化学平衡常数.doc

学 校：汕头市澄海苏湾中学时 间：2019年4月授课教师：杜丽端压强平衡常数的计算问题学案班级： 姓名： 座号： 化学反应原理题以变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知的考查为主，兼顾科学精神与社会责任的考查，强调数据阅读与分析处理、凸显图像信息的综合运用。高频考查题型有：H的计算（盖斯定律或键能）；条件改变对反应速率、化学平衡移动的影响；结合图像、图形用化学反应原理解释原因（化学术语解释的能力）；化学平衡常数计算（Kp、Kc）；Ksp的有关计算，沉淀的转化问题（计算能力）；电化学相关知识。本节复习重点：理解Kp、Kc计算方法上的互通；图表关键信息的提取、整合与计算。【回顾】（2014全国I卷28改编）乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法生产。已知：C2H4 (g)H2O(g) C2H5OH(g)，在t1时，向2L的空钢瓶中充入1mol C2H4 (g)与1mol H2O(g) 进行反应，达到平衡时，C2H4 (g)的转化率为20，则该温度下的化学平衡常数的值为 。【例1】（2014全国I卷28改编）乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法生产。已知：C2H4 (g)H2O(g) C2H5OH(g)。图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系。若在乙烯水合制乙醇反应体系中，按照n(C2H4)：n(H2O)=1：1投料，反应达到平衡时，图中A点的平衡常数的计算式Kp= MPa-1。 （用平衡分压代替平衡浓度计算：分压=总压物质的量分数，只列式不计算）题后感悟：【变式1】 煤的气化原理是C(s)2H2(g) CH4(g)H。在1 L密闭容器中投入1 mol碳，并充入2 mol H2，测得相关数据如图所示：图2中A点对应的平衡常数Kp= MPa-1 (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压物质的量分数)。【例2】将一定量的SO3放入恒容密闭容器中，发生反应2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)，测得SO3的平衡转化率随温度的变化如图所示。图中a点对应温度下，已知SO3的起始压强为p kPa，平衡时SO3的分压为kPa。该温度下反应的平衡常数Kp= kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压物质的量分数)。题后感悟：【变式2】（2015浙江28改编）乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：。已知T下，将a mol乙苯蒸气通入到体积为V L的密闭容器中进行上述反应，反应时间与容器内的总压强数据如下表：时间t/min010203040总压强p/1000kPa1.01.31.451.51.5计算T时反应的平衡常数Kp= kPa。【例3】（2019广州一模28节选）环戊烯是生产精细化工产品的重要中间体，其制备涉及的反应如下：解聚反应在刚性容器中进行。生产中常通入水蒸气以降低双环戊二烯的沸点。某温度下，通入总压为l00kPa的双环戊二烯和水蒸气，达到平衡后总压为160kPa，双环戊二烯的转化率为80%，则 kPa，平衡常数Kp= kPa (Kp为以分压表示的平衡常数)题后感悟：【综合提升】（2018全国I卷28节选）F. Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25时N2O5(g)分解反应：其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示（t= 时，N2O5完全分解）：t/min0408016026013001700p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.125时N2O4(g) 2NO2(g)反应的平衡常数Kp= kPa（计算结果保留1位小数）。方法总结：第一步，提取题目中的数据信息（转化率、物质的量、浓度、气体压强、体积分数等），用“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量；第二步，计算各气体组分的分压（分压=总压物质的量分数）；第三步，根据压强平衡常数表达式代入计算。1、（2015四川）一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)CO2(g) 2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示：925 平衡时，体系的压强1MPa，该反应的压强平衡常数Kp MPa。(已知：气体分压=气体总压体积分数) 2、（2019广东一模）反应2As2S3(s) 4AsS(g)+S2(g)达平衡时气体总压的对数值lg(p/kPa)与温度的关系如图所示：A点处，AsS(g)的分压为kPa，该反应的Kp kPa5 (Kp为以分压表示的平衡常数）。3、（2019揭阳一模）图为丙烷直接脱氢法中丙烷和丙烯的平衡体积分数与温度、压强的关系(图中的压强分别为104 Pa和105 Pa)。104 Pa、500 时，主反应用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp= (已知：气体分压=气体总压体积分数)。4、（2019佛山一模）石油化工生产中，利用裂解反应可以获得重要化工原料乙烯、丙烯。