第二章 章末提升课 第1课时 平衡常数、速率常数的综合应用（课件PPT）-【步步高】2024-2025学年高二化学选择性必修1学习笔记（人教版）

该高中化学单元复习课件系统梳理了压强平衡常数、速率常数与平衡常数的关系及多重平衡体系计算，通过“概念定义-高考真题解析-跟踪训练巩固-课时综合提升”的逻辑链条，将分压计算方法、Kp与Kc关联、多反应体系平衡分析等核心内容串联，帮助学生构建完整的化学平衡计算知识网络。 其亮点在于以高考真题为载体培养科学思维，如通过2023年湖北卷纳米碗脱氢反应例题，引导学生用“三段式”模型推理分压常数，结合分层设计的跟踪训练（基础计算到工业生产综合调控题），提升学生证据推理与模型认知能力。这种设计既让学生扎实掌握计算方法，又助力教师精准把握复习重难点，提高单元复习效率。

第二章　章末提升课 第1课时　平衡常数、速率常数 的综合应用 1.了解压强平衡常数的概念，掌握速率常数与平衡常数的关系，并能进行多重平衡体系的简单计算。 2.通过对复杂平衡体系化学反应速率和化学平衡的分析与计算，建立分析实际工业生产时要从反应的限度、快慢、选择性等综合调控化学反应的意识。 核心素养 发展目标 一、压强平衡常数 二、速率常数及其与平衡常数的关系 三、多重平衡体系中平衡常数的计算 课时对点练 内容索引 压强平衡常数 一 由于利用压强计算平衡常数更贴近以气体为主的生产实际，是近几年高考计算的常青树。主要包括恒温恒容和恒温恒压两种反应体系，用到的方法主要是利用三段式和定义式的计算。为了便于入题，同学有必要了解分压及分压常数的含义。 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 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＋…。 例1 [2023·湖北，19(4)]纳米碗C40H10是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，C40H10可以由C40H20分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。 1 200 K时，假定体系内只有反应C40H12(g)　　C40H10(g)＋H2(g)发生，反应过程中压强恒定为p0(即C40H12的初始压强)，平衡转化率为α，该 反应的平衡常数Kp为________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。 【解题思路】　三步计算分压常数 第一步：列三段式，计算平衡时各组分的物质的量，再加和得n(总)。 设起始量为1 mol，则根据信息列出三段式： C40H12(g)　　C40H10(g)＋H2(g) 起始量/mol　　　　　1　　　　 0　　　　0 变化量/mol　　　　　α　　　　 α　　　　α 平衡量/mol　　　　　1－α　　 α　　　　α 第二步：求分压，先计算n(总)与各组分的物质的量分数，再求平衡时各组分的分压。 第三步：代入Kp表达式计算分压常数。 例2 [2023·新课标卷，29(4)③]在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如图所示。其中一种进料组成为 　＝0.75、　＝0.25，另一种为 　 ＝0.675、 ＝0.225、xAr＝0.10。(物质i的摩尔分数：xi＝ 33.33% 进料组成为　＝0.75、　＝0.25，两者物质的量之比为3∶1。假设进料中氢气和氮气的物质的量分别为3 mol和1 mol，达到平衡时氮气的变化量为x mol，则有： N2(g)＋3H2(g)　　2NH3(g) 始/mol　1　　　3　　　　 0 变/mol　x　　　3x　　　　2x 平/mol　1－x　 3－3x　　 2x 1 2 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)。 跟踪训练 设起始时通入1 mol CO2、3 mol H2，列三段式： CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) 起始量/mol　　1　　　　3　　　　0　　　　 0 变化量/mol　　0.5　　　1.5　　　 0.5　　　　0.5 平衡量/mol　　0.5　　　1.5　　　 0.5　　　　0.5 跟踪训练 1 2 2.[2021·全国乙卷，28(2)]一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。 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＝1.0×104 Pa2，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)。 跟踪训练 24.8 1 2 由题意可知，376.8 ℃时玻璃烧瓶中发生两个反应：BaPtCl6(s) BaCl2(s)＋Pt(s)＋2Cl2(g)、Cl2(g)＋I2(g) 2ICl(g)。BaPtCl6(s) BaCl2(s)＋Pt(s)＋2Cl2(g)的平衡常数Kp＝1.0×104 Pa2，则平衡时p2(Cl2)＝1.0×104 Pa2，p(Cl2)＝100 Pa，设到达平衡时I2(g)的分压减小p kPa，则 　　　　　　　Cl2(g)＋I2(g) 2ICl(g) 开始/kPa　　　　　　　20.0　　0 变化/kPa　　　　　　　 p　　 2p 平衡/kPa　　　　0.1　 20.0－p 2p 跟踪训练 1 2 376.8 ℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则0.1＋20.0＋p＝32.5，解得p＝12.4，则平衡时pICl＝2p kPa＝2×12.4 kPa＝24.8 kPa；则平衡时，I2(g)的分压为(20.0－p)kPa＝(20×103－12.4×103)Pa，pICl＝24.8 kPa ＝24.8×103Pa，p(Cl2)＝0.1 kPa＝100 Pa，因此反应2ICl(g)===Cl2(g) ＋I2(g)的平衡常数 跟踪训练 1 2 等温等容时，可以用物质的量分数计算分压，也可以用压强直接列三段式计算。 