7.36-2 化学平衡中的计算 课件-2027届高三化学一轮复习

该高中化学高考复习课件聚焦“化学平衡中的计算”专题，依据高考评价体系梳理了压强平衡常数Kp（恒压、恒容、相对压强）及多平衡体系计算两大核心考点，通过真题分析明确Kp计算占比达60%、多平衡体系占40%的高频分布，归纳出三段式、分设变量等常考题型解题框架。 课件亮点在于“真题情境+方法建模+素养提升”策略，如以2021湖北卷改编题为例，用分设变量法解析连续反应平衡常数，培养科学思维与证据推理素养。特设“模板库”和“易错警示”，助力学生掌握Kp计算技巧，教师可据此精准教学，实现高效备考。

第七章 化学反应速率与平衡 第36节 化学平衡中的计算 高三一轮总复习 1 1. 压强平衡常数Kp的计算 CONTENT 恒压条件、恒容条件、相对压强平衡常数Kpr 2 2. 多平衡体系中平衡常数的计算 三段式法、分设变量法、元素守恒法 mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g) 起始/(mol·L-1) a b 0 0 转化/(mol·L-1) mx nx px qx 平衡/(mol·L-1) a－mx b－nx px qx 旧知回顾 平衡常数Kc的计算——三段式法 (1)分析三个量：起始量、变化量、平衡量。 (2)明确三个关系 ①对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。 ②对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。 ③各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比 ①平衡常数： K＝ ②A的平衡转化率： α(A)平＝×100% ③v(A)＝ ④A的体积分数/百分含量 φ(A)＝×100% 第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度 第二步，计算各气体组分的______________或__________ 第三步，根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压_____________________________________________； 物质的量分数 体积分数 总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数) 第四步，根据平衡常数计算公式代入计算。 气体 1. 压强平衡常数 压强平衡常数Kp (1) 含义：在化学平衡体系中，各气体物质的分压代替浓度计算的平衡常数 (2) 表达式： 对于 (3) 计算方法： 4 常用的气体定律气体状态方程：__________ 条件 公式 同温同压 同温同容 压强平衡常数Kp 1. 压强平衡常数 5 Kp计算的两种模板：恒压容器、恒容(刚性)容器 [以N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)为例] 模板1：N2(g) ＋ 3H2(g)⥫⥬2NH3(g)(恒压容器：平衡时总压强为p0) 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＝ 某气体的分压气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数) 1. 压强平衡常数 注意：在恒温恒容条件下，起始总压强p(始)与平衡总压强p(平)不一定相等，可根据＝，计算p(平)。 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＝ 1. 压强平衡常数 压强平衡常数的计算： ①恒压条件下Kp的计算 ②恒容条件下Kp的计算 ③相对压力平衡常数Kpr的计算 1. (2021·湖北卷改编)1 200 K时，假定体系内只有反应C3H8(g) C3H6(g)＋H2(g)发生，反应过程中压强恒定为p0(即C3H8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)。 假设起始时C40H12(g)的物质的量为1 mol，则由题意可列“三段式”： 　　　 C40H12(g)⥫⥬C40H10(g)＋H2(g) 起始量/mol 1 0 0 转化量/mol α α α 平衡量/mol 1－α α α 平衡时各气体的物质的量之和为(1＋α) mol，则Kp＝＝。 ①恒压条件下Kp的计算 1. 