分壓平衡常數

2021-01-20 秋陽化學


考情分析與學法指導

可逆反應進行的程度，我們一般用平衡常數K表示，K越大，可逆反應所進行的程度也就越大。以可逆反應：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，達到平衡時，各物質物質的量(或物質的量濃度)不再發生變化，此時生成物的濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數，用符號K表示，我們稱之為化學平衡常數，表達式為

化學平衡常數K只受溫度影響，與反應物、生成物的濃度無關。對表達式為

我們是用各物質的平衡濃度去進行表示，我們稱之為濃度平衡常數，用符號Kc。上述方程式中各物質都是氣態，化學平衡常數除了可以用平衡時各物質濃度表示外，我們也可以用平衡時各物質的分壓來進行表示，稱之為壓強平衡常數，用符號Kp表示，表達式為

建議大家在計算分壓平衡常數時關注單位問題，有時試題中會直接給出單位，對於沒有給出單位的我們可以根據計算表達式算出最後單位的表達形式，若壓強的單位為kP，則根據可以算出Kp的單位為(kP)(p+q)－(m+n)。其中各物質分壓強與總壓強的關係為p(A)=P總×物質A的物質的量分數。分壓與總壓關係，可以用如下關係圖進行理解：




除此之外，2015年高考全國I卷也考過物質的量分數平衡常數Kx，從濃度平衡常數和分壓平衡常數的含義和表達式就很容易理解物質的量分數平衡常數。平衡時，用各物質的物質的量分數來代替濃度，得到物質的量分數平衡常數表達式


分壓平衡常數專項訓練

1.(2019·全國II卷27題節選)某溫度下，等物質的量的碘和環戊烯()在剛性容器內發生反應

(g) + I2(g) =====  (g) + 2HI(g)，起始總壓為105Pa，平衡時總壓增加了20%，環戊烯的轉化率為           ，該反應的平衡常數Kp=        Pa。達到平衡後，欲增加環戊烯的平衡轉化率，可採取的措施有           (填標號)。

A.通入惰性氣體         B.提高溫度         C.增加環戊烯濃度         D.增加碘濃度

2.(2018·全國I卷28題改編)F. Daniels等曾利用測壓法在剛性反應器中研究了25℃時N2O5(g)分解反應：

其中NO2二聚為N2O4的反應可以迅速達到平衡，體系的總壓強p(總壓=各氣體分壓之和，分壓=總壓×物質的量分數)隨時間t的變化如下表所示（t=∞時，N2O5(g)完全分解）：

t/min

0

40

80

160

260

1300

1700

∞

p/kPa

35.8

40.3

42.5

45.9

49.2

61.2

62.3

63.1

請結合上表數據計算上述反應條件下，N2O4(g)2NO2(g)反應的平衡常數Kp=        。

3.(2015·全國I卷28題改編)Bodensteins研究了下列反應：2HI(g)H2(g)+I2(g)。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的關係如表：

t/min

0

20

40

60

80

120

x(HI)

1

0.91

0.85

0.815

0.795

0.784

x(HI)

0

0.60

0.73

0.773

0.780

0.784

上述反應中，正反應速率為v正=k正x2(HI)，逆反應速率為v逆=k逆x(H2)·x(I2)，其中k正、k逆為速率常數，根據上述實驗結果，該反應的平衡常數K=        。(保留3位有效數字)

4.(2017·全國I卷28題改編)H2S與CO2在高溫下發生反應：H2S(g) +CO2(g)COS(g)+H2O(g)。在610K時，將CO2與H2S按體積比1:4充入體積固定的空鋼瓶中，反應平衡後水的物質的量分數為0.02，則該反應的摩爾分數平衡常數Kx=        。(Kx是用平衡時物質摩爾分數代替平衡濃度計算，物質A的摩爾分數=)

5.在300 ℃、8 MPa下，將CO2和H2按物質的量之比1∶3 通入一密閉容器中發生

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)反應，達到平衡時，測得CO2的平衡轉化率為50%，則該反應條件下的平衡常數為Kp＝________(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質的量分數)。

6.乙烯可用於製備乙醇：C2H4(g) +H2O(g)C2H5OH(g)。向某恆容密閉容器中充入a mol C2H4(g)和 a mol H2O(g)，測得C2H4(g)的平衡轉化率與溫度的關係如圖所示：

已知分壓=總壓×氣體物質的量分數，用氣體分壓替代濃度計算的平衡常數叫壓強平衡常數（KP），測得300℃時，反應達到平衡時該容器內的壓強為bMPa，則A點對應溫度下的Kp=____________MPa-1(用含b的分數表示)。

7.如圖是當反應器中按n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料後，在200℃、400℃、600℃反應達到平衡時，混合物中NH3的物質的量分數隨總壓強的變化曲線。

①曲線a、b對應溫度較高的是                         （填「a」或「b」）。

②列出b點平衡常數的計算式Kp=                  

8.石油化工生產中，利用裂解反應可以獲得重要化工原料乙烯、丙烯。一定條件下，正丁烷裂解的主反應如下：

反應Ⅰ　C4H10(g)=CH4(g)＋CH3CH=CH2(g)　ΔH1；

反應Ⅱ　C4H10(g)=C2H6(g)＋CH2=CH2(g)　ΔH2；

一定溫度下，向容積為5L的密閉容器中通入正丁烷，反應時間（t）與容器內氣體總壓強（p）數據如下：

t/min

0

a

2a

3a

4a

p/MPa

5

7.2

8.4

8.8

8.8

若平衡時甲烷、乙烯的體積分數分別為、，則該溫度下反應Ⅰ的壓強平衡常數Kp＝________MPa（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質的量分數，保留三位有效數字）。

(之前的素材其實都有關鍵詞連結下載，很多老師可能沒有看到，今天的「分壓平衡常數」關鍵詞就放在文末，有需要的可以下載。


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