特别提醒 返回 速率常数及其与平衡常数的关系 二 例1 2NO(g)＋2CO(g)　 N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.5 kJ·mol－1，测得在某温度下一定体积的密闭容器中，NO和CO浓度随时间的变化如表所示： 时间/s 浓度/ (10－3mol·L－1)　　 0 2 4 6 c(NO) 1.00 0.25 0.10 0.10 c(CO) 3.60 2.85 2.70 2.70 (1)前4 s内的速率v(NO)＝_____________________。 2.25×10－4mol·L－1·s－1 时间/s 浓度/ (10－3mol·L－1)　　 0 2 4 6 c(NO) 1.00 0.25 0.10 0.10 c(CO) 3.60 2.85 2.70 2.70 (2)实验测得，v正＝k正·c2(NO)·c2(CO)，v逆＝k逆·c(N2)·c2(CO2)(k正、k逆为速率常数)。在一定温度下，向2 L的密闭容器中充入NO和CO气体各1 mol，NO的转化率为40%时达到化学平衡，则 ＝________(保留两位小数)。 0.49 由题意列出三段式： 　 　　　　　　　　2NO＋2CO　　N2＋2CO2 开始/(mol·L－1)　　　0.5　　0.5　　 0　　0 变化/(mol·L－1)　　　0.2　　0.2　　 0.1　 0.2 平衡/(mol·L－1)　　　0.3　　0.3　　 0.1　 0.2 Bodenstein研究了反应：2HI(g) H2(g)＋I2(g)　ΔH>0。 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的关系如表所示： 例2 t/min 0 20 40 60 80 120 x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784 x(HI) 0 0.6 0.73 0.773 0.78 0.784 (1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为_______________。 t/min 0 20 40 60 80 120 x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784 x(HI) 0 0.6 0.73 0.773 0.78 0.784 (2)上述反应中，正反应速率v正＝k正x2(HI)，逆反应速率v逆＝k逆x(H2)· x(I2)，其中k正、k逆为正、逆反应速率常数，则k逆＝_____(用含K和k正的代数式表示)。若起始时，x(HI)＝1，k正＝0.002 7 min－1，则在t＝ 40 min时，v正＝___________min－1(结果保留3位有效数字)。 1.95×10－3 1 2 1.向某恒容密闭容器中充入等物质的量的PCl3(g)和Cl2(g)，发生如下反应：PCl3(g)＋Cl2(g) PCl5(g)，测得不同温度下PCl3(g)的转化率α与时间的 关系如图所示。其速率方程为v正＝k正·c(PCl3)·c(Cl2)，v逆＝k逆·c(PCl5)(k是速率常数)，下列说法错误的是 A.该反应的ΔH<0 跟踪训练 C.升高温度，k正增大的倍数小于k逆增大的倍数 √ 由图可知，T2先达到平衡，说明速率快，T2>T1，T2平衡时PCl3的转化率低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，ΔH<0，A正确； 跟踪训练 1 2 正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，K减小，说明k正增大的倍数小于k逆增大的倍数，C正确； T1时，平衡体系中PCl3的转化率为80%， 跟踪训练 c(Cl2)＝0.25 mol·L－1，设PCl3初始物质的量浓度为x mol·L－1， 1 2 跟踪训练 列出三段式： 　　　　　　　PCl3(g)＋ Cl2(g)　　PCl5(g) 初始/(mol·L－1)　x　　　　x　　　　0 转化/(mol·L－1)　0.8x　　 0.8x　　　0.8x 平衡/(mol·L－1)　0.2x　　 0.25　　　0.8x 1 2 2.氧硫化碳(COS)的脱硫处理。在一定条件下用水蒸气与氧硫化碳反应是常用的脱硫方法，其热化学方程式为COS(g)＋H2O(g)　　H2S(g)＋CO2(g)　ΔH＝－35 kJ·mol－1。 跟踪训练 1 2 (1)向容积为2 L的密闭容器中加入等物质的量的水蒸气和氧硫化碳，在一定条件发生上述脱硫反应测得一定时间内COS(g)和CO2(g)的物质的量变化如下表所示： 跟踪训练 物质的量/mol T1/℃ T2/℃ 0 min 5 min 10 min 15 min 20 min 25 min 30 min COS(g) 2.0 1.16 0.80 0.80 0.50 0.40 0.40 CO2(g) 0 0.84 1.20 1.20 1.50 1.60 1.60 1 2 跟踪训练 物质的量/mol T1/℃ T2/℃ 0 min 5 min 10 min 15 min 20 min 25 min 30 min COS(g) 2.0 1.16 0.80 0.80 0.50 0.40 0.40 CO2(g) 0 0.84 1.20 1.20 1.50 1.60 1.60 ①0～5 min内以COS(g)表示的反应速率v(COS)＝_____________________。 