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.docx

章末提升课

第1课时平衡常数、速率常数的综合应用

[核心素养发展目标]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。

一、压强平衡常数

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

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＝eq\f(pp?C?·pq?D?,pm?A?·pn?B?)。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×eq\f(nB,n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＋…。

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。

1200K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1mol，则根据信息列出三段式：

C40H12(g)C40H10(g)＋H2(g)

起始量/mol100

变化量/molααα

平衡量/mol1－ααα

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。

用各物质表示的分压分别为p(C40H12)＝p0×eq\f(1－α,1＋α)，p(C40H10)＝p0×eq\f(α,1＋α)，p(H2)＝p0×eq\f(α,1＋α)，

第三步：代入Kp表达式计算分压常数。

Kp＝eq\f(p0×\f(α,1＋α)×p0×\f(α,1＋α),p0×\f(1－α,1＋α))＝eq\f(α2·p0,1－α2)。

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xH2＝0.75、xN2＝0.25，另一种为xH2＝0.675、xN2＝0.225、xAr＝0.10。(物质i的摩尔分数：xi＝eq\f(ni,n总))

图中，当p2＝20MPa、xNH3＝0.20时，氮气的转化率α＝________________。该温度时，反应eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)的平衡常数Kp＝________________(MPa)－1(化为最简式)。

1．在300℃、8MPa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)。

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＝1.0×104Pa2，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20.0kPa。376.8℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5kPa，则pICl＝_______kPa,反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的平衡常数K＝_______________(列出计算式即可)。

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。

二、速率常数及其与平衡常数的关系

对于反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，若v正