新苏教版高中化学选择性必修1学案：微专题6 压强平衡常数及其应用

新苏教版高中化学选择性必修1《化学反应原理》PAGEPAGE1微专题6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×eq\f(nB,n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＝eq\f(peC·pfD,pmA·pnB)。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＝eq\f(p2NH3,pN2·p3H2)。1．(2021·金华检测)已知2NO2(g)N2O4(g)用分压p(其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＝eq\f(pN2O4,p2NO2)。298K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100kPa。已知Kp＝2.7×10－3kPa－1，则NO2的转化率为()A．70% B．55%C．46% D．35%答案D解析假设NO2起始时投入的物质的量为1mol，平衡转化率为x，用三段式法计算：2NO2(g)N2O4(g)起始/mol10改变/molx0.5x平衡/mol1－x0.5x同温同体积时，压强之比等于物质的量之比，则p(NO2)∶p(N2O4)＝(1－x)∶0.5x＝100kPa∶p(N2O4)，则p(N2O4)＝eq\f(50x,1－x)kPa，因此Kp＝eq\f(\f(50x,1－x),1002)kPa－1＝2.7×10－3kPa－1，解得x≈0.35，所以NO2的平衡转化率为35%。2．缓冲和供氧系统是维持人体正常生理活动的两个重要平衡系统，肌细胞中储存氧气和分配氧气时存在如下平衡：Mb(aq)＋O2(g)MbO2(aq)肌红蛋白氧合肌红蛋白温度为37℃时，氧气的结合度[α(MbO2)][指氧合肌红蛋白的浓度占肌红蛋白初始浓度的百分数]与氧气的平衡分压[p(O2)]的关系如图所示：回答下列问题：(1)利用R点所示数据，计算37℃时该反应的平衡常数K＝________(氧气的平衡浓度可用氧气的平衡分压代替求算)。(2)已知37℃时，该反应的正反应速率v正＝k1c(Mb)·p(O2)，逆反应速率v逆＝k2c(MbO2)，k1、k2分别是正、逆反应速率常数，若k2＝60s－1，则k1＝__________。答案(1)2.0kPa－1(2)120s－1·kPa－1解析α(MbO2)＝eq\f(cMbO2,cMb＋cMbO2)，则c(Mb)＝eq\f(1－αMbO2,αMbO2)·c(MbO2)。(1)K＝eq\f(cMbO2,cMb·pO2)＝eq\f(cMbO2,\f(1－αMbO2,αMbO2)·cMbO2·pO2)＝eq\f(αMbO2,[1－αMbO2]·pO2)，代入R点坐标数据得K＝eq\f(0.9,1－0.9×4.5)kPa－1＝2.0kPa－1。(2)37℃反应达到平衡时，v正＝v逆，则k1c(Mb)·p(O2)＝k2c(MbO2)，k1＝eq\f(k2cMbO2,cMb·pO2)＝60s－1×2.0kPa－1＝120s－1·kPa－1。3．NO和2.030mol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/molNO/molA/molB/molp/MPa200℃2.0000.04000.03000.03003.93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＋2NON2＋CO2eq\f(9,16)解析1L恒容密闭容器中加入0.1000molNO和2.030mol固体活性炭，生成A、B两种气体，从表中数据可以看出：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＋2NON2＋CO2。该反应的平衡常数Kp＝eq\f(pN2·pCO2,p2NO)，容器的体积为1L，平衡分压之比等于平衡浓度之比，带入表中数据计算得Kp＝eq\f(9,16)。4．乙酸甲酯是树脂、涂料、油墨、油漆、胶粘剂、皮革生产过程所需的有机溶剂，而且乙酸甲酯还可作为原料制备燃料乙醇。在刚性容器压强为1.01MPa时，乙酸甲酯与氢气制备乙醇主要发生如下反应：CH3COOCH3(g)＋2H2(g)CH3OH(g)＋CH3CH2OH(g)一定温度下，以n(CH3COOCH3)∶n(H2)＝1∶10的投料比进行反应，乙酸甲酯转化率与气体总压强的关系如图所示：(1)A点时，CH3COOCH3(g)的平衡分压为_______，CH3CH2OH(g)的体积分数为______%(保留一位小数)。(2)此温度下，该反应的化学平衡常数Kp＝_____________MPa－1(Kp为以分压表示的平衡常数，列出计算式，不要求计算结果)。答案(1)0.01MPa8.9(2)eq\f(0.09×0.09,0.01×0.822)解析(1)由图可看出，转化率为90%时，总压为1.01MPa，已知n(CH3COOCH3)∶n(H2)＝1∶10，列三段式求解：CH3COOCH3(g)＋2H2(g)CH3OH(g)＋CH3CH2OH(g)初始/mol11000反应/mol0.91.80.90.9平衡/mol0.18.20.9