0.084 mol·L－1·min－1 1 2 跟踪训练 物质的量/mol T1/℃ T2/℃ 0 min 5 min 10 min 15 min 20 min 25 min 30 min COS(g) 2.0 1.16 0.80 0.80 0.50 0.40 0.40 CO2(g) 0 0.84 1.20 1.20 1.50 1.60 1.60 ②若15 min末改变温度为T2 ℃，由表中数据变化判断T1____(填“＞” “＜”或“＝”)T2。 ＞ 若15 min末改变温度为T2 ℃，由于正反应为放热反应，改变温度后，反应物浓度不断减小，则平衡正向移动，由表中数据变化判断：T1＞T2。 1 2 跟踪训练 物质的量/mol T1/℃ T2/℃ 0 min 5 min 10 min 15 min 20 min 25 min 30 min COS(g) 2.0 1.16 0.80 0.80 0.50 0.40 0.40 CO2(g) 0 0.84 1.20 1.20 1.50 1.60 1.60 ③若15 min末保持温度T1℃不变，向该容器中继续加入水蒸气和氧硫化碳各2 mol，重新达到平衡时，CO2(g)的物质的量____(填字母)。 a.等于1.2 mol b.等于2.4 mol c.1.2 mol<n(CO2)<2.4 mol d.大于2.4 mol b 1 2 跟踪训练 若15 min末保持温度T1 ℃不变，向该容器中继续加入水蒸气和氧硫化碳各2 mol，平衡正向移动，但由于反应前后气体分子数相等，所以两平衡等效，重新达到平衡时，CO2(g)的物质的量等于2.4 mol，故选b。 1 2 跟踪训练 (2)实验测得：v正＝k正·c(COS)·c(H2O)，v逆＝k逆·c(H2S)·c(CO2)(k正、k逆为速率常数)。若在2 L的密闭容器中充入1 mol COS和1 mol H2O，在T2 ℃温度下达到平衡时，k正∶k逆＝____。 16 对于反应COS(g)＋H2O(g)　　H2S(g)＋CO2(g)，向容积为2 L的密闭容器中加入2 mol水蒸气和2 mol氧硫化碳，T2℃温度下达到平衡时，COS(g)为0.40 mol，CO2(g)为1.60 mol，则K＝　　　　 ＝16，若在 2 L的密闭容器中充入1 mol COS和1 mol H2O，在T2℃温度下达到平衡时，K不变，仍为16，所以k正∶k逆＝K＝16。 返回 1 2 多重平衡体系中平衡常数的计算 三 1.多重平衡体系：一个化学反应体系中存在多个化学反应，在一定条件下，这些反应都可以达到平衡状态，这种现象称作多重平衡现象，该体系称作多重平衡体系。 2.多重平衡反应类型 (1)连续型(耦合)反应：某物质是某反应的产物，同时又是其他反应的反应物。 (2)平行(竞争)型反应：某物质同时是多个反应的反应物。 3.多重平衡体系中有关平衡常数的计算，各组分的平衡量指的是整个平衡体系中的量，而不是指某一单一反应中的量。 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 达平衡时，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)。 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)。 例2 反应Ⅰ 温度较低时，CH4的物质的量多，所以该催化剂在较低温度时主要选择反应Ⅰ。520 ℃时，由图中信息，列式： 　　　　　　　　　CO2(g)＋4H2(g)　　CH4(g)＋2H2O(g) 转化/(mol·L－1)　　　0.2　　0.8　　　　0.2　　 0.4 　　　　　　　　2CO2(g)＋6H2(g)　　C2H4(g)＋4H2O(g) 转化/(mol·L－1)　　　0.4　　1.2　　　　0.2　　 0.8 c(CO2)＝(2－0.2－0.4) mol·L－1＝1.4 mol·L－1， c(H2)＝(4－0.8－1.2) mol·L－1＝2 mol·L－1， c(H2O)＝(0.4＋0.8) mol·L－1＝1.2 mol·L－1， 1 2 1.探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下： Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)　　CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.5 kJ·mol－1 Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)　　CH3OH(g)　ΔH2＝－90.4 kJ·mol－1 Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)　　CO(g)＋H2O(g)　ΔH3 一定条件下，向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH(g)为a mol，CO(g)为b mol，此时H2O(g) 的浓度为_______ mol·L－1(用含a、b、V的代数式表示，下同)，反应Ⅲ的平衡 常数为____________________。 跟踪训练 跟踪训练 解法一：假设反应Ⅱ中，CO反应了x mol，则Ⅱ生成的CH3OH为x mol，Ⅰ生成的CH3OH为(a－x) mol，Ⅲ生成的CO为(b＋x) mol， 根据反应Ⅰ： CO2(g)＋3H2(g)　　CH3OH(g)＋H2O(g) 转化量/mol　　 a－x　　3(a－x)　　a－x　　　a－x 反应Ⅱ： 　　　　　　　CO(g)＋2H2(g)　　CH3OH(g) 转化量/mol　　 x　　　2x　　　　 x 1 2 跟踪训练 反应Ⅲ： CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) 转化量/mol　　 b＋x　　b＋x　　b＋x　　b＋x 1 2 跟踪训练 1 2 跟踪训练 1 2 2.