资源简介

(共24张PPT)
平衡转化率　
压强平衡常数
课时2
第
2
章
　
第
2
节
1.掌握平衡常数与平衡转化率的相关计算(重、难点)。
2.了解压强平衡常数。
学
习
目
标
内
容
索
引
目标一　平衡常数与平衡转化率的相关计算
目标二　压强平衡常数及简单计算
平衡常数与平衡转化率的相关计算
< 目标一 >
1.计算模型——“三段式”法
关
键
找到达平衡状态时的转化量和平衡量
如可逆反应： mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
c始/(mol·L－1)　a　 　b　　 0 0
c转/(mol·L－1)　mx　　 nx　　 px qx
c平/(mol·L－1)　a－mx b－nx 　　 px qx
(px)p·(qx)q
(a－mx )m·(b－nx )n
K=
(1)巧设未知数：根据题目要求灵活设立
(2)确定三个量：确定平衡体系中各物质的起始量、转化量、平衡量并列出三段式
(3)解决问题：明确“始” “转” “平”三个量的具体数值，根据相应关系进行计算
=
2．平衡转化率
可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，反应物A的平衡转化率：
α(A)＝×100%
＝×100%
注意 (1)物质的平衡转化率越大，表示反应程度越大。
(2)对于溶液体系和恒容的气态反应体系，可以用物质的量浓度
进行计算。
例1　一定温度下，将0.050 mol SO2(g)和0.030 mol O2(g)注入体积为1.0 L的密闭反应器，发生反应2SO2(g)+O2(g)　　2SO3(g)，达到平衡后，测得SO3的平衡浓度为0.044 mol·L-1。
(1)计算SO2和O2的平衡转化率。
(2)计算该温度下的平衡常数K。
答案　列“三段式”
　　　　　　　2SO2(g)+O2(g)　　2SO3(g)
初始浓度/(mol·L-1)　　　0.050　 0.030　　　0
转化浓度/(mol·L-1)　　　0.044　 0.022　　 0.044
平衡浓度/(mol·L-1)　　　0.006　 0.008　　 0.044
根据转化量，计算转化率
α(SO2)=×100%=88% α(O2)=×100%≈73%
K==≈6.7×103 mol-1·L
例2　某温度下，H2(g)+I2(g)　　2HI(g)的平衡常数K=0.25，若在此温度下，在10 L的密闭容器中充入0.2 mol HI气体，达到平衡时，HI的分解率为　　　。
80%
第一步，计算2HI(g)　　H2(g)+I2(g)的平衡常数K=4。
第二步，设未知量，列“三段式”
设生成的H2的浓度为x mol·，
　　　　　　　　2HI(g)　　H2(g)+I2(g)
起始/(mol·L-1)　　 0.02　　　 0　　0
转化/(mol·L-1)　　 2x　　　　x　　x
平衡/(mol·L-1)　　 0.02-2x　　x　　x
第三步，代入平衡常数表达式，计算未知量
K==4，x=0.008，α(HI)=×100%=80%。
例3　在830 K时，在密闭容器中发生可逆反应：CO(g)+H2O(g)　　CO2(g)
+H2(g)　ΔH<0。试回答下列问题：
(1)若起始时c(CO)=2 mol·L-1，c(H2O)=3 mol·L-1，4 s后达到平衡，此时CO的转化率为60%，则在该温度下，该反应的平衡常数K=　　。
1
　　　　　　　CO(g)+H2O(g)　　CO2(g)+H2(g)
c始/(mol·L-1)　　 2　　　3　　　　 0　　　0
c变/(mol·L-1)　　1.2　　1.2　　　 1.2　　1.2
c平/(mol·L-1)　　0.8　　1.8　　　　1.2　　1.2
该反应的平衡常数K===1。
(2)在相同温度下，若起始时c(CO)=1 mol·L-1，c(H2O)=2 mol·L-1，反应进行一段时间后，测得H2的浓度为0.5 mol·L-1，则此时该反应是否达到平衡状态　　(填“是”或“否”)，此时v正　　　(填“大于”“小于”或“等于”)v逆。
否
反应进行到某时刻时，c(H2)=c(CO2)=0.5 mol·L-1，c(CO)=0.5 mol·L-1，c(H2O)=1.5 mol·L-1，Q===v逆。
大于
压强平衡常数及简单计算
< 目标二 >
1.压强平衡常数(Kp)的概念
在化学平衡体系中，由各气体物质的分压替代浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数，用符号Kp表示，其单位与表达式有关。
