拓展专题2 平衡常数（Kp 、Kx） 速率常数与速率方程(Word教参)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（人教版）

本高中化学讲义聚焦平衡常数（Kp、Kx）及速率常数与速率方程核心知识点，系统梳理Kp的分压计算、Kx的物质的量分数应用，再延伸至速率常数含义、影响因素及速率方程，构建从平衡到速率的知识支架。 资料通过高考真题解析、“三步计算压强平衡常数”模型建构，培养学生科学思维与证据推理能力，结合实例计算与图像分析提升科学探究与实践能力，课中辅助教师教学，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

拓展专题2　平衡常数（Kp 、Kx）　速率常数与速率方程 一、平衡常数（Kp 、Kx） 1.压强平衡常数（Kp） （1）概念 对于有气体参与的化学反应，写平衡常数表达式时，用平衡时各气体的分压代替浓度，计算所得到的平衡常数称为压强平衡常数。 （2）表达式 对于一般的可逆反应aA（g）＋bB（g） cC（g）＋dD（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。 （3）平衡分压计算方法 ①某气体的分压＝总压[p（总）]×该气体的物质的量分数（或体积分数）。 ②p（总）＝p（A）＋p（B）＋p（C）＋p（D）。 2.物质的量分数平衡常数（Kx） （1）含义 书写平衡常数时，把平衡时各物质物质的量分数代入平衡常数表达式，称为物质的量分数平衡常数。 （2）表达式 对于aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g），其Kx＝。 x（A）、x（B）、x（C）、x（D）为平衡时相应物质的物质的量分数。 （3）物质的量分数 某物质的物质的量分数＝。 （2025·河北高考17题节选）乙二醇（EG）是一种重要的基础化工原料，可通过石油化工和煤化工等工业路线合成。煤化工路线中，利用合成气直接合成乙二醇，原子利用率可达100％，具有广阔的发展前景。反应如下： 2CO（g）＋3H2（g）HOCH2CH2OH（g）　ΔH 按化学计量比进料，固定平衡转化率α，探究温度与压强的关系。α分别为0.4、0.5和0.6时，温度与压强的关系如图： （1）代表α＝0.6的曲线为　L1　（填“L1”“L2”或“L3”）；原因是　该反应为气体分子数减小的反应，温度相同时，增大压强，平衡正向移动，平衡转化率增大　。 （2）ΔH　＜　0（填“＞”“＜”或“＝”）。 （3）已知：反应aA（g）＋bB（g）yY（g）＋zZ（g），Kx＝，x为组分的物质的量分数。 M、N两点对应的体系，Kx（M）　＝　Kx（N）（填“＞”“＜”或“＝”），D点对应体系的Kx的值为　12　。 （4）已知：反应aA（g）＋bB（g）yY（g）＋zZ（g），Kp＝，p为组分的分压。 调整进料比为n（CO）∶n（H2）＝m∶3，系统压强维持p0 MPa，使α（H2）＝0.75，此时Kp＝　　MPa－4（用含有m和p0的代数式表示）。 解析：（1）由题目信息知，该反应为气体分子数减小的反应，同一温度下，增大压强，平衡正向移动，则α增大，故L1、L2、L3分别代表α＝0.6、0.5、0.4的曲线。 （2）由题图可知，压强相等时，温度越高则对应的平衡转化率α越小，即平衡逆向移动，故该反应为放热反应，ΔH＜0。 （3）M、N两点对应平衡转化率相等，则平衡时各组分物质的量分数均相等，故Kx（M）＝Kx（N）；D点对应的平衡转化率为0.5，根据题给信息知，该反应按化学计量比进料，设起始加入2 mol CO、3 mol H2，列三段式： 2CO（g）＋3H2（g）HOCH2CH2OH（g） 起始量/mol 2 3 0 转化量/mol 1 1.5 0.5 平衡量/mol 1 1.5 0.5 平衡时x（CO）＝、x（H2）＝、x（HOCH2CH2OH）＝，则D点对应体系的Kx＝＝12。 （4）设在该条件下，起始时加入m mol CO和3 mol H2，α（H2）＝0.75，则H2转化了2.25 mol，由此列三段式： 2CO（g）＋3H2（g）HOCH2CH2OH（g） 起始量/mol m 3 0 转化量/mol 1.5 2.25 0.75 平衡量/mol m－1.5 0.75 0.75 平衡时，p（CO）＝p0、p（H2）＝p0、 p（HOCH2CH2OH）＝p0， 则Kp＝MPa－4＝ MPa－4。 【模型构建】 三步计算压强平衡常数 （1）列三段式，计算平衡时各组分的物质的量，再加和得n（总）。 （2）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。 （3）代入Kp表达式计算压强平衡常数。 1.（2026·河南南阳期中改编）硝酸工业中的 NH3氧化反应为 4NH3＋5O24NO＋6H2O（g）　ΔH，将投料按n∶n∶n＝1∶2∶0.8以不同流速通入0.5 L 反应器中，在不同温度（T1、T2、T3）下反应，通过检测流出气体成分绘制的NH3转化率曲线如图所示。 （1）判断T1、T2、T3的大小关系　T1＞T2＞T3　。 （2）若温度T1下，流出容器气体总压强为p kPa，则该反应的压强平衡常数（Kp） 为　46p kPa　。 解析：（1）由图可知，T1温度下最先达到平衡，依据“先拐先平数值大”的原则，T1温度最高，T3温度最低，T1温度下平衡时NH3转化率最低，说明正反应放热（ΔH＜0），温度T1＞T2＞T3。 （2）T1下氨气的平衡转化率为80％，设投料n（NH3）＝1 mol、n（O2）＝2 mol、n（H2O）＝0.8 mol，反应后n（NH3）＝0.2 mol、n（O2）＝1 mol、n（NO）＝0.8 mol、n（H2O）＝2.0 mol，总物质的量为4.0 mol，则Kp＝＝46p kPa。 2.（2026·华中师大附中月考）某科研团队将工业废气中的CO2在催化条件下还原，实现了CH3OH的绿色合成。主要反应有： Ⅰ.3H2（g）＋CO2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH1 Ⅱ.H2（g）＋CO2（g）CO（g）＋H2O（g）　 ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1 在恒压密闭容器中，分别按投料比[n（H2）∶n（CO2）]为3∶1和4∶1通入气体，若只发生反应Ⅰ和Ⅱ，CO2的平衡转化率α及CH3OH的选择性S随温度的变化曲线如图所示。 已知：α（CO2）＝×100％； S（CH3OH）＝×100％。 （1）投料比为4∶1时，CO2的平衡转化率曲线为　e　（填“e”或“f”）。 （2）投料比为3∶1、温度为320 ℃时，反应Ⅱ的平衡常数Kx＝　　（写出计算式即可，用物质的量分数代替平衡浓度）。 解析：（1）相同条件下，投料比为4∶1时与投料比为3∶1时相比较，相当于增大了H2的量，平衡正向移动，CO2的转化率增加，投料比为4∶1时，CO2的平衡转化率曲线为e。 （2）投料比为3∶1、温度为320 ℃时，反应Ⅱ：H2（g）＋CO2（g）CO（g）＋H2O（g），设反应前投料n（H2）＝3 mol，n（CO2）＝1 mol，根据转化图可知转化的n（CO2）＝1 mol×10％＝0.1 mol，由S（CH3OH）＝×100％＝86％，可知n（生成CH3OH所用的CO2）＝0.1 mol×86％＝0.086 mol，则反应Ⅱ消耗的n（CO2）＝0.1 mol－0.086 mol＝0.014 mol，列三段式： 反应Ⅰ　 3H2（g）＋CO2（g）CH3OH（g）＋H2O（g） 起始量/mol　3　 　 1　　　　　0　　　　　 0 转化量/mol 0.258 0.086 0.086 　 0.086 反应Ⅱ　　H2（g）＋CO2（g）CO（g）＋H2O（g） 起始量/mol 　3　　　1　　 　　0　　　0 转化量/mol 0.014 0.014 0.014 0.014 反应最终达到平衡时，平衡体系中各物质的物质的量分别为n（H2）＝3 mol－0.258 mol－0.014 mol＝2.728 mol、n（CO2）＝1 mol－0.086 mol－0.014 mol＝0.9 mol、n（CO）＝0.014 mol、n（H2O）＝0.086 mol＋0.014 mol＝0.1 mol、n（CH3OH）＝0.086 mol，n（总）＝2.728 mol＋0.9 mol＋0.014 mol＋0.1 mol＋0.086 mol＝3.828 mol，则反应Ⅱ的Kx＝＝＝。 二、速率常数与速率方程 1.速率常数及影响因素 （1）含义 速率常数（k）是指在一定温度下，反应物浓度皆为1 mol·L－1时的反应速率。在相同的浓度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。 （2）影响因素 温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，通常反应速率常数越大，反应进行得越快。同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值，但浓度不影响速率常数。 2.速率方程 （1）一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其化学计量数为指数的幂的乘积成正比。 