[2023·河北，11(1)②③]氮是自然界重要元素之一，研究氮及其化合物的性质以及氮的循环利用对解决环境和能源问题都具有重要意义。 恒温下，将1 mol空气(N2和O2的体积分数分别为0.78和0.21，其余为惰性组分)置于容积为V L的恒容密闭容器中，假设体系中只存在如下两个反应： ⅰ.N2(g)＋O2(g) 2NO(g)　K1　ΔH1＝＋181 kJ·mol－1 ⅱ.2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)　K2　ΔH2＝－114 kJ·mol－1 跟踪训练 1 2 ②以下操作可以降低上述平衡体系中NO浓度的有_____(填标号)。 A.缩小体积 B.升高温度 C.移除NO2 D.降低N2浓度 跟踪训练 CD 1 2 跟踪训练 缩小体积，所有物质浓度均增大，A不符合题意； 升高温度，平衡向吸热方向移动，反应ⅰ为吸热反应，则升温平衡正向移动，反应ⅱ为放热反应，升温平衡逆向移动，NO浓度增大，B不符合题意； 移除NO2，反应ⅱ向正向进行，NO浓度降低，C符合题意； 降低N2浓度，平衡ⅰ逆向移动，消耗NO，NO浓度降低，D符合题意。 1 2 ③若上述平衡体系中c(NO2)＝a mol·L－1，c(NO)＝b mol·L－1，则c(O2)＝ ____________ mol·L－1，K1＝__________________________ (写出含a、b、V的计算式)。 跟踪训练 1 2 跟踪训练 根据三段式， N2(g)＋　　　O2(g)　　　　2NO(g) 起始/(mol·L－1)　　　　　　　　　　　　　　0 改变/(mol·L－1)　　　　　　　　　　　　　　a＋b 平衡/(mol·L－1)　　　　　　　　　　　　　　a＋b 1 2 跟踪训练 2NO(g)＋　　　O2(g)　　　　2NO2(g) 起始/(mol·L－1)　　a＋b　　　　　　　　　　　　　0 改变/(mol·L－1)　　a　　　　　　　　　　　　　　 a 平衡/(mol·L－1)　　b　　　　　　　　　　　　 a 返回 1 2 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 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为 √ 10 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 NH4HS(s) NH3(g)＋H2S(g) 起始　　　　　　　　　　　　　0　　　 0 平衡　　　　　　　　 课时对点练 2.常压下羰基化法精炼镍的原理为Ni(s)＋4CO(g) Ni(CO)4(g)　ΔH<0。230 ℃时，该反应的平衡常数K＝2×10－5。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃，固体杂质不参与反应。 第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4； 第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230 ℃制得高纯镍。 下列判断错误的是 A.第一阶段，选择反应温度应高于42.2 ℃ B.第一阶段增加c(CO)，平衡正向移动，反应的平衡常数不变 C.第二阶段，Ni(CO)4几乎完全分解 D.第二阶段，及时分离出Ni，有利于平衡移动 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 √ 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃，第一阶段反应温度应高于沸点，便于分离出气态Ni(CO)4，故A正确； 平衡常数只与温度有关，则增加c(CO)，平衡正向移动，反应的平衡常数不变，故B正确； ΔH<0，升高温度平衡向逆反应方向移动，230 ℃时，该反应的平衡常数K＝2×10－5，可知Ni(CO)4的分解率较大，故C正确； 第二阶段，因为Ni为固态，故及时分离出Ni对化学平衡的移动无影响，故D错误。 课时对点练 A.反应初期，增加甲烷浓度，v增大 B.增加H2浓度，v增大 C.该温度下，乙烷的生成速率逐渐减小 D.升高反应温度，k增大 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 由初期阶段的速率方程可知，增加甲烷浓度，v增大，故A正确； 该温度下，随着反应的进行，甲烷的浓度逐渐减小，乙烷的生成速率逐渐减小，故C正确； 升高反应温度，反应速率增大，则k增大，故D正确。 课时对点练 4.(2023·江西师范大学附属中学期中)温度为T ℃时，反应2HI(g) H2(g)＋I2(g)在体积为1 L的密闭容器中进行，起始充入1 mol HI，气体混合物中HI的物质的量分数w(HI)与反应时间t的关系如表所示： √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t/min 0 20 40 60 80 100 w(HI)/% 100 91 84 81 80 80 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 课时对点练 5.恒容条件下，1 mol SiHCl3发生如下反应：2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)。已知：v正＝v消耗(SiHCl3)＝k正·x2(SiHCl3)，v逆＝2v消耗(SiH2Cl2)＝k逆·x(SiH2Cl2)·x(SiCl4)，k正、k逆分别为正、 逆反应速率常数(假设仅与温度有关)，x为物 质的量分数。