高中三年级上学期化学《多重反应体系中的计算问题》教学课件

多重反应体系中的计算问题一、竞争型反应中的计算问题【例1】NH3这种化工原料，被大量应用于工业。已知：反应I：4NH3(g)+5O2(g)→4NO(g)+6H2O(g)反应II：4NH3(g)+3O2(g)→2N2(g)+6H2O(g)（3）氨催化氧化时会发生上述两个竞争反应I、II．为分析某催化剂对该反应的选择性，在1L密闭容器中充入1molNH3和2molO2，测得有关物质的量关系如图：②520℃时，4NH3+3O2→2N2+6H2O的平衡常数K＝

（不要求得出计算结果，只需列出数字计算式）。反应I：4NH3(g)+5O2(g)→4NO(g)+6H2O(g)

反应II：4NH3(g)+3O2(g)→2N2(g)+6H2O(g)0.20.2始△平始△平00000.20.250.20.3

0.40.30.20.6

c(NH3)=(1-0.2-0.4)/1=0.4mol/L

c(O2)=(2-0.25-0.3)/1=1.45mol/L

K=

0.30.6c(H2O)=(0.3+0.6)/1=0.9mol/L

各物质最终的转化量和平衡量，由多个反应共同决定，使得体系中各个物质有且只有一个浓度。反应I：4NH3(g)+5O2(g)→4NO(g)+6H2O(g)

反应II：4NH3(g)+3O2(g)→2N2(g)+6H2O(g)0.20.2始△平始△平00000.20.250.20.3

0.40.30.20.6

c(NH3)=(1-0.2-0.4)/1=0.4mol/L

c(O2)=(2-0.25-0.3)/1=1.45mol/L

K=

0.30.6c(H2O)=(0.3+0.6)/1=0.9mol/L

多重反应的计算小结一、竞争型反应中的计算问题【例2】（2021·山东卷）2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如图反应：(2)为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1.0molTAME，控制温度为353K，测得TAME的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0，则平衡时，B的物质的量为

mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1=___。（Kx为用物质的量分数表示的平衡常数）始△平始△平平0000abbaaaabbb∵Kx3=b/a=9∴b=9a∵a+b=α

∴b=0.9αa=0.1αa+b1-a-b0.9α一、竞争型反应中的计算问题【例2】（2021·山东卷）2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如图反应：(2)为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1.0molTAME，控制温度为353K，测得TAME的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0，则平衡体系中B的物质的量为___mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1=___。（Kx为用物质的量分数表示的平衡常数）始△平00

0.1α

0.1α

0.1α∴n(总)=(1-α)+α+0.1α+0.9α=1+α0.1αα1-αn%始△平00

0.9α

0.9α

0.9α0.9αα1-αK=

三、连续型反应中的计算问题【例1】甲烷和水蒸气催化制氢主要有如下两个反应：①CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=+206kJ/mol②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH=-41kJ/mol恒定压强为100kPa时，将n(CH4)∶n(H2O)=1∶3的混合气体投入反应器中，平衡时，各组分的物质的量分数与温度的关系如图所示。已知投料比为n(CH4)∶n(H2O)=1∶3的混合气体，p=100kPa。600℃时，CH4的平衡转化率为_______。

CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)

CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)

始△平始△平1300xxx3x1-x3-xx3xx3-x03xyyyyx-y3-x-yy3x+y∴n(总)=1-x+3-x-y+x-y+3x+y+y=4+2x∵∴∴α=连续型反应的计算可建立一个“假想平衡”作为辅助小结

CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)

CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)

始△平始△平1300xxx3x1-x3-xx3xx3-x03xyyyyx-y3-x-yy3x+y∴n(总)=1-x+3-x-y+x-y+3x+y+y=4+2x∵∴∴α=【例2】（2019•天津）在1L真空密闭容器中加入amolPH4I固体，t℃时发生如下反应：PH4I(s)→PH3(g)+HI(g)①

4PH3(g)→P4(g)+6H2(g)②

2HI(g)→H2(g)+I2(g)③达平衡时，n(HI)＝bmol，n(I2)＝cmol，n(H2)＝dmol，则t℃时反应①的平衡常数K值为___PH4I(s)→PH3(g)+HI(g)

4PH3(g)→P4(g)+6H2(g)

2HI(g)→H2(g)+I2(g)假想平衡Ixx始△假想平衡IIx000cbccd2cx=2c+bd-cd-c

(d-c)23

(d-c)23b+2c-真实平衡