第1課時平衡常數、速率常數

的綜合應用第二章章末復習1.了解壓強平衡常數并能進行簡單計算。2.了解速率常數及其與平衡常數的關系。3.掌握多重平衡體系中有關平衡常數及平衡轉化率的計算(重、難點)。學習目標目標一壓強平衡常數及簡單計算目標二速率常數及其與平衡常數的關系內容索引目標三多重平衡體系中平衡常數的計算壓強平衡常數及簡單計算

一1.壓強平衡常數(Kp)的概念在化學平衡體系中，由各氣體物質的分壓替代濃度，計算的平衡常數叫壓強平衡常數，用符號Kp表示，其單位與表達式有關。例1在300℃、8MPa下，將CO2和H2按物質的量之比為1∶3通入恒壓密閉容器中發生反應：CO2(g)＋3H2(g)

CH3OH(g)＋H2O(g)，達到平衡時，測得CO2的平衡轉化率為50%，則該反應條件下的壓強平衡常數Kp＝___________(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質的量分數)。設起始時通入1molCO2、3molH2，列三段式：CO2(g)＋3H2(g)

CH3OH(g)＋H2O(g)起始量/mol

1

3

0

0變化量/mol

0.5

1.5

0.5

0.5平衡量/mol

0.5

1.5

0.5

0.5[2021·全國乙卷，28(2)]一氯化碘(ICl)是一種鹵素互化物，具有強氧化性，可與金屬直接反應，也可用作有機合成中的碘化劑。氯鉑酸鋇(BaPtCl6)固體加熱時部分分解為BaCl2、Pt和Cl2，376.8℃時平衡常數Kp＝1.0×104Pa2，在一硬質玻璃燒瓶中加入過量BaPtCl6，抽真空后，通過一支管通入碘蒸氣(然后將支管封閉)。在376.8℃，碘蒸氣初始壓強為20.0kPa。376.8℃平衡時，測得燒瓶中壓強為32.5kPa，則pICl＝___kPa,反應2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的平衡常數K＝____(列出計算式即可)。例2

Cl2(g)＋I2(g)

2ICl(g)開始/kPa

20.0

0變化/kPa

p

2p平衡/kPa

0.1

20.0－p

2p376.8℃平衡時，測得燒瓶中壓強為32.5kPa，則0.1＋20.0＋p＝32.5，解得p＝12.4，則平衡時pICl＝2pkPa＝2×12.4kPa＝24.8kPa；等溫等容時，可以用物質的量分數計算分壓，也可以用壓強直接列三段式計算。特別提醒返回速率常數及其與平衡常數的關系

二1.速率常數的概念若基元反應為mA＋nB

pC，則：v正＝k正cm(A)·cn(B)、v逆＝k逆cp(C)。上式中的k為速率常數，是化學反應速率的量化表示方式。2.表示意義其數值相當于參加反應的物質都處于單位濃度(1mol·L－1)時的反應速率。3.影響因素不同的反應有不同的速率常數，速率常數與反應溫度、反應溶劑、催化劑等有關，與濃度無關。4.速率常數與化學平衡常數的關系當化學反應達到平衡時，v正＝v逆，即k正cm(A)·cn(B)＝k逆cp(C)，則化學平衡常數K＝

。2NO(g)＋2CO(g)

N2(g)＋2CO2(g)

ΔH＝－746.5kJ·mol－1，測得在某溫度下一定體積的密閉容器中，NO和CO濃度隨時間的變化如表所示：例3時間/s濃度/(10－3mol·L－1)0246c(NO)1.000.250.100.10c(CO)3.602.852.702.70(1)前4s內的速率v(NO)＝______________________。答案2.25×10－4mol·L－1·s－1(2)實驗測得，v正＝k正·c2(NO)·c2(CO)，v逆＝k逆·c(N2)·c2(CO2)(k正、k逆為速率常數)。在一定溫度下，向2L的密閉容器中充入NO和CO氣體各1mol，NO的轉化率為40%時達到化學平衡，則

＝___(保留兩位小數)。答案0.49Bodenstein研究了反應：2HI(g)

H2(g)＋I2(g)

ΔH>0。

在716K時，氣體混合物中碘化氫的物質的量分數x(HI)與反應時間t的關系如表所示：例4t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.60.730.7730.780.784(1)根據上述實驗結果，該反應的平衡常數K的計算式為____________。例4t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.60.730.7730.780.784(2)上述反應中，正反應速率v正＝k正x2(HI)，逆反應速率v逆＝k逆x(H2)·x(I2)，其中k正、k逆為正、逆反應速率常數，則k逆＝____(用含K和k正的代數式表示)。若起始時，x(HI)＝1，k正＝0.0027min－1，則在t＝40min時，v正＝__________min－1(結果保留3位有效數字)。返回多重平衡體系中平衡常數的計算