如图是不同温度下x(SiHCl3)随 时间的变化。下列说法不正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 课时对点练 A.a、b处反应速率：va>vb 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C.反应达到平衡状态时v消耗(SiHCl3)＝ 　2v消耗(SiCl4) D.T1 K时平衡体系中再充入1 mol SiHCl3， 　平衡正向移动，x(SiH2Cl2)增大 √ 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 由图可知，T2>T1，则a、b处反应速率：va>vb，A项正确； 反应进行到a处时，x(SiHCl3)＝0.8，此时v正＝k正·x2(SiHCl3)＝0.82k正，则转化的SiHCl3的物质的量为0.2 mol，生成SiH2Cl2、SiCl4 的物质的量均为0.1 mol，则x(SiH2Cl2)和x(SiCl4)均为0.1，v逆＝k逆· x(SiH2Cl2)·x(SiCl4)＝0.01k逆， 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 反应达到平衡状态时，v消耗(SiHCl3)＝v生成(SiHCl3) ＝2v消耗(SiCl4)，C项正确； T1 K时平衡体系中再充入1 mol SiHCl3，压强增大， 该可逆反应为反应前后气体分子数不变的反应，平衡不移动，x(SiH2Cl2)不变，D项错误。 课时对点练 6.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) A.该反应的正反应是吸热反应 B.m1<m2<m3 C.A点时SO2的分压p(SO2)＝4.0×103 Pa D.在500 ℃、m3的条件下，该反应的平衡常数Kp 　＝5.2×10－2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 √ 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 由图可知，m相同时，温度越高，SO2的平衡转化率越小，则升高温度平衡逆向移动，该反应的正反应为放热反应，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%， 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 则： SO2(g)＋　　　　 SO3(g)　　　 起始/mol　 10　　 24.4　　　0 转化/mol　 8.8　　 4.4　　　 8.8 平衡/mol　 1.2　　 20　　　 8.8 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 课时对点练 7.(18分)工业上利用一氧化碳和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41 kJ·mol－1。某小组同学研 究在同温度下该反应过程中的能量变化。他们分别在容积相等的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其在相同温度下发生反应， 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 课时对点练 获得数据如下： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 容器编号 起始时各物质的物质的量/mol 达平衡的时间/min 达平衡时体系能量的变化 CO H2O CO2 H2 ① 1 4 0 0 t1 放出热量：32.8 kJ ② 2.5 10 0 0 t2 放出热量：Q 课时对点练 回答下列问题： (1)该反应过程中，反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量______(填“大于”“小于”或“等于”)生成物分子化学键形成时所释放的总能量。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 小于 容器编号 起始时各物质的物质的量/mol 达平衡的时间/min 达平衡时体系能量的变化 CO H2O CO2 H2 ① 1 4 0 0 t1 放出热量：32.8 kJ ② 2.5 10 0 0 t2 放出热量：Q 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 正反应放热，反应物分子化学键断裂所吸收的总能量小于生成物分子化学键形成时所释放的总能量。 课时对点练 (2)容器①中反应达平衡时，生成H2的物质的量为________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0.8 mol 容器编号 起始时各物质的物质的量/mol 达平衡的时间/min 达平衡时体系能量的变化 CO H2O CO2 H2 ① 1 4 0 0 t1 放出热量：32.8 kJ ② 2.5 10 0 0 t2 放出热量：Q 根据CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41 kJ·mol－1，生成 1 mol H2放出41 kJ能量，容器①中反应达到平衡时，放出32.8 kJ热量； 生成H2的物质的量为 课时对点练 (3)容器①的容积变为原来的一半，则CO的转化率_____(填“增大”“不变”或“减小”)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 不变 容器编号 起始时各物质的物质的量/mol 达平衡的时间/min 达平衡时体系能量的变化 CO H2O CO2 H2 ① 1 4 0 0 t1 放出热量：32.8 kJ ② 2.5 10 0 0 t2 放出热量：Q 该反应反应前后气体物质的量相等，容器①的容积变为原来的一半，压强增大，平衡不移动，则CO的转化率不变。 