高三化学一轮复习讲义 50　第一篇　第四部分　第七章　第35讲　化学平衡常数的拓展及有关计算(能力课)

第35讲化学平衡常数的拓展及有关计算(能力课)1．掌握特定平衡常数(Kp、Kx等)的有关计算。2．掌握化学平衡常数与速率常数的定量关系及应用。3．领悟多平衡体系的平衡常数的有关计算。Kp、Kx等平衡常数的有关计算1．分压平衡常数(Kp)(1)Kp的一般表达式[以aA(g)＋bB(g)⥬cC(g)＋dD(g)为例]Kp＝pc(C)·pd(D)pa(A)·pb(2)Kp计算的两种模板[以N2(g)＋3H2(g)⥬2NH3(g)为例]模板1：恒温恒压容器(平衡时总压强为p0)N2(g)＋3H2(g)⥬2NH3(g)n(始)1mol3mol0Δn0.5mol1.5mol1moln(平)0.5mol1.5mol1molp(X)0.53p01.53p01Kp＝13模板2：刚性反应器(恒温恒容容器)N2(g)＋3H2(g)⥬2NH3(g)p(始)p03p00Δpp′3p′2p′p(平)p0－p′3p0－3p′2p′Kp＝2p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p始p平＝n始n平，计算[示例]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Kp＝________________(列出计算式即可)。2．Kx以N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)为例Kx＝x2(NH3)x1．(2024·湖南卷，T18节选)催化剂TiO2再生时会释放CO2，可用氨水吸收获得NH4HCO3。现将一定量的NH4HCO3固体(含0.72g水)置于密闭真空容器中，充入CO2和NH3，其中CO2的分压为100kPa，在27℃下进行干燥。为保证NH4HCO3不分解，NH3的分压应不低于____________kPa[已知p(H2O)＝2.5×102kPa·mol-1×n(H2O)NH4HCO3分解的平衡常数Kp＝4×104(kPa)3]。2．(2023·湖北卷，T19节选)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)。3．(2024·安徽模考)一定条件下，反应CH3CH2CH3(g)⥬CH2=CHCH3(g)＋H2(g)ΔH1＝＋123.8kJ·mol-1，其中丙烷平衡转化率x与平衡常数Kp的关系可表示为x2＝KpKp+p，式中p为系统总压。p分别为0.10MPa和0.010MPa时，丙烷平衡转化率与温度的关系如图所示，其中表示0.10MPa下的关系曲线是______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。570℃、0.010MPa时，Kp＝________MPa(保留4．(2022·河北卷，T16节选)工业上常用甲烷水蒸气重整制备H2，体系发生如下反应。Ⅰ.CH4(g)＋H2O(g)⥬CO(g)＋3H2(g)Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)⥬CO2(g)＋H2(g)恒温恒压条件下，1molCH4(g)和1molH2O(g)反应达平衡时，CH4(g)的转化率为α，CO2(g)的物质的量为bmol，则反应Ⅰ的平衡常数Kx＝_________[写出含有α、b的计算式；对于反应mA(g)＋nB(g)⥬pC(g)＋qD(g)，Kx＝xp(C)·xq(D)xm(A)·xn(B)，x为物质的量分数]。其他条件不变，H2O(g)起始量增加到5mol，达平衡时，α＝0.90，b＝化学平衡常数与速率常数的关系正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系对于基元反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cc(C)·cd(D)，平衡常数K＝cc(C)·cd(D)ca(A)·cb(B)=k正2NO(g)＋O2(g)⥬2NO2(g)的反应历程如下：反应Ⅰ：2NO(g)⥬N2O2(g)(快)ΔH1<0，v1正＝k1正·c2(NO)，v1逆＝k1逆·c(N2O2)；反应Ⅱ：N2O2(g)＋O2(g)⥬2NO2(g)(慢)ΔH2<0，v2正＝k2正·c(N2O2)·c(O2)，v2逆＝k2逆·c2(NO2)。(1)一定条件下，反应2NO(g)＋O2(g)⥬2NO2(g)达到平衡状态，平衡常数K＝______(用含k1正、k1逆、k2正、k2逆的代数式表示)。反应Ⅰ的活化能EⅠ________(填“>”“<”或“＝”)反应Ⅱ的活化能EⅡ。