三1.多重平衡體系：一個化學反應體系中存在多個化學反應，在一定條件下，這些反應都可以達到平衡狀態，這種現象稱作多重平衡現象，該體系稱作多重平衡體系。2.多重平衡反應類型(1)連續型(耦合)反應：某物質是某反應的產物，同時又是其他反應的反應物。(2)平行(競爭)型反應：某物質同時是多個反應的反應物。3.多重平衡體系中有關平衡常數的計算，各組分的平衡量指的是整個平衡體系中的量，而不是指某一單一反應中的量。在1L真空密閉容器中加入amolPH4I固體，t

℃時發生如下反應：PH4I(s)

PH3(g)＋HI(g) ①4PH3(g)

P4(g)＋6H2(g) ②2HI(g)

H2(g)＋I2(g) ③達平衡時，體系中n(HI)＝bmol，n(I2)＝cmol，n(H2)＝dmol，則t

℃時反應①的平衡常數K為_____________(用字母表示)。例5CO2經催化加氫可以生成低碳烴，主要有以下兩個競爭反應：反應Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)

CH4(g)＋2H2O(g)反應Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)

C2H4(g)＋4H2O(g)為分析催化劑對反應的選擇性，在1L密閉容器中充入2molCO2和4molH2，測得有關物質的物質的量隨溫度變化如圖所示：例6該催化劑在較低溫度時主要選擇______(填“反應Ⅰ”或“反應Ⅱ”)。520℃時，反應Ⅰ的平衡常數K＝____(只列算式不計算)。溫度較低時，CH4的物質的量多，所以該催化劑在較低溫度時主要選擇反應Ⅰ。520℃時，由圖中信息，列式：

CO2(g)＋4H2(g)

CH4(g)＋2H2O(g)轉化/(mol·L－1)

0.2

0.8

0.2

0.4

2CO2(g)＋6H2(g)

C2H4(g)＋4H2O(g)轉化/(mol·L－1)

0.4

1.2

0.2

0.8c(CO2)＝(2－0.2－0.4)mol·L－1＝1.4mol·L－1，c(H2)＝(4－0.8－1.2)mol·L－1＝2mol·L－1，c(H2O)＝(0.4＋0.8)mol·L－1＝1.2mol·L－1，所以520℃時反應Ⅰ的平衡常數K＝

。1231.向某恒容密閉容器中充入等物質的量的PCl3(g)和Cl2(g)，發生如下反應：PCl3(g)＋Cl2(g)

PCl5(g)，測得不同溫度下PCl3(g)的轉化率α與時間的關系如圖所示。其速率方程為v正＝k正·c(PCl3)·c(Cl2)，v逆＝k逆·c(PCl5)(k是速率常數，只與溫度有關)，下列說法錯誤的是自我測試√12自我測試由圖可知，T2先達到平衡，說明速率快，T2>T1，T2平衡時PCl3的轉化率低，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，正反應為放熱反應，ΔH<0，A正確；正反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，K值減小，說明k正增大的倍數小于k逆增大的倍數，C正確；312自我測試T1時，平衡體系中PCl3的轉化率為80%，c(Cl2)＝0.25mol·L－1，設PCl3初始物質的量濃度為xmol·L－1，列出三段式：

PCl3(g)＋Cl2(g)

PCl5(g)初始/(mol·L－1)

x

x

0轉化/(mol·L－1)

0.8x

0.8x

0.8x平衡/(mol·L－1)

0.2x

0.25

0.8x32.一定量的CO2與足量的C在恒壓密閉容器中發生反應：C(s)＋CO2(g)2CO(g)

ΔH＝＋173kJ·mol－1，若壓強為pkPa，平衡時體系中氣體體積分數與溫度的關系如圖所示，回答下列問題：(1)650℃時，CO2的平衡轉化率為______。12自我測試25%312自我測試312自我測試(2)t1℃時，壓強平衡常數Kp＝_________(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質的量分數)；該溫度下達平衡后若再充入等物質的量的CO和CO2氣體，則平衡_____(填“正向”“逆向”或“不”)移動，原因是________。0.5pkPa不Qp＝Kp312自我測試312自我測試3.探究CH3OH合成反應化學平衡的影響因素，有利于提高CH3OH的產率。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應如下：Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)

CH3OH(g)＋H2O(g)

ΔH1＝－49.5kJ·mol－1Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)

CH3OH(g)

ΔH2＝－90.4kJ·mol－1Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)

CO(g)＋H2O(g)

ΔH3一定條件下，向體積為VL的恒容密閉容器中通入1molCO2和3molH2發生上述反應，達到平衡時，容器中CH3OH(g)為amol，CO(g)為bmol，此時H2O(g)的濃度為_____mol·L－1(用含a、b、V的代數式表示，下同)，反應Ⅲ的平衡常數為___________________。312自我測試解法一：假設反應Ⅱ中，