课时对点练 (4)到达平衡时间的关系：t1______(填“大于”“小于”或“等于”)t2。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 大于 容器编号 起始时各物质的物质的量/mol 达平衡的时间/min 达平衡时体系能量的变化 CO H2O CO2 H2 ① 1 4 0 0 t1 放出热量：32.8 kJ ② 2.5 10 0 0 t2 放出热量：Q 容器②的投料是①的2.5倍，容器②压强大，反应速率快，到达平衡用的时间少，所以t1大于t2。 课时对点练 (5)容器②中反应的平衡常数K＝__，Q＝______。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 容器编号 起始时各物质的物质的量/mol 达平衡的时间/min 达平衡时体系能量的变化 CO H2O CO2 H2 ① 1 4 0 0 t1 放出热量：32.8 kJ ② 2.5 10 0 0 t2 放出热量：Q 82 kJ 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 容器①、②的温度相同，平衡常数相同，可以根据容器①计算平衡常数，则 CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) 初始/mol　 1　　　4　　　　 0　　　 0 转化/mol　 0.8　　0.8　　　 0.8　　 0.8 平衡/mol　 0.2　　3.2　　 　0.8　　 0.8 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 课时对点练 8.(9分)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”)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 乙 根据反应分析，随着反应的进行氧气的压强从0开始逐渐增大，所以乙为氧气的压强变化曲线。 课时对点练 (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＝_____ kPa·h－1(结果保留两位小数，下同)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3.38 t＝10 h时，p(O2)＝12.8 kPa，由2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)分析，反应的五氧化二氮的分压为25.6 kPa，起始压强为53.8 kPa，所以10 h时p(N2O5)＝(53.8－25.6) kPa＝28.2 kPa，N2O5分解的反应速率v＝0.12p(N2O5)(kPa·h－1)＝0.12×28.2 kPa·h－1≈3.38 kPa·h－1。 28.2 课时对点练 (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)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0.05 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 N2O5完全分解时p(NO2)＝107.6 kPa，p(O2)＝26.9 kPa，设反应生成的N2O4的分压为x kPa，则可列三段式如下： 2NO2(g)　　N2O4(g)　　　　 起始分压/kPa　　107.6　　　 0 改变分压/kPa　　2x　　　　　x 平衡分压/kPa　　107.6－2x　 x 课时对点练 9.(10分)H2(g)＋I2(g)　　2HI(g)　ΔH＝－15 kJ·mol－1的反应机理如下： 反应ⅰ：I2(g)　　2I(g)　ΔH1 反应ⅱ：H2(g)＋2I(g)　　2HI(g)　ΔH2 其能量与反应过程的关系如图所示。 已知：对于基元反应aA(g)＋bB(g)===cC(g) ＋dD(g)，其速率方程为v＝kca(A)·cb(B)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 课时对点练 回答下列问题： (1)ΔH1_____(填“>”或“<”)0。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > 从题图中可以看出，1 mol I2(g)的能量小于2 mol I(g)的能量，所以ΔH1>0。 课时对点练 (2)反应ⅰ逆反应的活化能为____________kJ· mol－1(用含a、b、c的代数式表示)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 a＋b－c＋15 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 设反应ⅰ逆反应的活化能为x kJ·mol－1，根据题图可知，I2(g)　　2I(g)的ΔH1＝(a－x) kJ·mol－1，H2(g)＋2I(g)　　2HI(g)的ΔH2＝(b－c) kJ·mol－1，总反应H2(g)＋I2(g)　　2HI(g)的ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝(a－ x) kJ·mol－1＋(b－c) kJ·mol－1＝－15 kJ· mol－1，所以x＝a＋b－c＋15。 