第47講化學(xué)平衡常數(shù)的綜合計(jì)算

［復(fù)習(xí)目標(biāo)］1.了解壓強(qiáng)平衡常數(shù)的含義，了解平衡常數(shù)與速率常數(shù)的關(guān)系。2.掌握平衡常數(shù)

和平衡轉(zhuǎn)化率計(jì)算的一般方法。

考點(diǎn)一壓強(qiáng)平衡常數(shù)及相關(guān)計(jì)算

■整合必備知識

1.氣體的分壓p(B)

相同溫度下，當(dāng)某組分氣體B單獨(dú)存在且具有與混合氣體總體積相同的體積時(shí)，該氣體B所

具有的壓強(qiáng)，稱為氣體B的分壓強(qiáng)，簡稱氣體B的分壓，符號為p(B),單位為Pa或kPa或

MPa。

氣體B的分壓〃出)=氣體總壓“XB的體積分?jǐn)?shù)=氣體總壓"XB的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。

2.壓強(qiáng)平衡常數(shù)

對于有氣體參與的化學(xué)反應(yīng)，寫平衡常數(shù)表達(dá)式時(shí)，川平衡時(shí)各氣體的分壓代替濃度，計(jì)算

所得到的平衡常數(shù)稱為壓強(qiáng)平衡常數(shù)(%)。

如：aA(g)+/〉B(g)cC(g)+JD(g),

9=第端｛仍(*)：X在平衡體系中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(或體枳分?jǐn)?shù))X總壓強(qiáng)］。

3.常用的四個(gè)公式

公式備注

〃(轉(zhuǎn)化)C(轉(zhuǎn)化)

反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率〃(起始;XI。。％-；起始卜1。。％

實(shí)際產(chǎn)量①平衡最可以是物質(zhì)的

生成物的產(chǎn)率理論產(chǎn)量X100%

量、氣體的體積；

平衡時(shí)混合物組分的百平衡量0②某組分的體積分?jǐn)?shù)，

平衡時(shí)各物質(zhì)的總量X1°%

分含量也可以是物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)

某組分的物質(zhì)的量

某組分的體積分?jǐn)?shù)混合氣體總的物質(zhì)的量100/°

4.列三段式法計(jì)算壓強(qiáng)平衡常數(shù)

例一定溫度和催化劑條件下，將1molN2和3mol出充入壓強(qiáng)為po的恒壓容器中，測得平

衡時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率為50%,計(jì)算該溫度下的壓強(qiáng)平衡常數(shù)(勺)。

■提升關(guān)鍵能力

1.對于氣相反應(yīng)，用某組分B的平衡壓強(qiáng)”(B)代替物質(zhì)的量濃度c(B)也可表示平衡常數(shù)(記

作勺)。已知反應(yīng)CH4(g)+2H?O(g)CO2(g)+4H2(g),在"C時(shí)的平衡常數(shù)Kp=a,則下列

說法正確的是()

人肥_〃(CH4)〃2(H2O)

4

P—P(CO2)P(H2)

B.升高溫度，若如增大，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)

C.該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后，增大壓強(qiáng)，平衡向左移動，《不變

D.UC時(shí)，反應(yīng)太出(幻+出0?樂02位)+2比值)的平衡常數(shù)勺=%

2.將E和F加入密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：E(g)+F(s)2G(g)o忽略固體體積,

平衡時(shí)G的體積分?jǐn)?shù)(％)隨溫度和壓強(qiáng)的變化如下表所示，己知勺是用平衡分壓代替平衡濃

度計(jì)算，分壓=總壓X物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。下列說法正確的是()

壓強(qiáng)/MPa

溫度/℃

1.02.03.0

81054.0ab

915C75.0d

1000ef83.()

Ab>f

R.平衡常數(shù)K(l000T?)<Ar(8IOV)

C.C5℃、2.0MPa時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為Kp=4.5MPa

D.1000℃、3.0MPa時(shí)E的轉(zhuǎn)化率為83%

3.[2019?全國卷I【，27(2)節(jié)選]某溫度下，等物質(zhì)的量的碘和環(huán)戊烯(◎)在剛性容器內(nèi)發(fā)

生反應(yīng)：O(g)+I2(g)O(g)+2HI(g)AH>0,起始總壓為pa,平衡時(shí)總壓增加

了20%,環(huán)戊烯的轉(zhuǎn)化率為,該反應(yīng)的平衡常數(shù)4=Pao

-歸納總結(jié)

壓強(qiáng)平衡常數(shù)(%)的計(jì)算流程

E拓展應(yīng)用

標(biāo)準(zhǔn)(相對)平衡常數(shù)

甲烷的直接轉(zhuǎn)化具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，方法之一如下：CH4(g)+7O2(g)CH30H(g)△”=

-126.4kJmor,,在200c下,向恒容為5L的密閉反應(yīng)器

I2

X

*11

0

*1

9

01(MM)2(MX)