压强平衡常数 恒压条件，根据物质的量分数计算平衡分压 ①恒压条件下Kp的计算 1. 压强平衡常数 2. (2021·湖北卷改编)1 200 K时，假定体系内只有反应C3H8(g) C3H6(g)＋H2(g)发生，反应过程中压强恒定为p0(即n(C3H8):n(N2)=1:2的混合气体的初始压强)，平衡转化率为α，该反应的平衡常数Kp为____________。 假设起始时C40H12(g)与N2的物质的量分别为1 mol和2 mol，则： 　　　 C40H12(g)⥫⥬C40H10(g)＋H2(g) 起始量/mol 1 0 0 转化量/mol α α α 平衡量/mol 1－α α α 平衡时各气体的物质的量之和为(3＋α) mol，则Kp＝＝。 10 ②恒容条件下Kp的计算 1. 压强平衡常数 恒容条件，可使用分压代替物质的量书写三段式 3. (2021·湖北卷改编)1 200 K时，刚性容器内发生反应C3H8(g) C3H6(g)＋H2(g)，起始压强为p0(即C3H8的初始压强)，平衡时总压增加了20%，C3H8的转化率为 ，该反应的平衡常数Kp为__________。 20% 设Kpr为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压（单位为kPa）除以p0（p0=100kPa）。 ①上述反应的相对压力平衡常数表达式为Kpr=_______。 ②曲线c为反应的lnKpr随（温度的倒数）的变化，在图中 A点对应温度下反应，在容器中充入50 kPa的C3H8，平 衡时C3H6与H2的分压为40 kPa，C3H8的转化率为 。 11 ③相对压力平衡常数Kpr的计算 1. 压强平衡常数 68% 4. 1 200 K时，刚性容器内发生反应C3H8(g) C3H6(g)＋H2(g)，同时有副反应发生。 12 1. 压强平衡常数 <m> 对于一般的可逆反应： <m> <m> 对任一组分A，由pV=nRT可得： Kp = Kc(RT)Δn 特殊地，若反应前后气体系数和不变，则Kp = Kc Kp与Kc的数量关系 1. 压强平衡常数Kp的计算 CONTENT 恒压条件、恒容条件、相对压强平衡常数Kpr 13 2. 多平衡体系中平衡常数的计算 三段式法、分设变量法、元素守恒法 14 2. 多重平衡体系 在很多反应体系中，经常有一种或几种物质同时参与几个不同的化学反应。在一定条件下，这些反应都达到化学平衡，这种现象称为同时平衡或多重平衡，这种体系叫多重平衡体系。 体系1：PH4I(S) ⇌PH3(g)+HI(g) 体系2：CO2(g)+3H2(g) ⇌CH3OH(g)+H2O(g) 4PH3(g) ⇌P4(g)+6H2(g) CO2(g)+H2(g) ⇌CO(g)+H2O(g) 2HI(g) ⇌H2(g)+I2(g) CO(g)+H2(g) ⇌CH3OH(g) 连续反应 关键：弄清楚体系中自投料始至平衡各物质的来源、去向 注意：多重平衡体系中有关平衡常数的计算，各组分的平衡是指整个平衡体系中的量，而不是指某一单一反应中的量。 竞争反应 类型一　连续反应 指两个可逆反应有着关联，第一个反应的某一生成物，是第二个反应的反应物。 例如 注意： 如果该物质是第一个反应的生成物，第二个反应的反应物；则在第一个反应中，该物质的初始量为0，它的平衡量则为第二个反应中该物质的初始量(在计算第二个反应的转化率尤为重要)。 2. 多重平衡体系 15 常规解法：“三段式”法 2. 多重平衡体系 5. 二甲醚是一种清洁能源，用水煤气制取二甲醚的原理如下： 500 K时，在2 L密闭容器中充入4 mol CO和8 mol H2，4 min达到平衡，平衡时CO的转化率为80%，且2c(CH3OH)＝c(CH3OCH3)，则： Ⅰ. CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) Ⅱ. 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) 反应Ⅱ中CH3OH的转化率α=_____，反应Ⅰ的平衡常数K=____。 转化 5. 二甲醚是一种清洁能源，用水煤气制取二甲醚的原理如下： 500 K时，在2 L密闭容器中充入4 mol CO和8 mol H2，4 min达到平衡，平衡时CO的转化率为80%，且2c(CH3OH)＝c(CH3OCH3)，则： Ⅰ. CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) Ⅱ. 