2026年高考化学总复习备课课件 第4讲 化学平衡常数的相关计算

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1.掌握化学平衡常数和转化率的简单计算;2.掌握压强平衡常数及简单计算;3.了解速率常数与化学平衡常数的关系并能进行相关计算。
考点一　化学平衡常数和转化率的计算
考点二　压强平衡常数计算
考点三　化学平衡常数与速率常数
1.一个模式——“三段式”
(1)该反应的平衡常数表达式为　　　　　　　　　　　。 (2)反应前H2S的物质的量是　　　　。 (3)CO的平衡转化率为　　　　,羰基硫(COS)的产率为　　　　(保留三位有效数字)。 
解析　(2)设反应前H2S的物质的量为a ml,容器的容积为1 L,列三段式进行解题:
(1)①起始时,c(CO)=2 ml·L-1,c(H2O)=3 ml·L-1,平衡时CO的转化率为60%,水蒸气的转化率为　　　　;K值为　　　　。 ②若起始时c(H2O)改为6 ml·L-1,则平衡时水蒸气的转化率为　　　　。 (2)若起始时c(CO)=a ml·L-1,c(H2O)=b ml·L-1,c平(H2)=c ml·L-1,则:①a、b、c之间的关系式是　　　　。 ②当a=b时,a=　　　　c。 
②温度不变,K值不变,设CO的转化浓度为x ml·L-1,则有
(1)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。(2)计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。(3)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)。(4)根据平衡常数计算公式代入计算。
一定温度和催化剂条件下,将1 ml N2和3 ml H2充入压强为p0的恒压容器中,测得平衡时N2的转化率为50%,计算该温度下的压强平衡常数(Kp)　　　　。 
a点时NO2的转化率为　　　　,用平衡分压代替平衡浓度可求出平衡常数Kp,则该温度下Kp　　　　 Pa-1。 
2.(2024·广东梅州高三摸底节选)如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)。 
解析　(1)丙烷脱氢制丙烯为气体体积增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动,丙烯的平衡体积分数减小;该反应为吸热反应,温度升高,平衡向正反应方向移动,丙烯的平衡体积分数增大,故曲线ⅰ代表104 Pa时丙烯的平衡体积分数。(2)104 Pa、500 ℃时,丙烯的平衡体积分数为33%,设起始丙烷为1 ml,转化率为x,由题意建立如下三段式:
(1)一定温度下,反应后测得各组分的平衡压强(即组分的物质的量分数×总压):p(CO)=0.25 MPa、p(H2O)=0.25 MPa、p(CO2)=0.75 MPa和p(H2)=0.75 MPa,则反应的平衡常数K的数值为　　　　。 (2)维持与题(1)相同的温度和总压,提高水蒸气的比例,使CO的平衡转化率提高到90%,则原料气中水蒸气和CO的物质的量之比为　　　　。 
(1)在100 ℃时,将0.40 ml的NO2气体充入2 L的密闭容器中,每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析,得到如表所示数据。
体验真题 感悟高考
1.(2024·贵州卷)在无氧环境下,CH4经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值的芳烃产品。一定温度下,CH4芳构化时同时存在如下反应:
ⅰ.CH4(g)――→C(s)+2H2(g)　ΔH1=+74.6 kJ·ml-1　ΔS=+80.84 J·ml-1·K-1ⅱ.6CH4(g)――→C6H6(l)+9H2(g)　ΔH2回答下列问题:(1)973 K、100 kPa下,在某密闭容器中按n(C6H6)∶n(CH4)=1∶5充入气体,发生反应C6H6(g)+CH4(g)――→C7H8(g)+H2(g),平衡时C6H6与C7H8的分压比为4∶1,则C6H6的平衡转化率为　　　　　　,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,列出计算式即可)。
(2)引入丙烷可促进甲烷芳构化制备苯和二甲苯,反应如下:
解析　(2)根据题给公式,若要提高苯的产率,则需要减小Ea,苯,可以加入催化剂,另外适当降低温度也可提高苯的产率。
2.(2023·全国乙卷)硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途,如可用作农药防治小麦黑穗病,制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题:
3.(2022·湖南卷)在一定温度下,向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 ml H2O(g),起始压强为0.2 MPa时,发生下列反应生成水煤气:
反应平衡时,H2O(g)的转化率为50%,CO的物质的量为0.1 ml。此时,整个体系　　　　　(填“吸收”或“放出”)热量　　　　　 kJ,反应Ⅰ的平衡常数Kp=　　　　　(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。 
分层训练 提升等级
基础落实选择题只有1个选项符合题意1.(2022·重庆卷)两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度下平衡时总压强分别为p1和p2。
A.C点对应状态的平衡常数K(C)=10-3.638B.该反应的ΔH>0C.NH3的体积分数不变时,该反应一定达到平衡状态D.30 ℃时,B点对应状态的v(正)0,B正确;因为反应物是一种固体,生成物为NH3和CO2,两者的体积之比始终是2∶1,故NH3的体积分数无论是否达到化学平衡,均不变,C错误;30 ℃时反应的平衡常数为K=10-3.150,B点浓度商大于平衡常数,反应逆向进行,则有v(正)0,为吸热反应,则平衡常数K增大,C正确;加入催化剂,只能改变反应速率,平衡不移动,则不能提高合成气的平衡产率,D错误。
7.在25 ℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的起始浓度和平衡浓度如下表,下列说法错误的是(　　)
A.ΔH>0B.气体的总物质的量:na>ncC.a点平衡常数:K>12D.反应速率:va正0B.该反应25 ℃时的化学平衡常数Kp=2.56×1011 Pa3C.步骤Ⅰ中测压仪数值未稳定即关闭K1,Kp测量值偏小D.步骤Ⅱ中读数时U形管左侧液面偏高,Kp测量值偏大
13.乙酸是生物油的主要成分之一,乙酸制氢具有重要意义:
热裂解反应:CH3COOH(g)===2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+213.7 kJ·ml-1脱羧基反应:CH3COOH(g)===CH4(g)+CO2(g)　ΔH=-33.5 kJ·ml-1若利用合适的催化剂控制其他的副反应,温度为T K时达到平衡,总压强为p kPa,热裂解反应消耗乙酸20%,脱羧基反应消耗乙酸60%,乙酸体积分数为(计算结果保留1位小数);脱羧基反应的平衡常数Kp为　　　　 kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。 
(1)在1 L恒容密闭容器中充入2 ml NO(g)和1 ml Cl2(g),在不同温度下测得c(NOCl)与时间t的关系如图A所示:①反应开始到10 min时NO的平均反应速率v(NO)=　　　　 ml·L-1·min-1。 ②T2时该反应的平衡常数K=　　　　。 ③T2时Cl2的平衡转化率为　　　　。 
(2)若按投料比n(NO)∶n(Cl2)=2∶1把NO和Cl2加入一恒压的密闭容器中发生反应,平衡时NO的转化率与温度T、压强p(总压)的关系如图B所示:①该反应的ΔH　　　　(填“>”“