对于基元反应：aA＋bBgG＋hH， 则v＝kca（A）·cb（B）（其中k为速率常数）。如2NO22NO＋O2，v＝k·c2（NO2）。 （2）利用速率方程计算瞬时速率 若已知速率常数，代入某时刻反应物浓度，即得某时刻瞬时速率。 （3）速率常数与温度关系的经验公式——阿伦尼乌斯公式 ①表达式 k＝A 式中：k为反应速率常数；A为比例系数；e为自然对数的底；R为理想气体常数；Ea为活化能，单位为J·mol－1或kJ·mol－1。 ②该经验公式表明，当Ea＞0时，升高温度，反应速率常数增大，化学反应速率随之提高。由该公式可知，Ea值越大，改变温度对反应速率的影响程度就越大。这就是升高相同温度时，不同化学反应的速率提高的倍数不同的原因。 3.速率常数与平衡常数的关系 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）·cd（D）。达平衡时v正＝v逆，平衡常数K＝＝，故K＝。 温度为T ℃时，反应2HI（g）H2（g）＋I2（g）在容积为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： t/min 0 20 40 60 80 100 w（HI）/％ 100 91 84 81 80 80 该反应的正反应速率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 解析：A　温度为T ℃时，在容积为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＝。 1.反应A＋BC的速率方程为v＝k·c（A）·c（B），v为反应速率，k为速率常数。当c（A）＝c（B）＝1 mol·L－1时，反应速率在数值上等于速率常数。下列说法正确的是（　　） A.只增大c（B）时，v不变 B.只增大c（A）时，v增大 C.只升高温度时，k不变 D.只升高温度时，k变小 解析：B　增大c（B）时，由v＝k·c（A）·c（B）可知，反应速率v增大，A错误；增大c（A）时，由v＝k·c（A）·c（B）可知，反应速率v增大，B正确；只升高温度时，c（A）、c（B）不变，反应速率v增大，则k变大，C错误，D错误。 2.（2026·辽宁大连期中）合成氨工艺是人工固氮最重要的途径。发生反应的热化学方程式为3H2＋N22NH3　ΔH＝－92 kJ·mol－1，反应速率方程为v＝k·c·c1.5·c－1。下列说法正确的是（　　） A.增大NH3浓度反应速率加快 B.向密闭恒温恒容容器中，充入Ar，NH3的分压不变 C.选取更高效的催化剂可以提高反应的平衡转化率 D.当温度、压强一定时，在原料气（N2和H2的比例不变）中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率 解析：B　反应速率方程为v＝k·c·c1.5（H2）·c－1，增大NH3浓度反应速率减慢，A错误；恒温恒容下充入Ar，总压增加但各反应物和产物的物质的量未变，浓度（分压）不变，NH3的分压不变，B正确；催化剂仅加快正、逆反应速率，不影响平衡状态，无法提高平衡转化率，C错误；该反应是气体体积减小的反应，恒温恒压下添加惰性气体，容器的体积增大，反应物分压降低，平衡逆向移动，转化率降低，D错误。 3.（2025·辽宁实验中学月考）肌肉中的肌红蛋白（Mb）与O2结合生成MbO2，其反应原理可表示为Mb（aq）＋O2（g）MbO2（aq），该反应的平衡常数可表示为K＝。在37 ℃条件下达到平衡时，测得肌红蛋白的结合度（α）与p（O2）的关系如图所示［α＝×100％］，研究表明正反应速率v正＝k正·c（Mb）·p（O2），逆反应速率v逆＝k逆·c（MbO2）（其中k正和k逆分别表示正反应和逆反应的速率常数）。 （1）平衡常数K与速率常数k正、k逆之间的关系式为K＝　　（用含有k正、k逆的式子表示）。 （2）图中c点时，上述反应的平衡常数K＝　2　kPa－1。已知k逆＝60 s－1，则速率常数k正＝　120　s－1·kPa－1。 解析：（1）已知正反应速率v正＝k正·c（Mb）·p（O2），逆反应速率v逆＝k逆·c（MbO2），平衡时v正＝v逆，则k正·c（Mb）·p（O2）＝k逆·c（MbO2），＝＝K。 （2）由图可知，c点时，p（O2）＝4.5 kPa，α＝×100％＝90％，则生成的c（MbO2）＝0.9c初始（Mb），平衡时的c（Mb）＝0.1c初始（Mb），则K＝＝＝2 kPa－1；已知k逆＝60 s－1，又K＝＝2，则速率常数k正＝120 s－1·kPa－1。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $