专题2 第二单元 专题突破(三) 压强平衡常数-【金版新学案】2025-2026学年新教材高二化学选择性必修1同步课堂高效讲义配套课件（苏教版）

专题突破(三) 压强平衡常数 　 专题2 第二单元　化学反应的方向与限度 1.压强平衡常数(Kp)的概念 在化学平衡体系中，由各气体物质的分压替代浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数，用符号Kp表示，其单位与表达式有关。 2.表达式 对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g) Kp＝ 其中：p平(A)、p平(B)、p平(C)、p平(D)表示对应物质的分压。 1.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×。 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＋…。 特别提醒 起始时，向恒容密闭容器中充入等物质的量的N2O、NO2，在某温度下达到平衡，只发生N2O(g)＋NO2(g)⥫⥬3NO(g)，平衡时容器总压强 为p Pa，N2O的转化率为50％，则反应的Kp＝______________ Pa(列出计算式)。 典例 设起始时N2O、NO2的分压为x。 　　N2O(g)＋NO2(g)⥫⥬3NO(g) 始 x x 0 转 0.5x 0.5x 1.5x 终 0.5x 0.5x 1.5x 根据题意0.5x＋0.5x＋1.5x＝p Pa 则x＝0.4p Pa Kp＝＝。 √ 针对练1.温度为T时，将NH4HS(s)置于抽成真空的容器中，当NH4HS(s) ⥫⥬NH3(g)＋H2S(g)达到平衡时，测得体系的总压强为6 kPa，则该反应的平衡常数Kp为 A.6 (kPa)2 B.9 (kPa)2 C.8 (kPa)2 D.36 (kPa)2 总压强为6 kPa，所以p(NH3)＝p(H2S)＝3 kPa。Kp＝3 kPa×3 kPa＝9(kPa)2，故选B。 针对练2.T ℃下，向2 L恒容密闭容器中充入1 mol CH4(g)和2 mol H2O(g)，发生反应CH4(g)＋H2O(g)⥫⥬3H2(g)＋CO(g)　ΔH＝206 kJ·mol－1，反应过程中总压强随时间的变化关系如图所示。 (1)0～10 min内，H2的平均反应速率为__________ mol·L－1·min－1。 0.112 5 设平衡时CH4物质的量的变化量为a mol，列三段式如下： 　　　　 　CH4(g)＋H2O(g)⥫⥬3H2(g)＋CO(g) 起始物质的量/mol 1 2 0 0 转化物质的量/mol a a 3a a 平衡物质的量/mol 1－a 2－a 3a a 同温同体积下，压强之比等于物质的量之比， ＝，解得a＝0.75；故平衡时，CH4、H2O、H2、CO的物质的量分别为0.25 mol、1.25 mol、2.25 mol、0.75 mol，则0～10 min内，H2的平均反应速率为＝0.112 5 mol·L－1·min－1； (2)甲烷的平衡转化率为____％。 75 设平衡时CH4物质的量的变化量为a mol，列三段式如下： 　　　　 　CH4(g)＋H2O(g)⥫⥬3H2(g)＋CO(g) 起始物质的量/mol 1 2 0 0 转化物质的量/mol a a 3a a 平衡物质的量/mol 1－a 2－a 3a a 同温同体积下，压强之比等于物质的量之比， ＝，解得a＝0.75；故平衡时，CH4、H2O、H2、CO的物质的量分别为0.25 mol、1.25 mol、2.25 mol、0.75 mol，甲烷的平衡转化率为×100％＝75％； (3)Kp为用平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数(分压＝总压×物质的量分数)，则T ℃下反应的平衡常数Kp为_______(MPa)2。 12.15 设平衡时CH4物质的量的变化量为a mol，列三段式如下： 　　　　 　CH4(g)＋H2O(g)⥫⥬3H2(g)＋CO(g) 起始物质的量/mol 1 2 0 0 转化物质的量/mol a a 3a a 平衡物质的量/mol 1－a 2－a 3a a 同温同体积下，压强之比等于物质的量之比， ＝，解得a＝0.75；故平衡时，CH4、H2O、H2、CO的物质的量分别为0.25 mol、1.25 mol、2.25 mol、0.75 mol，CH4、H2O、H2、CO的平衡分压分别为×3 MPa＝MPa、×3 MPa＝ MPa、×3 MPa＝1.5 MPa、×3 MPa＝ MPa，则T ℃下反应的平衡常数Kp＝ (MPa)2＝12.15 (MPa)2。 针对练3.合成氨的捷姆金和佩热夫速率方程式为γ＝k1p(N2)－k2，γ为反应的瞬时总速率，为正反应和逆反应速率之差，k1、k2是 正、逆反应速率常数。合成氨反应N2＋3H2⥫⥬2NH3的平衡常数Kp＝_____ (用k1，k2表示)(注：Kp用各物质平衡分压来表示)。 反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，则γ＝k1p(N2)－k2＝0，k1p(N2)＝k2，整理得：Kp＝＝。 针对练4.将二氧化碳转化为高附加值化学品是目前研究的热点之一，甲醇是重要的化工原料和优良的替代燃料，因此加氢制甲醇被广泛关注。在催化剂作用下主要发生以下反应。 Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.4 kJ·mol－1 Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝41 kJ·mol－1 Ⅲ.CO(g)＋2H2(g)⥫⥬CH3OH(g)　ΔH3 恒温恒容条件下，原料气CO2(g)、H2(g)以物质的量浓度1∶3投料时，控制合适条件(不考虑反应Ⅲ)，甲醇的选择性为60％(生成甲醇的物质的量与参加反应的二氧化碳物质的量的比值)。