2 专题4 多重平衡的计算-【重难点手册】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（人教版）

专题4多重 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。 4.多重平衡的计算方法 多重平衡 分设变量法分设变量，求平衡量 体系的计算 守恒法一直接设平衡量 例①(2023·河北选择考)氨是自然界重 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1mol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VL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)+02(g)=2NO(g)K △H1=+181k·mol-1 ii.2NO(g)+02(g)2NO2(g)K2 △H2=-114kJ·mol-1 (1)以下操作可以降低上述平衡体系中 NO浓度的有 (填序号)。 A.缩小体积 B.升高温度 C.移除NO2 D.降低N2浓度 (2)若上述平衡体系中c(个NO2)=amol·L1, c(NO)=bmol·L1,则c(O2)= mol·L1,K1= (写出 含a、b、V的计算式)。 ,第二章化学反应速率与化学平衡 平衡的计算 解析(1)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「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iⅱ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。 (2)根据“三段式”， N2(g)+O2(g) 2NO(g) 起始/ 0.78 0.21 (mol·L-1)V 0 转化/a十b a+b a+b (mol·L1) 2 2 平衡/0.78a十b 0.21a+b atb (mol·L-1) 2 V 2 2NO(g)+O2(g)= 2NO2 (g) 起始/ 0.21a+b (mol.1-1a+6 0 V 2 转化/ (mol.L-1)a 受 平衡/ b 0.21a十b_a (mol·L-1) V22 a c2(NO) K1=cN2)·c(O2) b2 )× 2 答案(1)CD。 2-2a, 2 b2 ,78_a)×(心24-2a5 2 2 名师支招 分设变量法的解题思路 分别设每一步反应的变化量 基于反应之间的关系判断各组分的平衡量 根据题给信息找等量关系，解未知量 得到各物质具体量后计算平衡常数、转化率等 89 铺重难点手册高中化学选择性必修1化学反应原理 例②工业废气中的二氧化碳加氢制甲醇 是碳中和的一个重要研究方向，在催化剂的作 用下，主要发生以下反应： i.CO2(g)+3H2 (g)CH2 OH(g)+ H2O(g)△H1=-49kJ·mol-1; i.C02(g)+H2(g)==C0(g)+H2O(g) △H2=+41kJ·mol-1; ii CO(g)+2H2 (g)CH OH(g) △H3。 一定温度下，向恒容密闭容器中通入物质 的量之比为1：3的C02与H2,发生以上3个 反应，若起始压强为200MPa,反应经tmin后 达到平衡，此时体系压强为150MPa,H2O的 分压p(H2O)=40MPa,则tmin内反应的平 均速率v(CO) MPa·min-1, CH3OH的选择性为 %选择性= 生成的n(CHOH) ×100%,反应1的平衡 消耗的n(C02) 常数K。= (保留两位有效数字)。 解析根据题意可知CO2和H2的初始分压分别 为p(C02)=50MPa和p(H2)=150MPa,平衡时 H2O的分压p(H2O)=40MPa。设平衡时CO和 CO2的分压分别为xMPa、yMPa。将含有C、H、O 三种元素的物质分别列出，并依据原子守恒计算 90 RJe 如下： C: CO CO CH2OH 平衡分压/MPax y 50-x-y H: H2 H,O CH2 OH 平衡分压/MPa10+2x+2y40 50-x-y 0: CO C02 H2O CH,OH 平衡分压/MPax 40 50-x一y 根据0原子守恒及平衡时总压为150MPa,解得 x=15,y=10。tmin内反应的平均速率v(C0)= 5MPa·min1,CH,OH的选择性 25×100%= 4 62.5%。反应1的平衡常数K。 p(H2O)·p(CH OH p3(H)·p(C02) =40×25 603×10 MPa2≈4.6X10-4MPa-2。 答案 ;62.5;4.6X104MPa2。 15 名师支招 守恒法的解题思路 确定反应体系中有哪些元素 第一步 根据已知反应物分别计算出体系中各元素原 子总的物质的量 确定平衡体系中各物质的物质的量 分析平衡时，已给出哪些物质的物质的量，将 第二步 未给出物质的物质的量设未知数，利用原子守 恒列方程式组，求出未知量 第三步一 得到具体数据后计算平衡常数、转化率等