(2)已知反应速率常数k随温度升高而增大，则升高温度后k2正增大的倍数________(填“大于”“小于”或“等于”)k2逆增大的倍数。(1)由题意知：KⅠ＝k1正k1逆，KⅡ＝k2正k2逆，反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的K＝KⅠ·KⅡ，即K＝k1正·k2正(2)KⅡ＝k2正k2逆，随温度的升高KⅡ减小，所以升高温度，k2正1．已知2NO＋2H2=2H2O＋N2的速率方程为v正＝k正·cα(NO)·cβ(H2)，在800℃下测定了不同初始浓度与正反应速率的关系，数据如表，则下列说法中正确的是()实验cNO/(mol·L-1)c(H2)/(mol·L-1)v正111v2214v3122v42x16vA．α、β的值分别为1、2B．表中的x为4C．降低温度，k正可能增大D．若v逆＝k逆·c2(H2O)·c(N2)，则K＝k2．温度为T1，在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应：CH4(g)＋H2O(g)⥬CO(g)＋3H2(g)ΔH＝＋206.3kJ·mol-1，该反应中，正反应速率为v正＝k正·c(CH4)·c(H2O)，逆反应速率为v逆＝k逆·c(CO)·c3(H2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。已知T1时，k正＝k逆，则该温度下，平衡常数K1＝________；当温度改变为T2时，若k正＝1.5k逆，则T2______(填“>”“＝”或“<”)T1。3．研究HI的分解与合成对提高反应Ⅰ[2CH3I(g)⥬C2H4(g)＋2HI(g)ΔH1]中CH3I(g)的平衡转化率有重要意义。T℃，将amolI2(g)和amolH2(g)置于已抽成真空的特制1L密闭容器中，40min时体系达到平衡，体系中存在如下反应关系：Ⅰ.I2(g)⥬2I(g)Kp1＝2.304Ⅱ.H2(g)＋I2(g)⥬2HI(g)Kp2Ⅲ.HI(g)⥬H(g)＋I(g)Kp3＝8.0×10-6Ⅳ.H2(g)⥬2H(g)Kp4＝1.0×10-9(1)则Kp2＝________。(2)实验测得平衡体系总压强为5.0×107Pa，HI的分压为3.6×107Pa，H2的分压为7.2×106Pa，已知该反应的正反应速率为v正＝k正·x(H2)·x(I2)，逆反应速率为v逆＝k逆·x2(HI)，其中k正、k逆为速率常数，x为物质的量分数，若k正＝bmin-1，在t＝40min时，v正＝________min-1(用含b的代数式表示)。1．(2024·湖北卷，T17节选)用BaCO3和焦炭为原料，经反应Ⅰ、Ⅱ得到BaC2。反应Ⅰ：BaCO3(s)＋C(s)=BaO(s)＋2CO(g)反应Ⅱ：BaO(s)＋3C(s)=BaC2(s)＋CO(g)已知Kp＝(pCO)n、K＝pCO105Pan(n是CO的化学计量系数)。反应Ⅰ、Ⅱ的lg(1)反应BaCO3(s)＋4C(s)BaC2(s)＋3CO(g)在1585K的Kp＝________Pa3。(2)保持1320K不变，假定恒容容器中只发生反应Ⅰ，达到平衡时pCO＝__________Pa，若将容器体积压缩到原来的12，重新建立平衡后pCO＝________Pa(1)1585K时，反应Ⅰ的K＝________，反应Ⅱ的K＝________，BaCO3(s)＋4C(s)=BaC2(s)＋3CO(g)的K＝________。(2)1585K时，反应Ⅰ的Kp＝________。2．(2024·贵州卷，T17节选)973K、100kPa下，在某密闭容器中按n(C6H6)∶n(CH4)＝1∶5充入气体，发生反应C6H6(g)＋CH4(g)⥬C7H8(g)＋H2(g)，平衡时C6H6与C7H8的分压比为4∶1，则C6H6的平衡转化率为____________，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，列出计算式即可)。用物质的量分数(x)代替各组分平衡浓度，则该反应的平衡常数(Kx)为_______________________________________________(列出计算式)。3．(2024·安徽卷，T17节选)一定温度和压强下，反应ⅰC2H6(g)⥬C2H4(g)＋H2(g)Ka1反应ⅱC2H6(g)＋H2(g)⥬2CH4(g)Ka2(Ka2远大于Ka1，Ka是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数)(1)仅发生反应ⅰ时，C2H6的平衡转化率为25.0%，计算Ka1＝________。(2