平衡常数的应用、平衡转化率的分析 高二化学人教版（2019）选择性必修1

平衡常数的应用、

平衡转化率的分析

1.从变化的视角依据Q与K的关系判断反应进行的方向。2.根据外界条件对平衡的影响，结合勒夏特列原理，构建K的计算及应用(如转

化率)分析思维模型。学习目标1.化学平衡常数的应用例1B.根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2OC.常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>

H2O>CO2D.温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大√2.多重平衡体系中化学平衡常数计算(1)多重平衡体系：一个化学反应体系中存在多个化学反应，在一定条件下，这些反应都可以达到平衡状态，这种现象称作多重平衡现象，该体系称作多重平衡体系。(2)多重平衡反应类型①连续型(耦合)反应：某物质是某反应的产物，同时又是其他反应的反应物。②平行型(竞争型)反应：某物质同时是多个反应的反应物。(3)多重平衡体系中有关平衡常数的计算，各组分的平衡量指的是整个平衡体系中的量，而不是指某一单一反应中的量。例2(1)在1L真空密闭容器中加入amolPH4I固体，t

℃时发生如下反应：PH4I(s)

PH3(g)＋HI(g) ①4PH3(g)

P4(g)＋6H2(g) ②2HI(g)

H2(g)＋I2(g) ③平衡时，体系中n(HI)＝bmol，n(I2)＝cmol，n(H2)＝dmol，则t

℃时反应①的平衡常数K为________________(用字母表示)。(2)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：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)

ΔH3一定条件下，向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH(g)为amol，CO为b

mol，此时H2O(g)的浓度为______mol·L－1(用含a、b、V的代数式表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为_____________________。例3CO2经催化加氢可以生成低碳烃，主要有以下两个竞争反应：反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)

CH4(g)＋2H2O(g)反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)

C2H4(g)＋4H2O(g)为分析催化剂对反应的选择性，在1L密闭容器中充入2molCO2和4molH2，测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示：该催化剂在较低温度时主要选择_______(填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”)。520℃时，反应Ⅰ的平衡常数K＝__________(只列算式不计算)。反应Ⅰ1.压强平衡常数(Kp)(1)含义在化学平衡体系中，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×。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＋…。例1(1)在300℃、8MPa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)。(2)在1470K、100kPa反应条件下，将n(H2S)∶n(Ar)＝1∶4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为______，平衡常数Kp＝_____kPa。[已知H2S热分解的化学方程式为2H2S

⇋S2(g)＋2H2(g)]50%4.762.速率常数(k正、k逆)(1)表达式：若基元反应为mA＋nB

pC，则：v正＝k正cm(A)·cn(B)、v逆＝k逆cp(C)上式中的k为速率常数，

是化学反应速率的量化表示方式。(2)表示意义：其数值相当于参加反应的物质都处于单位浓度(1mol·L－1)时的反应速率。(3)影响因素：不同的反应有不同的速率常数，速率常数与反应温度、反应溶剂、催化剂等有关，与浓度无关。例2Bodenstein研究了反应：2HI(g)

H2(g)＋I2(g)

ΔH>0。

在716K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如表所示：t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.60.730.7730.780.784(1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为_____________。(2)上述反应中，正反应速率v正＝k正x2(HI)，逆反应速率v逆＝k逆x(H2)·x(I2)，其中k正、k逆为正、逆反应速率常数，则k逆为_____(用含K和k正的代数式表示)。若起始时，x(HI)＝1，k正＝0.0027min－1，则在t＝40min时，v正＝____________min－1。t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.60.730.7730.780.7841.95×10－3返回1.当可逆反应达到平衡后，反应物的初始浓度不变，只改变体系的温度、压强或减小生成物的量可使平衡正向移动，这时反应物的转化率一定增大。2.反应物用量的改变对转化率的影响(1)若反应物一侧只有一种气体，如aA(g)

bB(g)＋cC(g)或C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)等，在恒温恒容条件时，增大A的浓度，平衡正向移动，但A的转化率变化等效为压强对平衡的影响。气体计量数关系A的转化率a＝b＋c不变a>b＋c增大a<b＋c减小(2)若反应物不只一种物质，如aA(g)＋bB(g)

cC(g)＋dD(g)，在恒温恒容条件下，若按原比例(或投料比)同倍数增加A和B，平衡正向移动，但反应物(A或B)的转化率等效为压强对平衡的影响。气体计量数关系A(或B)的转化率a＋b＝c＋d不变a＋b>c＋d增大a＋b<c＋d减小例(1)可逆反应2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)，在一定条件下达到平衡后，只增大O2的浓度，平衡_______移动，则SO2的转化率______，O2的转化率________。(2)某温度下，在2L的密闭容器中，加入3molX(g)和1molY(g)，发生反应：3X(g)＋Y(g)

2Z(g)＋2R(g)

ΔH<0。平衡时，X、Y、Z、R的体积分数分别为60%、20%、10%、10%。X与Y的转化率之比为_____。正向增大减小1∶1(3)两个体积相同的密闭容器A、B，在A中充入SO2和O2各1mol，在B中充入SO2和O2各2mol，加热到相同温度，有如下反应：2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)，对此反应的表述不正确的是_____(填字母)。A.反应速率：B>AB.SO2

的转化率：B>AC.平衡时各组分含量：B＝AD.平衡时容器的压强：B>AC1.反应C2H6(g)

C2H4(g)＋H2(g)

ΔH＞0，在一定条件下于密闭容器中达到平衡。下列各项措施不能提高乙烷平衡转化率的是A.增大容器容积B.升高反应温度C.分离出部分氢气D.等容下通入惰性气体√2.一定量的CO2与足量的C在恒压密闭容器中发生反应：C(s)＋CO2(g)

2CO(g)

ΔH＝＋173kJ·mol－1，若压强为pkPa，平衡时体系中气体体积分数与温度的关