第2章 讲评拓展课2 分压常数(Kp) 反应速率与平衡图像-【名师导航】2023-2024学年高中化学选择性必修1同步课件(人教版2019)

第二章　化学反应速率与化学平衡 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究任务 1．掌握分压常数(Kp)等特殊平衡常数的计算。 2．学会分析化学反应速率与平衡图像的有关问题。  讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 探究要点·典例导航 01 探究任务1　分压常数(Kp)的有关计算　 探究任务2　化学反应速率与平衡图像分析　 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 3 在2 L恒容密闭容器中充入4 mol CO和4 mol NO，发生反应2NO(g)＋2CO(g)⥫⥬N2(g)＋2CO2(g)，平衡时，NO的体积分数与温度(℃)、压强(Pa)的关系如图所示。 探究任务1　分压常数(Kp)的有关计算　 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 (1)C点NO的平衡转化率为________________________________； 若C点在10 min达到平衡，则10 min内CO的平均反应速率为________。 [解析]　 2NO(g)＋2CO(g)⥫⥬N2(g)＋2CO2(g) 起始量/mol　 4 4 0 0 转化量/mol 2x 2x x 2x 平衡量/mol 4－2x 4－2x x 2x 由题意：＝40%，解得：x＝0.5。 α(NO)＝×100%＝25% v(CO)＝ mol·L-1·min-1＝0.05 mol·L-1·min-1。 [答案]　25%　0.05 mol·L-1·min-1　 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 (2)若用物质的量分数代替平衡浓度，则C点时平衡常数Kx的计算式为_______________________________________________________。 [解析]　根据(1)可知平衡时n(NO)＝3 mol，n(CO)＝3 mol，n(N2)＝0.5 mol，n(CO2)＝1 mol，故Kx＝。 [答案]　　 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 (3)若起始容器内压强为p Pa，则C点时该反应的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度，分压＝总压×物质的量分数)。 [解析]　起始压强为p Pa，平衡时压强为×p Pa＝p Pa，NO、CO分压为p，N2的分压为p，CO2分压为p，Kp＝＝＝。 [答案]　 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 1．Kp的有关计算模型 (1)Kp的一般表达式 [以aA(g)＋bB(g)⥫⥬cC(g)＋dD(g)为例] Kp＝[p(X)：X在平衡体系中物质的量分数或体积分数×总压强]。 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 (2)Kp计算的两种模板 [以N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)为例] 模板1：设反应平衡时总压为p0， N2(g) ＋ 3H2(g)⥫⥬2NH3(g) n(始) 1 mol 3 mol 0 Δn 0.5 mol 1.5 mol 1 mol n(平) 0.5 mol 1.5 mol 1 mol p(X) p0 p0 p0 Kp＝ 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 模板2：刚性反应器(恒容容器) N2(g) ＋ 3H2(g)⥫⥬2NH3(g) p(始) p0 3p0 0 Δp p′ 3p′ 2p′ p(平) p0－p′ 3p0－3p′ 2p′ Kp＝ 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 2．Kx的表达式 如：N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)的Kx＝(其中的n为平衡时的物质的量)。 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 1．(2021·全国乙卷，T28节选)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2，376.8 ℃时平衡常数Kp′＝1.0×104Pa2，在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)，在376.8 ℃，碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则pICl＝______kPa，反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的平衡常数K＝________(列出计算式即可)。 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 ②设达到平衡时，碘蒸气减小的压强为p kPa，根据三段式法得 　 　　　 I2(g) ＋ Cl2(g)⥫⥬2ICl(g) P/kPa 20.0 0 Δp/kPa p p 2p p(平)/kPa 20.0－p 0.1 2p 由题意： 2p＋20.0－p＋0.1＝32.5 p＝12.4，故pICl＝24.8 kPa， K＝＝＝。 [答案]　24.8　 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 2．N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)⥫⥬2NO2(g)。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，在一定条件下，该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系：v(N2O4)＝k1p(N2O4)，v(NO2)＝k2p2(NO2)，其中k1、k2是与反应温度有关的常数。则一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp的关系是k1＝________。 [解析]　Kp＝，平衡时NO2、N2O4的消耗速率比为v(NO2)∶v(N2O4)＝k2p2(NO2)∶k1p(N2O4)＝2∶1，则Kp＝＝，k1＝。 [答案]　Kpk2 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 速率常数与平衡常数的关系 对于基元反应：aA(g)＋bB(g)⥫⥬gG(g)＋hH(g) v正＝k正·ca(A)·cb(B) v逆＝k逆·cg(G)·ch(H) 平衡常数K＝＝ 反应达平衡时，v正＝v逆，故K＝。 