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) Ⅰ.CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) Ⅱ. 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) 转化 平衡 起始 4　 8　　　 0 3.2　　 6.4　　　 3.2 0.8　 1.6　　 3.2 平衡 起始 3.2　 0　　　 0 2x　　　 x　　　 x 3.2－2x　 x　 x 则，2(3.2－2x)= x x=1.28 n平： 0.64 1.28 1.28 反应Ⅱ中CH3OH的转化率α=_____，反应Ⅰ的平衡常数K=____。 80% 1.25 常规解法:“三段式”法 思路引导　利用C、H、O原子守恒计算平衡时各物质的物质的量，再求各物质的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算。 设平衡时CO为x mol，H2为y mol，CH3OH为z mol，则CH3OCH3为2z mol，H2O为2z mol，根据： C守恒：x＋z＋2×2z＝4 H守恒：2y＋4z＋6×2z＋2×2z＝2×8 O守恒：x＋z＋2z＋2z＝4 17 转化 转化 3.2　　 6.4　　　 3.2 2x　　　 x　　　 x 进阶解法：分设变量法 则平衡时， n(CO) n(H2) n(CH3OH) n(CH3OCH3) n(H2O) 0.8 1.6 3.2－2x x　　　 x 则，2(3.2－2x)= x x=1.28 0.64 1.28 1.28 5. 二甲醚是一种清洁能源，用水煤气制取二甲醚的原理如下： 500 K时，在2 L密闭容器中充入4 mol CO和8 mol H2，4 min达到平衡，平衡时CO的转化率为80%，且2c(CH3OH)＝c(CH3OCH3)，则： Ⅰ. CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) Ⅱ. 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) 反应Ⅱ中CH3OH的转化率α=_____，反应Ⅰ的平衡常数K=____。 80% 1.25 Ⅰ.CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) Ⅱ.2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) 思路引导　利用C、H、O原子守恒计算平衡时各物质的物质的量，再求各物质的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算。 设平衡时CO为x mol，H2为y mol，CH3OH为z mol，则CH3OCH3为2z mol，H2O为2z mol，根据： C守恒：x＋z＋2×2z＝4 H守恒：2y＋4z＋6×2z＋2×2z＝2×8 O守恒：x＋z＋2z＋2z＝4 18 进阶解法：分设变量法 设平衡时， n(CO) n(H2) n(CH3OH) n(CH3OCH3) n(H2O) x y z a　　　 a 高阶解法：元素守恒法 设平衡量 ①x+z+2a=4 (C守恒） ②2y+4z+8a=16 (H守恒） ③x+z+2a=4 (O守恒） ⑤2z=a =80% ④ x＝0.8，y＝1.6，z＝0.64 a=1.28 0.8 1.6 0.64 1.28 1.28 5. 二甲醚是一种清洁能源，用水煤气制取二甲醚的原理如下： 500 K时，在2 L密闭容器中充入4 mol CO和8 mol H2，4 min达到平衡，平衡时CO的转化率为80%，且2c(CH3OH)＝c(CH3OCH3)，则： Ⅰ. CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) Ⅱ. 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) 反应Ⅱ中CH3OH的转化率α=_____，反应Ⅰ的平衡常数K=____。 80% 1.25 思路引导　利用C、H、O原子守恒计算平衡时各物质的物质的量，再求各物质的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算。 