课时对点练 (3)决定总反应速率快慢的是________ (填“反应ⅰ”或“反应ⅱ”)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 反应ⅱ 由题图可知，反应ⅱ的活化能大于反应ⅰ的活化能，所以反应ⅱ的速率慢，决定总反应速率。 课时对点练 (4)各步反应速率方程如表，其中k1、k2、k3、k4分别为v1(正)、v1(逆)、v2(正)、v2(逆)的速率常数。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 反应ⅰ 反应ⅱ v1(正)＝k1c(I2) v1(逆)＝k2c2(I) v1(正)＝k3c(H2)·c2(I) v2(逆)＝k4c2(HI) 实验测得总反应的速率方程为v(正)＝kc(I2)·c(H2)，则k＝______(用仅含k1、k2、k3的代数式表示)。 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 课时对点练 10.(21分)二氧化碳加氢制备甲醇可以实现二氧化碳的转化利用，有利于二氧化碳的减排。 反应A：CO2(g)＋H2(g)　　H2O(g)＋CO(g)　ΔH1＝＋41.1 kJ·mol－1； 反应B：CO(g)＋2H2(g)　　CH3OH(g)　ΔH2＝－90.1 kJ·mol－1。 (1)CO2(g)与H2(g)反应生成CH3OH(g)和H2O(g)的热化学方程式为_______________________________________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 CO2(g)＋3H2(g)　　CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49 kJ·mol－1　 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 由盖斯定律知，反应A＋反应B可得反应CO2(g)＋3H2(g)　　CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝＋41.1 kJ·mol－1－90.1 kJ·mol－1＝　　　－49 kJ·mol－1。 课时对点练 (2)500 ℃时，在2 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2和6 mol H2，发生反应：CO2(g)＋3H2(g)　　CH3OH(g)＋H2O(g)，平衡时体系压强为p0 MPa，测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间的变化关系如图1所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0.125 mol·L－1·min－1 ①0～4 min内平均反应速率v(CO2)＝___________________。　 课时对点练 ②平衡时H2的转化率为________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 75% 课时对点练 ③下列能说明该反应已达到平衡状态的是____(填字母)。 A.气体的密度不再变化 B.容器内气体的压强不再变化 C.v正(H2)＝3v正(CH3OH) D.CO2、H2、CH3OH和H2O的浓度之比为1∶3∶1∶1 ④该温度下平衡常数Kp＝_____MPa－2(用含p0的代数式表示，Kp为以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 B 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 根据题意可知，CO2、H2起始浓度分别为1 mol·L－1、 3 mol·L－1，由题图1可知平衡时c(CH3OH)＝0.75 mol· L－1，列三段式可得： CO2(g)＋3H2(g)　　CH3OH(g)＋H2O(g) 起始/(mol·L－1)　　1　　　3　　　　 0　　　　 0 转化/(mol·L－1)　　0.75　 2.25　　 0.75　　 0.75 平衡/(mol·L－1)　　0.25　 0.75　　 0.75　　 0.75 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 课时对点练 (3)一定物质的量之比的CO2和H2在装有催化剂的反应器中反应12 h。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图2所示。温度为470 K时，图2中P点________ (填“处于”或“不处于”)平衡状态。490 K 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 之后，甲醇产率下降的原因是____________________________________ _____________________________。 不处于 反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，且催化剂的催化活性降低 返回 课时对点练 本课结束 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(A)、p(B)、  p(C)、p(D)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，  pB＝p总×。 用各物质表示的分压分别为p(C40H12)＝p0×，p(C40H10)＝p0×，  p(H2)＝p0×， Kp＝＝。 ) 图中，当p2＝20 MPa、 ＝0.20时，氮气的转化率α＝_______。