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 　化学平衡图像的类型与解题方法 (1)速率—时间图像(v-t图像)： 探究任务2　化学反应速率与平衡图像分析　 Ⅰ　　　　　 　Ⅱ　　　　　　Ⅲ 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 解题方法：分清正反应、逆反应及二者的相对大小，分清“突变”和“渐变”；正确判断化学平衡的移动方向；熟记浓度、压强、温度、催化剂等对化学平衡移动的影响规律。 Ⅰ.v′正突变，v′逆渐变，且v′正>v′逆，说明是增大了反应物的浓度，使v′正突变，且平衡正向移动。 Ⅱ.v′正、v′逆都是突然减小的，且v′正>v′逆，说明平衡正向移动，该反应的正反应可能是放热反应或气体总体积增大的反应，降低温度或减小压强，使v′正、v′逆突然减小，且v′正＞v′逆。 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 Ⅲ.v′正、v′逆都是突然增大的且增大程度相同，说明该化学平衡没有发生移动，可能是使用了催化剂，也可能是对反应前后气体总体积不发生变化的反应压缩体积(即增大压强)所致。 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 (2)百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像： Ⅰ　　　　 　　Ⅱ　　　　　　Ⅲ 解题方法——“先拐先平数值大”。 在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图Ⅰ中T2>T1)、压强较大(如图Ⅱ中p2>p1)或使用了催化剂(如图Ⅲ中a使用了催化剂)。 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 Ⅰ.表示T2>T1，正反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动。 Ⅱ.表示p2>p1，A的转化率减小，说明正反应是气体总体积增大的反应，压强增大，平衡逆向移动。 Ⅲ.生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a>b，故a使用了催化剂；也可能该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a增大了压强(压缩体积)。 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 (3)百分含量(或转化率)—压强—温度图像： 解题方法——“定一议二”。 在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线 所表示的三个变量，分析方法是确定其中一个变量，讨论另外两个变量之间的关系。如上图中确定压强为105 Pa或107 Pa，则生成物C的百分含量随温度T的升高而逐渐减小，说明正反应是放热反应；再确定温度T不变，作横坐标的垂线，与压强线出现两个交点，分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现，压强增大，生成物C的百分含量增大，说明正反应是气体总体积减小的反应。 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 (4)几种特殊图像 ①对于化学反应mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)，M点前，表示从反应物开始，v正>v逆；M点为刚达到平衡点(如图)；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH<0。 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 ②对于化学反应mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点(如图)。L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以，E点v正>v逆；则L线的右下方(F点)，v正<v逆。 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 对于反应A2(g)＋2B2(g)⥫⥬2AB2(g)　ΔH＜0，下列各图所表示的变化合理且符合勒夏特列原理的是(　　) A　　　 　B　　　　C　　　　D √ 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 D　[升高温度平衡应逆向移动，逆反应速率应大于正反应速率，不符合勒夏特列原理，故A错误；升高温度平衡应逆向移动，温度越高AB2的含量越小，符合勒夏特列原理但不符合先拐温度越高原则，故B错误；增大压强平衡正向移动，所以压强越大AB2的含量越大，不符合勒夏特列原理，故C错误；增大压强平衡正向移动，所以压强越大AB2的含量越大，温度越高AB2的含量越小，符合勒夏特列原理，故D正确。] 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 化学平衡图像题的解题流程 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 1．下列叙述与下图相对应的是(　　) ① 　　　　　　　② A．对于达到平衡状态的N2(g)＋3H2(g) ⥫⥬2NH3(g)，图①表示在t0时刻充入了一定量的NH3，平衡逆向移动 B．由图②可知，p2＞p1，T1＞T2满足反应：2A(g)＋B(g)⥫⥬2C(g)　ΔH＜0 C．图③表示的反应方程式为2A===B＋3C D．对于反应2X(g)＋3Y(g)⥫⥬2Z(g)　ΔH＜0，图④y轴可以表示Y的百分含量 √ 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 B　[图①，如果在t0时刻充入了一定量的NH3，逆反应速率瞬间增大，正反应速率瞬间不变，v′正应与平衡点相连，A错误；增大压强，反应速率增大，升高温度，反应速率增大，故先达到平衡，由先拐先平知p2＞p1，T1＞T2，压强增大平衡正向进行，C的百分含量增大，图像符合，温度越高，C%含量减小，升温平衡逆向进行，图像符合，B正确；从图像可知到t1时刻，A的浓度减少(2.0－1.2)mol·L-1＝0.8 mol·L-1，B的浓度增加0.4 mol·L-1，C的浓度增加1.2 mol·L-1，反应为可逆反应，根据浓度变化之比等于化学计量数之比，确定化学反应方程式为2A⥫⥬B＋3C，C错误；从图像可知，温度T升高，y降低，而对于反应2X(g)＋3Y(g)⥫⥬2Z(g)　ΔH＜0，升高温度，平衡左移，Y的百分含量升高，故y轴不能表示Y的百分含量，D错误。] 