反應(yīng)時(shí)間/s

中加入催化劑，并充入6.0kPaCH/、4.8kPa02和一定量He使反應(yīng)充分進(jìn)行，體系的總壓強(qiáng)

隨反應(yīng)時(shí)間的變化如圖所示。

⑴下列措施可提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率的是(填字母)。

A.升高溫度

B.初始總壓強(qiáng)不變，提高CH,的分壓

C.投料比不變，增大反應(yīng)物濃度

D.反應(yīng)達(dá)到平衡后，再充入一定量He

(2)計(jì)算該反應(yīng)在200C下的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)腔=何保留犯)。

〃(B)

P

已知：2A(g)B(g)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)心=，其中P°為標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)(100kPa),p(A)和p(B)

-2

為平衡分壓(某成分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)X總壓)。

(3)若將容器改為絕熱容器,初始溫度為200℃,其他條件不變，達(dá)到新平衡時(shí)，甲醉產(chǎn)率將

(填“變大”“變小”或“不變”)。

考點(diǎn)二化學(xué)平衡常數(shù)與速率常數(shù)的關(guān)系

1.順-1,2-二甲基環(huán)丙烷和反-1,2-二甲基環(huán)丙烷可發(fā)生如下轉(zhuǎn)化:

該反應(yīng)的速率方程可表示為v正=%正(順)和vm=k逆心反)，hl和k逆在一定溫度時(shí)為常數(shù),

分別稱作正、逆反應(yīng)速率常數(shù)。P1答下列問題：

⑴已知：力溫度下，火正=0.006s7人=0.002sr，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=。

(2)心溫度下，圖中能表示順式異構(gòu)體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化的曲線是_______(填字母)，平

衡常數(shù)K2=。

2.利用N%的還原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反應(yīng)如下:

4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(1)

AW<0

已知該反應(yīng)速率0止=0W(NH3>C6(NO),。過=〃燃?"(N2)d(H2O)(〃正、上遂分別是正、逆反應(yīng)

速率常數(shù))，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K+則％=,尸o

3.肌肉中的肌紅蛋白(Mb)與。2結(jié)合生成MbO?,其反應(yīng)原理可表示為Mb(aq)+

02(g)MbO2(aq),該反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示為、。在37°C條件下達(dá)到平衡

時(shí)，測得肌紅蛋白的結(jié)合度(a)與p(OA的關(guān)系如圖所示［〃=鎰霜喘胃X100%］。研究表

明止反應(yīng)速率vA.=k正-c(Mb)?p(Ch)，逆反應(yīng)速率v逆=4史?c(MbC)2)(其中kn和k逆分別表示止

反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率常數(shù))。

--))

)率2述2℃=

0平22

示速H(,0-p

C上。)00K

表則=生01

子2內(nèi)D1X,

(1

式IH發(fā)ni/0.

.只在1_l

的sC(m。o

)2下?=

瓏(C.0法im。

上61.度1YpJa

i化KkP

、=溫?i

正逆0k氯,

。定*11

太〃)則=F

v一送碳o(jì)5

有知,母，。和-

已在,m-

含字,倍)p法J=

用L)5=k/2

(-填gB化2A

a居((7(7A

?28.K氯1=

=PHp

k逆&是O0故接+)K

lo的Ag,

=的(，直=(1

建m來/逆)/0F

太。1E9有/Co

=，確原A向L△2m

和=C-

a。中))為=正i+J

P(正g(正9考T))k

k為泛<變g(g(

/)〃2。,時(shí)明為24

2式廣法H強(qiáng))Ol

O系K△g衡化

(數(shù)途。C壓(題+Ci

p關(guān))說=平：)

常用多少少2的D/真轉(zhuǎn)gT

的關(guān)到2下(=

衡，列更更更H系<練O4)

間有C+)達(dá)i如1s(為

之平料下數(shù)數(shù)數(shù)體TC

度動lg(應(yīng))l數(shù)iC

地的原，倍倍倍o，(T2

溫移mC]常=

〃應(yīng)工的的的1衡c反)+的

、)與度向，①)衡g))

化大小小入平2(g

正反g(只溫正(平h(g(

*o的h減充到)h

述,，低增衡減g①其CO

數(shù)-要C達(dá)(修)2C

%/(gqww上a+數(shù)降心和平如中1及2C

常P重)應(yīng)B=(+2

，kg(常僅且且，且器O8式)+

率-是2反+2s()=

時(shí)1率，，，小，容n)，程2s()

速-烷H減ig(O2g(

點(diǎn)sC速后大小小閉湍卷方iO2

乙=為增減逆減mATi

與c=2衡密〃甲學(xué):TO

K氯逆均均女均0第+

中H平、的1?應(yīng)國化化：)

數(shù)環(huán)c左逆逆逆=as

圖2到攵8大L過結(jié)反全熱化(

、、2I?氯2Pc

常出正得正達(dá)、、增、經(jīng)總元長2的氯12

烯正正在2接O

衡求k測伏應(yīng)正止，納基數(shù)0應(yīng)I應(yīng)

乙)