2.表达式
对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在一定温度下，达到平衡时，其压强平衡常数Kp＝ 。
其中：p平(A)、p平(B)、p平(C)、p平(D)表示对应物质的分压。
②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＋…。
注意　
①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×
例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反应：CO2(g)+3H2(g)　　CH3OH(g)+H2O(g)，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)。
MPa-2
设起始时通入1 mol CO2、3 mol H2，列三段式：
　　　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
p平(CO2)=p平(CH3OH)=p平(H2O)=8× MPa= MPa，p平(H2)=8× Mpa
=4 MPa，所以Kp= MPa-2= MPa-2。
例2　[2021·全国乙卷，28(2)]一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。
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=1.0×104 Pa2，在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在376.8 ℃，碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则p平(ICl)
=　　 kPa， 反应2ICl(g)===Cl2(g)+I2(g)的平衡常数K=________________
(列出计算式即可)。
24.8
由题意可知，376.8 ℃时玻璃烧瓶中发生两个反应：BaPtCl6(s)　　BaCl2(s)
+Pt(s)+2Cl2(g)、Cl2(g)+I2(g)　　2ICl(g)。BaPtCl6(s)　　BaCl2(s)+Pt(s)+
2Cl2(g)的平衡常数Kp=1.0×104 Pa2，则平衡时(Cl2)=1.0×104 Pa2，
p平(Cl2)=100 Pa，设到达平衡时I2(g)的分压减小p kPa，则
　　　　　　Cl2(g)+I2(g)　　2ICl(g)
开始/kPa　　　　　20.0　　　0
变化/kPa　　　　　 p　　　 2p
平衡/kPa　　0.1 　 20.0-p　　2p
376.8 ℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则0.1+20.0+p=32.5，解得p=12.4，则平衡时p平(ICl)=2p kPa=2×12.4 kPa=24.8 kPa；则平衡时，I2(g)的分压为(20.0-p) kPa=(20×103-12.4×103) Pa，p平(ICl)=24.8 kPa=
24.8×103 Pa，p平(Cl2)=0.1 kPa=100 Pa，因此反应2ICl(g)===Cl2(g)+I2(g)的平衡常数K=。
例3　已知2NO2(g)　　N2O4(g)，用分压p(某组分的分压等于总压与其物
质的量分数的积)表示的平衡常数Kp=。298 K时，在体积固定的
密闭容器中充入一定量的NO2，平衡时NO2的分压为100 kPa。已知Kp=
2.7×10-3kPa-1，则NO2的转化率为
A.70% B.55% C.46% D.35%
√
假设NO2起始时投入的物质的量为1 mol，转化率为x，用三段式法计算；
　　　　2NO2(g)　　N2O4(g)
起始量/mol　　1　　　　　 0
改变量/mol　　x　　　　 　0.5x
平衡量/mol　　1-x　　　　 0.5x
同温同体积时，压强之比等于物质的量之比，则p平(NO2)∶p平(N2O4)=
(1-x)∶0.5x=100 kPa∶p平(N2O4)，则p平(N2O4)= kPa，因此Kp= kPa-1
=2.7×10-3 kPa-1，解得x≈0.35，所以NO2的平衡转化率为35%，故选D。
等温等容时，可以用物质的量分数计算分压，也可以用压强直接列三段式计算。
特别提醒
本课结束
第
2
章
　
第
2
节

展开更多......

收起↑