．平衡时，2c(NO)＝c(N2O2) D．第一步反应的平衡常数K＝ 解析：将第一、二、三步加起来可得总反应为2NO＋2H2N2＋2H2O，故A正确；第二步N2O2＋H2N2O＋H2O为慢反应，总反应快慢主要由第二步反应决定，故B正确； 速率之比等于化学计量数之比，达平衡时，c正(NO)＝2c逆(N2O2)，故C错误；第一步反应，平衡时：v正＝k正·c2(NO)＝v逆＝k逆·c(N2O2)，反应的平衡常数K＝＝，故D正确。 3．(2024·福州期末)已知总反应：2NO(g)＋Br2(g)2NOBr(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0)的速率方程为{v＝k·c2(NO)·c(Br2)，k为速率常数}，该反应机理可分为两步： ①NO(g)＋Br2(g)NOBr2(g)　快 ②NOBr2(g)＋NO(g)2NOBr(g)　慢[速率方程v＝k1·c(NO)·c(NOBr2)，k1为速率常数，该反应速率近似认为是总反应的速率]。下列叙述正确的是(　 ) A．k＝ B．当v(Br2)正＝2v(NOBr)逆时，总反应达到平衡 C．总反应中生成物的总键能比反应物的总键能大a kJ·mol－1 D．恒容时，增大Br2(g)的浓度能增加单位体积内活化分子的百分数，加快反应速率 解析：反应2NO(g)＋Br2(g)===2NOBr(g)可由反应①＋②得到，由于①反应快，反应速率由②决定，由K＝可得c平(NOBr2)＝K×c平(NO)·c平(Br2)，将其代入v＝k1·c(NO)·c(NOBr2)，得出v＝k1Kc(NO)·c平(Br2)，即可得出k＝k1·K，A错误； 4．为减少对环境造成的影响，发电厂试图将废气中的CO进行合理利用，以获得重要工业产品。研究发现Cl2与CO合成COCl2的反应机理如下： ①Cl2(g)2Cl·(g)快； ②CO(g)＋Cl·(g)COCl·(g)快； ③COCl·(g)＋Cl2(g)COCl2(g)＋Cl·(g)慢。 反应②的速率方程v正＝k正c(CO)×c(Cl·)，v逆＝k逆c(COCl·)、k正、k逆是速率常数。下列说法错误的是(　 ) A．反应②的平衡常数K＝ B．反应①和②的活化能均大于反应③的活化能 C．要提高合成COCl2的速率，关键是提高反应③的速率 D．使用合适的催化剂不能增大平衡时COCl2(g)的体积分数 解析：反应②存在v正＝k正c(CO)×c(Cl·)，v逆＝k逆c(COCl·)，平衡时正逆反应速率相等，则K＝，A正确； 活化能越小，反应速率越快，则反应①和②的活化能小于反应③的活化能，B错误； 5．已知反应3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)生成CH3OCH3的初始速率与CO、H2的初始浓度的关系为v＝k·cx(CO)·cy(H2)，k是速率常数。在800 ℃时测得的相关数据如表所示。 6．研究氮氧化物的反应机理，对于消除环境污染有重要意义。升高温度绝大多数的化学反应速率增大，但是2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的速率却随温度的升高而减小。某化学小组为研究特殊现象的实质原因，查阅资料知： 2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步： ①2NO(g)N2O2(g)(快) v1正＝k1正c2(NO)　v1逆＝k1逆c(N2O2)　ΔH1＜0 ②N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)(慢) v2正＝k2正c(N2O2)·c(O2)　v2逆＝k2逆c2(NO2)　ΔH2＜0 请回答下列问题： 一定温度下，反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)达到平衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K＝________，根据速率方程分析，升高温度该反应速率减小的原因是______(填字母)。 a．k2正增大，c(N2O2)增大 b．k2正减小，c(N2O2)减小 c．k2正增大，c(N2O2)减小 d．