突破02 压强平衡常数-备战2023年高考化学《反应原理综合大题》逐空突破系列

压强平衡常数

1、Kp 含义：在化学平衡体系中，用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

2、表达式：对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)

3、计算技巧：

(1)直接根据分压强计算压强平衡常数

例 1、用测压法在刚性密闭容器中研究 T ℃时 4NO(g)N2(g)＋2NO2(g)的分解反应，现将一定量的 NO 充入该密闭容器中，测得体系的总压强随时间的变化如下表所示：

(1)20 min 时，NO 的转化率α==________%

(2)T ℃时，4NO(g)N2(g)＋2NO2(g)反应的平衡常数 Kp==________(Kp为以分压表示的平衡常数)

练习 1、利用甲烷的裂解可以制得多种化工原料，甲烷裂解时发生的反应有：2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)，

2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g) 。实验测得平衡时气体分压(Pa)与温度(℃)之间的关系如图所示。1725 ℃时，向 1L

恒容密闭容器中充入 0.3 molCH4达到平衡，则反应 2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)的平衡常数 KP=___________(用平衡分压代替平衡浓度)，CH4生成 C2H2 的平衡转化率为_________________

练习 2、某温度下，N2O5 气体在一体积固定的容器中发生如下反应：

2N2O5(g)==4NO2(g)＋O2(g)   (慢反应) △H＜0

2NO2(g)N2O4(g)         (快反应) △H＜0，体系的总压强p(总)和p(O2)随时间的变化如下图所示：

(1)上图中表示 O2压强变化的曲线是______(填“甲”或“乙”)

(2)已知N2O5分解的反应速率v===0.12p(N2O5)  (kPa•h－1)，t===10h 时，p(N2O5)===_____kPa，v==_____kPa•h－1

(结果保留两位小数，下同)

(3)该温度下2NO2N2O4反应的平衡常数 Kp===__________kPa－1   (Kp 为以分压表示的平衡常数)

(2)根据“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)”计算压强平衡常数

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，根据压强平衡常数计算公式代入计算

例 2、在温度 T 下，容积固定的密闭容器中充入3 mol NO和2 mol H2发生 2H2(g)＋2NO(g)==N2(g)＋2H2O(g)，起始压强为p0，一段时间后，反应达到平衡，此时压强 p==0.9 p0，则 NO 的平衡转化率α(NO)==________(结果保留三位有效数字)，该反应的平衡常数 Kp==________(用含 p 的代数式表示，Kp为以分压表示的平衡常数，且某气体的分压==总压×该气体的物质的量分数)

练习 1、一定温度下，向某密闭容器中充入 1 mol NO2，发生反应：2NO2(g)N2O4(g)，测得反应体系中气体体积分数与压强之间的关系如图所示：

(1)a、b、c 三点逆反应速率由大到小的顺序为________________。平衡时若保持压强、温度不变，再向体系中加

入一定量的 Ne，则平衡______(填“正向”“逆向”或“不”)移动

(2)a 点时 NO2 的转化率为________________，用平衡分压代替平衡浓度也可求出平衡常数 Kp，则该温度下

Kp==________

练习 2、汽车尾气是造成雾霾天气的重要原因之一，尾气中的主要污染物为 CxHy、NO、CO、SO2及固体颗粒物等。活性炭可用于处理汽车尾气中的 NO，在 1 L 恒容密闭容器中加入 0.100 0 mol NO 和 2.030 mol 固体活性炭，生成 A、B 两种气体，在不同温度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：

根据上表数据，写出容器中发生反应的化学方程式：_________________________，判断 p________(填“＞”“＜”

或“===”)3.93 MPa。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)

【真题感悟】

1、[2019·全国卷II·节选] 环戊二烯()是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：(g)+ I2(g) =(g)+2HI(g)    ΔH3=+89.3 kJ·mol −1

某温度下，等物质的量的碘和环戊烯（）在刚性容器内发生反应③，起始总压为105Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为_________，该反应的平衡常数Kp=_________Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有__________

A．通入惰性气体   B．提高温度         C．增加环戊烯浓度  D ．增加碘浓度

2、[2018·全国卷I·节选] F. Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应：

其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡，体系的总压强p随时间t的变化如下表所示（t=∞时，N2O4(g)完全分解）：

25℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=_______kPa  (Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)

3、[2015·四川·节选] 一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示。已知：气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数。下列说法正确的是(    )

A．550 ℃时，若充入惰性气体，v 正、v 逆均减小，平衡不移动

B．650 ℃时，反应达平衡后 CO2的转化率为 25.0%

C．T ℃时，若充入等体积的 CO2和 CO，平衡向逆反应方向移动

D．925 ℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数 Kp＝24.0p总

4、[2014·全国卷I·节选]  乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯直接水合法或间接水合法生产。乙烯气相直接水合反应：C2H4 (g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)  的△H＝—45.5KJ·mol－1