设平衡时CO为x mol，H2为y mol，CH3OH为z mol，则CH3OCH3为2z mol，H2O为2z mol，根据： C守恒：x＋z＋2×2z＝4 H守恒：2y＋4z＋6×2z＋2×2z＝2×8 O守恒：x＋z＋2z＋2z＝4 20 若题目有给出明确的起始投料量，可尝试用元素守恒的思想解题 高阶解法：元素守恒法 高阶解法：元素守恒法 Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) Ⅱ.CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　 注意：如果一个物质是两个平行反应的反应物，则题目中所给初始量则是该物质在这两个反应中的初始量之和。 如果一个物质是两个平行反应的产物，则平衡量则是该物质在这两个反应中的转化量之和。 类型二 竞争反应(平行反应) 反应物能同时平行地进行两个或两个以上的不同反应，得出不同的产物。 反应较快或产物在混合物中所占比率较高的称为主反应，其余称为副反应。 2. 多重平衡体系 假设反应①达平衡后再发生反应②，列三段式： 6. 2021年8月，我国第一套利用中国石油自主研发的乙烷裂解制乙烯技术建成的大型乙烯生产装置成功投料开车。其反应原理为： ①C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g)，副反应为②2C2H6(g) C2H4(g)＋2CH4(g)。 250 ℃时，在容积为1 L的密闭容器中，充入2 mol C2H6(g)，发生反应①和②。反应达到平衡时，C2H6(g)的转化率为50%，H2的选择性(生成的H2占生成的CH4和H2总量的百分比)为80%，则该温度下反应②的平衡常数为______。 0.036 ①C2H6(g) C2H4(g) ＋ H2(g) ②2C2H6(g) C2H4(g)＋2CH4(g) 转化 平衡 起始 2 　 0　　　 0 x　　　 x　　　 x 2－x　　 x　　　 x 转化 平衡 起始 2－x　　　x　　　 0 y　　　　 0.5y　　 y 2-x-y　 x+0.5y　 y x＋y＝2×50%＝1 x=0.8，y=0.2 n平： 1 0.9 0.2 常规解法:“三段式”法 转化 平衡 起始 2 　 0　　　 0 x　　　 x　　　 x 2－x　　 x　　　 x 转化 平衡 起始 2－x　　　x　　　 0 y　　　　0.5y　　 y 2-x-y　 x+0.5y　 y x＋y＝2×50%＝1 x=0.8，y=0.2 n平： 1 0.9 0.2 进阶解法：分设变量法 6. 2021年8月，我国第一套利用中国石油自主研发的乙烷裂解制乙烯技术建成的大型乙烯生产装置成功投料开车。其反应原理为： ①C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g)，副反应为②2C2H6(g) C2H4(g)＋2CH4(g)。 250 ℃时，在容积为1 L的密闭容器中，充入2 mol C2H6(g)，发生反应①和②。反应达到平衡时，C2H6(g)的转化率为50%，H2的选择性(生成的H2占生成的CH4和H2总量的百分比)为80%，则该温度下反应②的平衡常数为______。 0.036 假设反应①达平衡后再发生反应②，列三段式： ①C2H6(g) C2H4(g) ＋ H2(g) ②2C2H6(g) C2H4(g)＋2CH4(g) 设平衡时， n(C2H6) n(C2H4) n(H2) n(CH4) 高阶解法：元素守恒法 设平衡量 x y z a ①2x+2y+a=4 (C守恒） ②6x+4y+2z+4a=12 (H守恒） ③ 2-x 2 =50% z z+a ④ x＝1，y＝0.9，z＝0.8 a=0.2 1 0.9 0.8 0.2 6. 2021年8月，我国第一套利用中国石油自主研发的乙烷裂解制乙烯技术建成的大型乙烯生产装置成功投料开车。其反应原理为： ①C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g)，副反应为②2C2H6(g) C2H4(g)＋2CH4(g)。 250 ℃时，在容积为1 L的密闭容器中，充入2 mol C2H6(g)，发生反应①和②。反应达到平衡时，C2H6(g)的转化率为50%，H2的选择性(生成的H2占生成的CH4和H2总量的百分比)为80%，则该温度下反应②的平衡常数为______。 0.036 能力考查：平衡常数、平衡浓度、转化率等计算 明确两种类型：竞争型、连续型 掌握两种方法：分设变量法、元素守恒法 2. 多重平衡体系 课后作业 1. 大本《优化设计》第36讲(P185-188) 28 考点一、考点二 2. 小本第36讲 只做大题：P423--T13~15 $