已知初始压强为2 MPa，c(CO2)＝1.0 mol·L－1，CO2平衡转化率为50％，则该条件下反应Ⅱ的Kp＝________［对于气相反应，用组分B的平衡p(B)代替c(B)，记作Kp。p(B)＝p·x(B)，p为平衡压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数］。 0.105 设反应Ⅰ消耗CO2的物质的量为x mol，反应Ⅱ消耗CO2的物质的量为 y mol，根据已知条件列出“三段式”： 　　　 　CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g) 起始量/mol 1 3 0 0 转化量/mol x 3x x x 平衡量/mol 1－x 3－3x x x 　　　　 CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g) 起始量/mol 1－x 3－3x 0 x 转化量/mol y y y y 平衡量/mol 1－x－y 3－3x－y y x＋y 甲醇的选择性为×100％＝60％，CO2平衡转化率为×100％＝50％，解得x＝0.3 mol，y＝0.2 mol，平衡时所有物质的总物质的量为n(CO2)＋n(H2)＋n(CO)＋n(H2O)＋n(CH3OH)＝0.5 mol＋1.9 mol＋0.2 mol＋0.5 mol＋0.3 mol＝3.4 mol，则平衡压强为×2 MPa＝1.7 MPa，该条件下反应Ⅱ的Kp＝＝＝≈0.105。 针对练5.在1.0 L密闭容器中放入0.10 mol A(g)，在一定温度下进行如下反应：A(g)⥫⥬B(g)＋C(g)　ΔH＝85.1 kJ·mol－1。 反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表： 时间t/h 0 1 2 4 8 16 20 25 30 总压强p/(×100 kPa) 4.91 5.58 6.32 7.31 8.54 9.50 9.52 9.53 9.53 回答下列问题： (1)一定处于平衡状态的时间段是_________，由总压强p和起始压强p0计算 反应物A的转化率的表达式为_______________，计算平衡时A的转化率为_______(保留1位小数，下同)，反应的平衡常数K＝_____。 25～30 h (－1)×100％ 94.1％ 1.5 25～30 h一定处于平衡状态，在温度、容积一定的条件下，气体的压强之比等于其物质的量(物质的量浓度)之比。则α(A)＝×100％＝×100％＝×100％＝(－1)×100％。p0＝4.91×100 kPa，平衡时，p＝9.53×100 kPa， 则α(A)＝(－1)×100％≈94.1％。 　　　　　 A(g)　　⥫⥬　　　B(g)　　＋　C(g) 起始/mol 　0.10 0 　　 0 平衡/mol 0.10×(1－94.1％) 0.10×94.1％ 0.10×94.1％ K＝≈1.5。 时间t/h 0 1 2 4 8 16 20 25 30 总压强p/(×100 kPa) 4.91 5.58 6.32 7.31 8.54 9.50 9.52 9.53 9.53 (2)①由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的 物质的量n(A)，n总＝__________mol，n(A)＝______________mol。 时间t/h 0 1 2 4 8 16 20 25 30 总压强p/(×100 kPa) 4.91 5.58 6.32 7.31 8.54 9.50 9.52 9.53 9.53 0.10× 0.10×(2－) 恒温恒容下，＝，则n总＝n0，n0＝0.10 mol，故n总＝0.10× mol。 　　　　A(g)　⥫⥬　B(g)　　＋　　　　C(g) 起始 0.10 mol 0 　 　0 某时刻 n(A) 0.10 mol－n(A) 0.10 mol－n(A) n总＝0.20 mol－n(A)，则n(A)＝0.20 mol－n总＝0.20 mol－0.10× mol＝0.10×(2－) mol。 时间t/h 0 1 2 4 8 16 20 25 30 总压强p/(×100 kPa) 4.91 5.58 6.32 7.31 8.54 9.50 9.52 9.53 9.53 ②下表为反应物A浓度与反应时间的数据，计算： 反应时间t/h 0 4 8 16 c(A)/(mol·L－1) 0.10 a 0.026 0.006 5 a＝______。分析该反应中反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(Δt)的规律，得出的结论是____________________________________，由此规律推出反应在12 h时反应物的浓度c(A)为_______ mol·L－1。 0.051 达到平衡前每间隔4 h，c(A)约减少一半 0.013 由表中数据可知，4 h时，p＝7.31×100 kPa，则4 h时n(A)＝0.10×(2－) mol＝0.10×(2－) mol≈0.051 mol，故c(A)＝0.051 mol·L－1，即a＝0.051。由表中反应物A的浓度与时间间隔(Δt)之间的关系可知，达到平衡前每间隔4 h，c(A)约减少一半。8 h时，c(A)＝0.026 mol·L－1，再经过4 h，即12 h时，反应物的浓度c(A)为8 h时浓度的一半，即为 0.013 mol·L－1。 反应时间t/h 0 4 8 16 c(A)/(mol·L－1) 0.10 a 0.026 0.006 5 谢 谢 观 看 专题突破(三) 压强平衡常数 返回 $