一定条件下，正丁烷裂解的主反应如下：反应I C4H10(g) CH4(g)+CH3CH=CH2(g) H1；反应 C4H10(g) C2H6(g)+CH2=CH2(g) H2； (2)一定温度下，向容积为5L的密闭容器中通入正丁烷，反应时间(t)与容器内气体总压强(p)数据如下：t/min0a2a3a4ap/MPa57.28.48.88.8若平衡时甲烷、乙烯的体积分数分别为、，则该温度下反应I的压力平衡常数Kp= MPa。(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压x物质的量分数，保留三位有效数字)。1、活性炭还原NO2的反应为2NO2(g)2C(s)N2(g)2CO2(g)，在恒温条件下，1 mol NO2和足量活性炭发生该反应，测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如下图所示：计算C点时该反应的压强平衡常数Kp (Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。2、（2018江淮十校联考)已知CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为：2CO2(g)+6H2(g) C2H5OH(g)+3H2O(g) H=-173.6 kJ mol-1已知m为起始时的投料比,即m=错误!未找到引用源。上图表示在总压为5 MPa的恒压条件下,且m=3时,不同温度时各物质的物质的量分数与温度的关系。(1)曲线b代表的物质为(填化学式)。(2)图中P点时,CO2的转化率为 。(3)T1温度时,该反应的平衡常数Kp= 。(提示:用平衡分压代替平衡浓度来计算,某组分平衡分压=总压该组分的物质的量分数,结果保留小数点后三位)3、（2018衡水二模）一种新的循环利用方案是用Bosch反应CO2(g)+2H2(g) C(s)+2H2O(g) H0代替Sabatier反应。在250时，向体积为2L且带气压计的恒容密闭容器中通入0.08mol H2和0.04mol CO2发生Bosch反应。图II是甲、乙两位同学描绘的上述反应平衡常数的对数值（lgK）与温度的变化关系图，其中正确的曲线是 （填“甲”或“乙”）；m的值为 。4、（2018广州4月模拟）航天员呼吸产生的CO2用下列反应处理，可实现空间站中O2的循环利用。Sabatier反应：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)水电解反应：2H2O(l)2H2(g) + O2(g)（1）将原料气按n(CO2) ：n(H2) =14置于密闭容器中发生Sabatier反应，测得H2O(g)的物质的量分数与温度的关系如图所示（虚线表示平衡曲线）。200达到平衡时体系的总压强为p，该反应平衡常数Kp的计算式为 。（不必化简。用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数）5、利用甲烷的裂解可以制得多种化工原料，甲烷裂解时发生的反应有：2CH4(g) C2H4(g)+2H2(g)，2CH4(g) C2H2(g)+3H2(g) 。实验测得平衡时气体分压(Pa)与温度()之间的关系如图b所示(气体分压=总压气体的物质的量分数)。1725 时，向1L恒容密闭容器中充入0.3 molCH4达到平衡，则反应2CH4(g) C2H4(g)+2H2(g)的平衡常数KP= (用平衡分压代替平衡浓度)。CH4生成C2H2 的平衡转化率为 。6、(2018东莞期末)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)的关系如下图所示。反应的化学平衡常数Kp表达式为 (用平衡分压代替平衡浓度表示)。图中A点原料气的成分是n(SO2)10 mol，n(O2)24.4 mol，n(N2)70 mol，达平衡时SO2的分压p(SO2)为 Pa(分压总压物质的量分数)。7、肌细胞储存氧气和分配氧气时存在如下平衡：Mb(aq)O2(g)MbO2(aq)肌红蛋白 氧合肌红蛋白(5) 温度为37 时，氧气的结合度(MbO2)与氧气的平衡分压p(O2)关系如下图所示。利用R点所示数据，计算37 时该反应的平衡常数K (氧气的平衡浓度可用氧气的平衡分压代替求算)。8、碳酸钠作固硫剂并用氢还原辉钼矿的原理为MoS2(s)4H2(g)2Na2CO3(s) Mo(s)2CO(g)4H2O(g)2Na2S(s)H。实验测得平衡时的有关变化曲线如图所示。 图1温度与平衡时气体成分的关系 图2正、逆反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系(1)图1中A点对应的平衡常数Kp (已知A点压强为0.1 MPa，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。(2)综合上述分析得到：图2中，其中表示逆反应的平衡常数(K逆)的曲线是 (填“A”或“B”)，T1对应的平衡常数为 。9、（2017山东济宁二模）活性炭也可用于处理汽车尾气中的NO，在1L恒容密闭容器中加入0.1000molNO和2.030mol固体活性炭，生成A、B两种气体，在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及容器内压强如下表：活性炭/molNO/molA/molB/molp/MPa2002.0000.04000.03000.03003.933352.0050.05000.02500.0250p根据上表数据，写出容器中发生反应的化学方程式： ，判断p (用“”、“”或“”填空)3.93Pa