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 2．反应mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)的速率和平衡图像如下，下列判断正确的是(　　) A．由图1可知，T1＜T2，该反应的正反应为放热反应 B．由图2可知，该反应m＋n＜p C．图3中，表示反应速率v正＞v逆的是点3 D．图4中，若m＋n＝p，则a曲线一定使用了催化剂 √ √ 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 AC　[由图2可知增大压强，平衡正向移动，m＋n＞p，B错误；由图4可知，若m＋n＝p，增大压强和使用催化剂，均能缩短到达平衡的时间，但平衡不移动，D错误。] 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 知能反馈·随堂评估 02 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 31 1．下列能用来描述可逆反应2A(g)＋B(g)⥫⥬2C(g)　ΔH＜0的正确图像是 (　　) 1 2 3 4 A　　　　　　　　　　　B C　　　　　　　　　　　D √ 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 C　[A项，升高温度，正、逆反应速率都增大，图像不符，错误；B项，增大压强，正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动，说明正反应速率增大的倍数比逆反应速率增大的倍数大，图像不符，错误；C项，升高温度，反应速率增大，平衡向逆反应方向移动，C的百分含量减小，正确；D项，增大压强，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，升高温度，平衡向逆反应方向移动，A的转化率减小，图像不符，错误。] 1 2 3 4 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 2．在保持体系总压为105 Pa的条件下进行反应SO2(g)＋O2(g) ⥫⥬SO3(g)，原料气中SO2和O2的物质的量之比m＝不同时，SO2的平衡转化率与温度(T)的关系如图所示。图中A点原料气的成分是n(SO2)＝10 mol，n(O2)＝24.4 mol，n(N2)＝70 mol，下列有关说法正确的是(已知：用分压表示的平衡常数为Kp，分压＝总压×物质的量分数)(　　) 1 2 3 4 A．该反应是吸热反应 B．m1＜m2＜m3 C．A点时SO2的分压p(SO2)＝4.0×103Pa D．在500 ℃、m3的条件下，该反应的平衡常数 √ 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 D　[由图可知，m不变时，温度越高，SO2的平衡转化率越小，则升高温度平衡逆向移动，该反应为放热反应，A项错误；相同条件下，增大氧气的量可增大二氧化硫的平衡转化率，则m越小，SO2的平衡转化率越大，则m1＞m2＞m3，B项错误；A点原料气的成分是n(SO2)＝10 mol，n(O2)＝24.4 mol，n(N2)＝70 mol，二氧化硫的平衡转化率为88%，则： SO2(g)＋O2(g)⥫⥬SO3(g) 起始量/mol 10 24.4 0 转化量/mol 8.8 4.4 8.8 平衡量/mol 1.2 20 8.8 1 2 3 4 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 平衡时SO2、O2、SO3的分压分别为×105Pa、×105Pa、×105Pa，即p(SO2)＝1 200 Pa，C项错误；平衡常数与m无关， 则500 ℃、m3的条件下，该反应的平衡常数 1 2 3 4 ，D项正确。] 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 3．反应mX(g)⥫⥬nY(g)＋pZ(g)　ΔH，在不同温度下的平衡体系中，物质Y的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法错误的是(　　) 1 2 3 4 A．该反应的ΔH＞0 B．m＜n＋p C．B、C两点的化学平衡常数：KB＞KC D．A、C两点的反应速率：v(A)＜v(C) √ 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 C　[由图可知温度升高，Y的体积分数增大，说明平衡正向移动，则正反应为吸热反应；增大压强，Y的体积分数减小，说明平衡逆向移动，则m＜n＋p；对吸热反应来说，温度升高，K增大，KB＜KC；A、C两点的温度相同，C点压强大，则C点的速率大于A点。] 1 2 3 4 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 4．T ℃时，向容积均为1 L的甲、乙两个恒容容器中分别加入足量碳和0.1 mol H2O(g)，发生反应：H2O(g)＋C(s)⥫⥬CO(g)＋H2(g)　ΔH＞0。甲容器控制绝热条件，乙容器控制恒温 条件，两容器中压强随时间的变化如图所示。 1 2 3 4 (1)图中代表甲容器的曲线为________(填“Ⅰ” 或“Ⅱ”)。 [解析]　甲容器控制绝热条件，该反应为吸热反应，随着反应的进行，体系温度降低，转化率降低，产生的气体总量较少，压强较小，则图中代表恒容绝热密闭容器的曲线为Ⅱ。 [答案]　Ⅱ　 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 (2)乙容器中，从反应开始到达到平衡，v(H2O)＝______mol·L-1· min-1；T ℃下，该反应的平衡常数Kp＝________(用含p的代数式表示)。 1 2 3 4 [解析]　乙容器为恒温恒容密闭容器，曲线Ⅰ代表该容器的变化，设平衡时水蒸气反应的物质的量为x mol，8 min达到平衡，压强变为原来的1.8倍，列三段式： 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 H2O(g)＋C(s)⥫⥬CO(g)＋H2(g) 始/mol 0.1 0 0 变/mol x x x 平/mol 0.1－x x x ＝，解得x＝0.08，v(H2O)＝＝0.01 mol·L-1·min-1；该反应的平衡常数 Kp＝＝ ＝3.2p kPa。 1 2 3 4 [答案]　0.01　3.2p kPa 讲评拓展课2　分压常数(Kp)　反应速率与平衡图像 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 [解析]　①由题意得反应： BaPtCl6(s)BaCl2(s)＋2Cl2(g)＋Pt(s)，平衡常数Kp′＝p2(Cl2)＝1.0×104 Pa2，故平衡时p(Cl2)＝0.1 kPa $$