下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中 n(H2O)︰n(C2H4)=1︰1)

列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中 A 点的平衡常数 K＝            (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)

【经典训练】

1、下图为丙烷直接脱氢法中丙烷和丙烯的平衡体积分数与温度、压强的关系(图中的压强分别为 104 Pa 和 105 Pa)。(已知：丙烷脱氢制丙烯为强吸热过程)

(1)104 Pa 时，图中表示丙烯的曲线是________(填“ⅰ”“ⅱ”“ⅲ”或“ⅳ”)

(2)104 Pa、500 ℃时，主反应用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数 Kp＝________。(已知：气体分压＝气体总压×体积分数)

2、利用含 H2S 的废气可回收硫，既可以保护环境又可资源化利用。将 H2S 直接分解回收硫的同时得到氡能源的技术具有发展远景。起始时在反应器中充入一定量的 H2S，在一定条件下发生反应：

2H2S(g)2H2 (g)+S2(g)，H2S 热分解温度与平衡时气体组成如图所示，回答下列问题：

①反应 2H2S(g)2H2(g)+S2(g)的△H=_____0 (填“>”或“<”)

②图中 A 点 H2S 的分解率为___________(保留 3 位有效数字)

③若 B 点容器内气体总压为 PPa，则此时反应的平衡常数 Ka=___________Pa(Kp 为以分压表示的平衡常数，列出含 P 的代数式)

3、氮的氧化物(NOx)是大气主要污染物，有效去除大气中的 NOx 是环境保护的重要课题。汽车尾气中的 NO 和

CO 可在催化剂作用下生成无污染的气体而除去。在密闭容器中充入 10molCO 和 8molNO 发生反应,测得平衡时 NO 的体积分数与温度、压强的关系如下图。回答下列问题：

①已知 T2>T1，则反应 2NO(g)+2CO(g)2N2(g)+2CO2(g)，△H_____0  (填“>”“=”或“<”)

②压强为 10MPa、温度为 T1下，若反应进行到 20min 达到平衡状态，此时容器的体积为 4L，则用N2的浓度变化表示的平均反应速率 v(N2)=_________，该温度下用分压表示的平衡常数 Kp= _____MPa-1(分压=总压×物质的量分数)

③在 D 点，对反应容器升温的同时扩大体积至体系压强减小，重新达到的平衡状态可能是图中 A~G 点中____点

4、氮和硫的化合物在工农业生产、生活中具有重要应用。在恒温条件下，1 mol NO2和足量 C 发生反应：

2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)，测得平衡时 NO2和 CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示。回答

下列问题：

①A、B 两点的浓度平衡常数关系：Kc(A) ___________Kc(B)  (填“<”或“>”或“=”)

②A、B、C 三点中 NO2的转化率最高的是___________(填“A”或“B”或“C”)点

③计算 C 点时该反应的压强平衡常数 Kp=_________MPa(Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)

5、已知 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0，平衡时 NH3的体积分数φ(NH3)与氢氮比x(H2与N2的物质的量比)的关系如图：

①T1______T2   (填“>”、“=”或“<”)

②a 点总压为 50Mpa，T2时 Kp=________(Mpa)－2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)

6、C、N、S 的氧化物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的不

利影响。在 500℃下合成甲醇的反应原理为：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。在 1 L 的密闭容器中，

充入 1 mol CO2和 3 mol H2，压强为p0，测得 CO2(g)和 CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。(可逆反应的平衡常数可以用平衡浓度计算，也可以用平衡分压 Kp 代替平衡浓度，计算分压=总压×物质的量分数)

①反应进行到 4 min 时，v(正)____ (填“>”“<”或“=”)v(逆)。0~4 min，H2的平均反应速率 v(H2)=____mol/(L·min)

②CO2平衡时的体积分数为_______________，该温度下 Kp 为__________(用含有p0的式子表示)

7、随着人们的物质生活水平的不断提高和工业化快速发展，环境污染也日益加重，空气中有毒气体主要包括 SO2、CO、NOx、烃类等等。在 20 L 的密闭容器中按物质的量之比 1∶2 充入 CO 和 H2，发生反应：

CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)  ΔH。测得 CO 的转化率随温度及不同压强的变化如图所示，P2和 195 ℃时 n(H2)随时间的变化结果如表所示

①在 0～2 min，平均反应速率 v(CH3OH)＝______________(数值用小数形式表示)

②在 P2及 195 ℃时，该反应的平衡常数 Kp=__________ (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，结果用含 P2的分式表示)

【压强平衡常数】答案