2024年高考化学一轮复习（新高考版） 第8章 热点强化18　多平衡体系平衡常数的计算.docx

1、热点强化18多平衡体系平衡常数的计算类型一连续反应连续平衡是指有关的两个可逆反应有着关联，第一个反应的某一生成物，是第二个反应的反应物。解题时要注意如果该物质是第一个反应的生成物，第二个反应的反应物；则在第一个反应中，该物质的初始量为0，它的平衡量则为第二个反应中该物质的初始量(在计算第二个反应的转化率尤为重要)。例12021辽宁，17(6)苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺，一定条件下，发生如下反应：.主反应： (g)3H2(g) (g)H10回答下列问题：恒压反应器中，按照n(H2)n(C6H6)41投料，发生、反应，总压为p0，平衡时苯的转化率为，环己烷的分压为p，则反应的Kp_

2、(列出计算式即可，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。答案 解析 恒压反应器中，按照n(H2)n(C6H6)41投料，设投入的苯的物质的量为1 mol，发生、反应总压为p0，平衡时苯的转化率为，环己烷的分压为p，则 (g) 3H2(g) (g)起始量/mol140转化量/mol3平衡量/mol143 (g)(g)起始量/mol0转化量/molxx平衡量/molxx反应后平衡体系中总的物质的量为143xx53，故平衡时，苯的分压为p0，H2的分压为p0，则反应的Kp。例2二甲醚是一种清洁能源，用水煤气制取二甲醚的原理如下：.CO(g)2H2(g)CH3OH(g).2CH3OH(g

3、)CH3OCH3(g)H2O(g)500 K时，在2 L密闭容器中充入4 mol CO和8 mol H2,4 min达到平衡，平衡时CO的转化率为80%，且2c(CH3OH)c(CH3OCH3)，则：(1)04 min，反应的v(H2)_。(2)反应中CH3OH的转化率_，反应 的平衡常数K_。思路引导利用C、H、O原子守恒计算平衡时各物质的物质的量，再求各物质的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算。答案(1)0.8 molL1min1(2)80%1.25解析(1)设平衡时CO为x mol，H2为y mol，CH3OH为z mol，则CH3OCH3为2z mol，H2O为2z mol，根据：C守恒

4、：xz22z4H守恒：2y4z62z22z28O守恒：xz2z2z4CO的转化率为80%，解得x0.8，y1.6，z0.64，v(H2)0.8 molL1min1。(2)反应中CO的转化率为80%，则生成的CH3OH的物质的量为4 mol80%3.2 mol，反应生成的CH3OCH3的物质的量为2z mol即20.64 mol1.28 mol，则反应转化的CH3OH的物质的量为21.28 mol2.56 mol，则反应中CH3OH的转化率100%80%。根据之前所解方程，可得平衡时：CH3OH、H2、CO的浓度分别为0.32 molL1、0.8 molL1、0.4 molL1，反应的平衡常数K

5、1.25。类型二竞争反应(平行反应)平行反应是指反应物能同时平行地进行两个或两个以上的不同反应，得出不同的产物。其中反应较快或产物在混合物中所占比率较高的称为主反应，其余称为副反应。解题时要注意如果一个物质是两个平行反应的反应物，则题目中所给初始量则是该物质在这两个反应中的初始量之和。例32021年8月，我国第一套利用中国石油自主研发的乙烷裂解制乙烯技术建成的大型乙烯生产装置成功投料开车。其反应原理为C2H6(g)C2H4(g)H2(g)，副反应为2C2H6(g)C2H4(g)2CH4(g)。250 时，在容积为1 L的密闭容器中，充入2 mol C2H6(g)，发生反应和。反应达到平衡时，C

6、2H6(g)的转化率为50%，H2的选择性(生成的H2占生成的CH4和H2总量的百分比)为80%，则该温度下反应的平衡常数为_。答案0.036解析C2H6(g)的起始浓度为2 molL1，设生成H2(g) x molL1，生成CH4(g) y molL1，反应达平衡后再发生反应，列三段式：C2H6(g)C2H4(g)H2(g)起始浓度/(molL1)200转化浓度/(molL1)xxx平衡浓度/(molL1)2xxx2C2H6(g)C2H4(g)2CH4(g)起始浓度/(molL1)2xx0转化浓度/(molL1)y0.5yy平衡浓度/(molL1)2xyx0.5yy达到平衡时C2H6(g)的

7、转化率为50%，则xy250%1，H2(g)的选择性为80%，则100%80%，解得x0.8，y0.2，则该温度下，副反应的平衡常数K0.036。1加热N2O5时，发生以下两个分解反应：N2O5N2O3O2，N2O3N2OO2，在2 L密闭容器中充入8 mol N2O5，加热到T 达到化学平衡时O2为9 mol，N2O3为3.4 mol，则在该温度下反应的平衡常数为()A8.5 B9.6 C10.2 D10.7答案A解析假设N2O5N2O3O2生成N2O3的物质的量为x mol，N2O3N2OO2中消耗N2O3的物质的量为y mol，则有xy3.4，xy9，解得x6.2，y2.8。则反应达到平

8、衡时，N2O5的物质的量为8 mol6.2 mol1.8 mol，该温度下反应的平衡常数为8.5，故选A。22020山东，18(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：.CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H149.5 kJmol1.CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H290.4 kJmol1.CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H3一定条件下，向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH(g)为a mol，CO

9、为b mol，此时H2O(g)的浓度为_ molL1(用含a、b、V的代数式表示，下同)，反应的平衡常数为_。答案解析由题给反应的化学方程式可知，对于反应，每生成1 mol甲醇的同时生成1 mol水；对于反应，每生成1 mol一氧化碳的同时生成1 mol水；对于反应，每消耗1 mol一氧化碳的同时生成1 mol甲醇；由此可知，生成的水的物质的量等于生成的甲醇和一氧化碳的物质的量之和，即生成水的物质的量为(ab) mol，即水的浓度为 molL1。由C原子个数守恒可知，平衡时混合气体中CO2的物质的量为(1ab) mol，由H原子个数守恒可知，平衡时混合气体中H2的物质的量为32a(ab) mo

10、l，因此平衡常数K。32019天津，7(5)在1 L真空密闭容器中加入a mol PH4I固体，t 时发生如下反应：PH4I(s)PH3(g)HI(g)4PH3(g)P4(g)6H2(g)2HI(g)H2(g)I2(g)达平衡时，体系中n(HI)b mol，n(I2)c mol，n(H2)d mol，则t 时反应的平衡常数K值为_(用字母表示)。答案(b)b解析反应生成的n(HI)体系中n(HI)2体系中n(I2)(b2c) mol，反应中生成的n(H2)体系中n(H2)反应中生成的n(H2)(dc) mol，体系中n(PH3)反应生成的n(PH3)反应中转化的n(PH3)b2c(dc) mol(b) mol，反应的平衡常数Kc(PH3)c(HI)(b)b。(1)有关多平衡体系平衡常数的计算，如何确定多个反应相关联物质在平衡时量的多少是解题的关键点。若用常规的三段式计算，对反应过程分析要求高，容易出错。但无论多少个反应，反应进行的程度如何，反应前后的原子总数是不变的，因而解答这类问题可用原子守恒法，可规避对反应过程的分析。(2)原子守恒法解题基本思路：