k2正减小，c(N2O2)增大 解析：由反应达到平衡状态可知，v1正＝v1逆、v2正＝v2逆，所以v1正×v2正＝v1逆×v2逆，即k1正c2(NO)×k2正c(N2O2)·c(O2)＝k1逆c(N2O2)×k2逆c2(NO2)，则K＝＝；升高温度反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的速率降低，根据反应历程，决定反应速率的是反应②，由于温度升高k2正增大，c(O2)一定，只能是c(N2O2)减小对反应的影响较大，选c。 答案：　c 7．工业合成氨原理为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在T1℃时，向2 L恒容密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2发生上述反应，测得N2的体积分数φ(N2)随时间(t)的变化如下表： 则φ(N2)＝＝0.200，求得x＝，所以N2的平衡转化率为×100%≈33.3%。 (2)由(1)分析知，平衡时混合气体总物质的量为mol＝ mol，在恒温恒容条件下，气体的压强之比等于物质的量之比，则＝，p＝0.50 MPa，即第40 min末时容器内的压强为0.50 MPa； 该反应在T1 ℃时的压强平衡常数Kp＝＝＝。 答案：(1)33.3%　(2)0.5　 8．(1)已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，且该反应的v正＝k正·c(N2)·c3(H2)，v逆＝k逆·c2(NH3)，则反应N2(g)＋H2(g)NH3(g)的平衡常数K＝___________(用k正和k逆表示)。 (2)500 ℃时，向容积为2 L的密闭容器中通入1 mol N2和3 mol H2，模拟合成氨的反应，容器内的压强随时间的变化如下表所示： 解析：(1)已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，且该反应的v正＝k正·c(N2)·c3(H2)，v逆＝k逆·c2(NH3)，则反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的化学平衡常数K1＝＝，则反应N2(g)＋H2(g)NH3(g)的平衡常数K＝＝ 。 恒温恒容下，气体的压强之比等于物质的量之比，则＝，解得x＝0.9，①达到平衡时N2的转化率为×100%＝90%； ②平衡时氮气为0.1 mol，氢气为0.3 mol，氨气为1.8 mol，分压p＝p总×，p总＝11 MPa，n(总)＝2.2 mol；p(NH3)＝ 11 MPa ×＝9 MPa；p(N2)＝ 11 MPa ×＝0.5 MPa；p(H2)＝11 MPa ×＝1.5 MPa；代入该反应的平衡常数Kp＝＝48 (Mpa)－2。 答案：(1) 　 (2)①90%　②48 (Mpa)－2 9．(2024·德州期末)随着氮氧化物对环境及人类活动影响的日趋严重，如何消除大气污染物中的氮氧化物成为人们关注的主要问题之一，利用NH3的还原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反应如下：4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(l)　ΔH<0。 (2)已知该反应速率v正＝k正·c4(NH3)·c6(NO)，v逆＝k逆·cx(N2)·cy(H2O)(k正、k逆分别是正、逆反应速率常数)，该反应的平衡常数K＝，则x＝________，y＝________。 (2)已知该反应速率v正＝k正·c4(NH3)·c6(NO)，v逆＝k逆·cx(N2)·cy(H2O)(k正、k逆分别是正、逆反应速率常数)，该反应的平衡常数K＝＝，与反应方程式得出的平衡常数K＝进行对照，可确定x＝5，y＝0。 答案：(1)AE　 (2)5　0 10．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－1，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)。 平衡时气体的总物质的量为(3m＋q－mα)mol，则p平(SO2)＝p，p平(O2)＝p，p平(SO3)＝p，因3m＋q＝100，Kp＝，代入计算得Kp＝。 