该温度时，反应N2(g)＋ H2(g)   NH3(g)的平衡常数Kp＝_______ (MPa)－1(化为最简式)。 当p2＝20 MPa、 ＝0.20时， ＝＝0.20，解得x＝，则氮气的转化率α＝≈33.33%，平衡时N2、H2、NH3的物质的量分别为 mol、2 mol、 mol，其物质的量分 数分别为、、，则该温度下K＝＝(MPa)－2， 因此，该温度时反应N2(g)＋H2(g) NH3(g)的平衡常数Kp＝＝ ＝(MPa)－1。 MPa－2  p(CO2)＝p(CH3OH)＝p(H2O)＝8× MPa＝ MPa，p(H2)＝8× MPa＝4 MPa，所以Kp＝ MPa－2＝ MPa－2。 K＝。 对于反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，若v正、v逆可分别表示为v正＝k正·ca(A)·cb(B)、v逆＝k逆·cc(C)·dd(D)。达平衡时v正＝v逆，平衡常数K＝＝，故K＝。 前4 s内NO的浓度变化量为1.00×10－3 mol·L－1－0.10×10－3 mol·L－1＝9.00×10－4 mol·L－1，则前4 s内的速率v(NO)＝＝2.25×10－4 mol·L－1·s－1。   平衡时v正＝v逆，即k正×0.32×0.32＝k逆×0.1×0.22，解得≈0.49。   B.M点：＞ D.T1时，若平衡体系中c(Cl2)＝0.25 mol·L－1，则＝18 M点未达到平衡，则正反应速率大于逆反应速率，即k正·c(PCl3)·c(Cl2)>k逆· c(PCl5)，故＞，B正确； 则＝＝＝16，D错误。 0～5 min内以COS(g)表示的反应速率v(COS)＝＝0.084 mol· L－1·min－1。 (b＋)b 解法一：2HI(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)＝(b＋2c) mol－(d －c) mol，该反应的化学平衡常数K＝b×[(b＋2c)－(d－c)]＝(b＋)×b。 解法二：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＋c－d，则反应①的化学平衡常数K＝c(PH3)·c(HI)＝(b＋c－d)×b。 所以520 ℃时反应Ⅰ的平衡常数K＝。 所以平衡时H2O(g)的物质的量为(a－x)mol＋(b＋x)mol＝(a＋b)mol，H2O(g)的浓度为 mol·L－1；平衡时CO2的物质的量为1 mol－(a－x) mol－(b＋x) mol＝(1－a－b) mol，H2的物质的量为3 mol－3(a－ x) mol－2x mol－(b＋x) mol＝(3－3a－b) mol，CO的物质的量为b mol， 水的物质的量为(a＋b) mol，则反应Ⅲ的平衡常数为 ＝。 解法二：反应前，n(CO2)＝1 mol、n(H2)＝3 mol，反应后，n(CH3OH)＝a mol、n(CO)＝b mol，根据C原子守恒得平衡时n(CO2)＝(1－a－ b) mol，根据O原子守恒得平衡时n(H2O)＝[2－2(1－a－b)－a－b] mol＝(a＋b) mol，根据H原子守恒得n(H2)＝[6－4a－2(a＋b)] mol＝(3－3a－b) mol，从而计算化学平衡常数。 － － － K1＝＝。 － －－ A.p 　　B.p2 　　 C.p2 　　D.p p p 则该反应的平衡常数Kp＝p(H2S)·p(NH3)＝p·p＝p2。 3.高温下，甲烷生成乙烷的反应为2CH4C2H6＋H2。反应在初期阶段的速率方程为v＝k·c(CH4)，其中k为反应速率常数。下列说法错误的是 该反应的正反速率v正＝k正·c2(HI)，逆反应速率v逆＝k逆·c(H2)·c(I2)，k正、k逆为速率常数，则为 A. 　　B.64 　　 C. 　　D.8 温度为T ℃时，体积为1 L的密闭容器中，2HI(g)　　H2(g)＋I2(g)达到平衡时，v正＝v逆，即k正·c2(HI)＝k逆·c(H2)·c(I2)，故＝＝K。由表格数据可知，平衡时w(HI)＝80%，即c(HI)＝0.8 mol·L－1，则平衡时c(H2)＝c(I2)＝0.1 mol·L－1，所以K＝＝，即＝。 B.当反应进行到a处时，＝ 则＝，平衡时k正·x2(SiHCl3)＝ k逆·x(SiH2Cl2)·x(SiCl4)，x(SiHCl3)＝0.75，则x(SiH2Cl2)＝x(SiCl4)＝0.125，＝＝，则当反应进行到a处时，＝ ＝×＝，B项正确； O2(g) 平衡时SO2、O2、SO3的分压分别为×105 Pa、×105 Pa、× 105 Pa，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Kp＝ ≈5.2×10－2 ， D项正确。 ＝0.8 mol。 反应的平衡常数K＝＝1；反应前后气体系数和相等，容器②的投料是①的2.5倍，所以容器②放出的热量为容器①的2.5倍，Q＝32.8 kJ ×2.5＝82 kJ。 由107.6－2x＋x＋26.9＝94.7，解x＝39.8，Kp＝ kPa－1≈0.05 kPa－1。 该反应的决速步骤是反应ⅱ。反应ⅰ达到平衡时，正、逆反应速率相等，k1c(I2)＝k2c2(I)，所以c2(I)＝，代入v2(正)＝k3c(H2)·c2(I)，即v2(正)＝k3c(H2)，和v(正)＝kc(I2)·c(H2)比较可知k＝。 0～4 min内，v(CO2)＝＝0.125 mol·L－1·min－1。 平衡时Δc(CO2)＝1.00 mol·L－1－0.25 mol·L－1＝0.75 mol·L－1，故Δc(H2)＝3Δc(CO2)＝2.25 mol· L－1，则H2的转化率为×100%＝75%。 平衡后CO2、H2、CH3OH和H2O的分压分别为 p0 MPa、p0 MPa、p0 MPa、p0 MPa， 则Kp＝＝＝ MPa－2。 $