高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第二单元化学反应的方向与限度导学案

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这是一份高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第二单元化学反应的方向与限度导学案，共3页。

微专题7　压强平衡常数及其应用

对恒温、恒压条件下的可逆反应，用压强平衡常数分析解决问题往往比较简单。

1．分压

(1)定义：相同温度下，当某组分气体B单独存在且具有与混合气体总体积相同体积时，该气体B所具有的压强，称为气体B的分压强。

(2)计算公式：

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×。

(3)分压定律：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＋…

2．压强平衡常数

一定温度下，气相反应：mA(g)＋nB(g)eC(g)＋fD(g)达平衡时，气态生成物分压幂之积与气态反应物分压幂之积的比值为一个常数，称为该反应的压强平衡常数，用符号Kp表示，Kp的表达式如下：Kp＝。

3．运用计算技巧

压强平衡常数计算技巧：

第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度。

第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。

第三步，根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)。

第四步，根据平衡常数计算公式代入计算，例如：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，压强平衡常数表达式为Kp＝。

1．在300 ℃、8 MPa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CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)反应，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)。

答案　 MPa－2

解析　 CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)

起始量/mol 1 3 0 0

变化量/mol 0.5 1.5 0.5 0.5

平衡量/mol 0.5 1.5 0.5 0.5

依据：分压＝总压×物质的量分数，则p(CO2)＝p(CH3OH)＝p(H2)＝8× MPa＝ MPa，p(H2)＝8× MPa＝4 MPa，

所以Kp＝ MPa－2＝ MPa－2。

2．一定温度下，向密闭容器中加入焦炭(C)和一定量的CO2气体，保持a kPa条件下发生反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)，平衡时测得CO2的体积分数为60%。

(1)CO2的转化率为______________。

(2)CO2的分压为______ kPa，CO的分压为________ kPa。

(3)该温度下，该反应的平衡常数Kp＝________ kPa(用a表示，保留两位小数)。

答案　(1)25%　(2)0.6a　0.4a　(3)0.27a

解析　(1)设开始时CO2的物质的量为1 mol，平衡时转化x mol，

　　　　 C(s)＋CO2(g)2CO(g)

开始/mol 1 0

转化/mol x 2x

平衡/mol 1－x 2x

则＝0.6，解得x＝0.25，

CO2的转化率为×100%＝25%。

(2)p(CO2)＝()a kPa＝0.6a kPa；

p(CO)＝()a kPa＝0.4a kPa。

(3)Kp＝＝≈0.27a kPa。

3．汽车尾气是造成雾霾天气的重要原因之一，尾气中的主要污染物为CxHy、NO、CO、SO2及固体颗粒物等。活性炭可用于处理汽车尾气中的NO，在1 L恒容密闭容器中加入 0.100 0 mol NO 和2.030 mol固体活性炭，生成A、B两种气体，在200 ℃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/mol	NO/mol	A/mol	B/mol	p/MPa
200 ℃	2.000	0.040 0	0.030 0	0.030 0	3.93

根据上表数据，写出容器中发生反应的化学方程式：________________，计算反应体系在200 ℃时的平衡常数Kp＝______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数)。

答案　C＋2NON2＋CO2　 MPa

解析　1 L恒容密闭容器中加入0.100 0 mol NO和2.030 mol 固体活性炭，生成A、B两种气体，从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数据可以看出：Δn(C)∶Δn(NO)∶Δn(A)∶Δn(B)＝1∶2∶1∶1，可以推断出生成的A、B两种气体分别为N2和CO2，反应的化学方程式为C＋2NON2＋CO2。该反应的平衡常数Kp＝，容器的体积为1 L，平衡分压之比等于平衡浓度之比，带入表中数据计算得Kp＝ MPa。