答案：·p　　 11．银及其化合物在催化与电化学等领域中具有重要应用。 (1)一定条件下，在银催化剂表面存在反应：2Ag2O(s)4Ag(s)＋O2(g)，该反应平衡时体系的压强(pc)与温度(T)的关系如表： 已知：在平衡体系中，用气体物质的分压替换浓度计算得到的平衡常数称为压强平衡常数，用Kp表示。气体物质X的分压p(X)＝×p总。401 K时，该反应的压强平衡常数Kp＝_____________ kPa。 (2)某温度下，向恒容容器中加入Ag2O，分解过程中反应速率v(O2)与压强p的关系为v(O2)＝k，k为速率常数(一定温度下，k为常数)。当固体质量减少4%时，逆反应速率最大。当转化率为14.5%时，v(O2)＝__________(用k表示)。 解析：(1)401 K时，该反应的压强平衡常数Kp＝p(O2)＝10 kPa； (2)设起始时恒容容器中加入Ag2O的质量为m g，当固体质量减少4%时，逆反应速率最大，即达到平衡状态，生成n(O2)＝＝ mol，反应2Ag2O(s)4Ag(s)＋O2(g)， 若转化率为14.5%时生成n(O2)＝× mol，即＝＝，则v(O2)＝k＝k＝0.75k。 高阶思维训练 12． T ℃时，将0.10 mol N2O4气体充入 1 L刚性密闭容器中发生反应N2O4(g)2NO2(g)，NO2(g)、N2O4(g)的浓度随时间的变化关系如图，已知两物质的消耗速率与各自的分压有如下关系：v(N2O4)＝k1·p(N2O4)，v(NO2)＝k2·p2(NO2)，k1、k2为速率常数。已知Kp＝，p表示对应物质的分压，下列说法正确的是(　 ) A．若v(N2O4)∶v(NO2)＝1∶2时，说明该反应达到平衡状态 B．a点：反应物和生成物浓度相等，所以v正＝v逆 C．该温度下反应的平衡常数Kp与k1、k2间的关系为Kp·k2＝k1 D．若反应开始时总压为p，则反应2NO2(g)N2O4(g)的压强平衡常数为 解析：没有说明正逆反应方向，故不能说明反应达到平衡状态，故A错误； a点表示反应物和生成物浓度相等，但此时反应没有达到平衡，故v正≠v逆，故B错误；v(N2O4)＝k1·p(N2O4)，v(NO2)＝k2·p2(NO2)，当消耗速率v(NO2)＝2v(N2O4),反应达到平衡，即k2·p(NO2)＝2k1·p平(N2O4)，有＝＝Kp，即Kp·k2＝2k1，故C错误； 容器体积为1 L，由图像可知，平衡时n(N2O4)＝0.04 mol，n(NO2)＝0.12 mol，容器恒容，物质的量之比等于压强之比，平衡时压强为1.6p，Kp＝＝＝，D正确。 13．(2024·宁波高二期末)将二氧化碳转化为绿色液体燃料甲醇是实现碳中和的一个重要途径。甲醇的制备原理为CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49 kJ·mol－1。 已知反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)的v正＝k正·p(CO2)·p3(H2)，v逆＝k逆·p(CH3OH)·p(H2O)，其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，p为气体分压(分压＝总压×物质的量分数)。在540 K下， 按初始投料比n(CO2)∶n(H2)＝3∶1、n(CO2)∶n(H2)＝1∶1、n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，得到不同压强条件下H2的平衡转化率关系图： (1)a、b、c各曲线所表示的投料比由大到小的顺序为_________(用字母表示)。 (2)N点在b曲线上，540 K时的压强平衡常数Kp＝________(MPa)－2(用平衡分压代替平衡浓度计算)。 (3)540 K条件下，测得某时刻p(CO2)＝0.2 MPa、p(H2)＝0.4 MPa、p(CH3OH)＝p(H2O)＝0.1 MPa，此时＝________(保留两位小数)。 540 K时的压强平衡常数Kp＝＝0.5(MPa)－2。 (3)540 K条件下，＝Kp＝0.5，某容器测得某时刻p(CO2)＝0.2 MPa，p(H2)＝0.4 MPa，p(CH3OH)＝p(H2O)＝0.1 MPa, ＝＝0.5×＝0.64。 $$