高中化學(xué)人教版選擇性必修1第二章　章末復(fù)習(xí)　第1課時　平衡常數(shù)、速率常數(shù)的綜合應(yīng)用課件

第1課時平衡常數(shù)、速率常數(shù)

的綜合應(yīng)用第二章章末復(fù)習(xí)1.了解壓強平衡常數(shù)并能進(jìn)行簡單計算。2.了解速率常數(shù)及其與平衡常數(shù)的關(guān)系。3.掌握多重平衡體系中有關(guān)平衡常數(shù)及平衡轉(zhuǎn)化率的計算(重、難點)。學(xué)習(xí)目標(biāo)目標(biāo)一壓強平衡常數(shù)及簡單計算目標(biāo)二速率常數(shù)及其與平衡常數(shù)的關(guān)系內(nèi)容索引目標(biāo)三多重平衡體系中平衡常數(shù)的計算壓強平衡常數(shù)及簡單計算

一1.壓強平衡常數(shù)(Kp)的概念在化學(xué)平衡體系中，由各氣體物質(zhì)的分壓替代濃度，計算的平衡常數(shù)叫壓強平衡常數(shù)，用符號Kp表示，其單位與表達(dá)式有關(guān)。例1在300℃、8MPa下，將CO2和H2按物質(zhì)的量之比為1∶3通入恒壓密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)＋3H2(g)

CH3OH(g)＋H2O(g)，達(dá)到平衡時，測得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則該反應(yīng)條件下的壓強平衡常數(shù)Kp＝___________(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。設(shè)起始時通入1molCO2、3molH2，列三段式：CO2(g)＋3H2(g)

CH3OH(g)＋H2O(g)起始量/mol

1

3

0

0變化量/mol

0.5

1.5

0.5

0.5平衡量/mol

0.5

1.5

0.5

0.5[2021·全國乙卷，28(2)]一氯化碘(ICl)是一種鹵素互化物，具有強氧化性，可與金屬直接反應(yīng)，也可用作有機合成中的碘化劑。氯鉑酸鋇(BaPtCl6)固體加熱時部分分解為BaCl2、Pt和Cl2，376.8℃時平衡常數(shù)Kp＝1.0×104Pa2，在一硬質(zhì)玻璃燒瓶中加入過量BaPtCl6，抽真空后，通過一支管通入碘蒸氣(然后將支管封閉)。在376.8℃，碘蒸氣初始壓強為20.0kPa。376.8℃平衡時，測得燒瓶中壓強為32.5kPa，則pICl＝___kPa,反應(yīng)2ICl(g)===Cl2(g)＋I(xiàn)2(g)的平衡常數(shù)K＝____(列出計算式即可)。例2

Cl2(g)＋I(xiàn)2(g)

2ICl(g)開始/kPa

20.0

0變化/kPa

p

2p平衡/kPa

0.1

20.0－p

2p376.8℃平衡時，測得燒瓶中壓強為32.5kPa，則0.1＋20.0＋p＝32.5，解得p＝12.4，則平衡時pICl＝2pkPa＝2×12.4kPa＝24.8kPa；等溫等容時，可以用物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)計算分壓，也可以用壓強直接列三段式計算。特別提醒返回速率常數(shù)及其與平衡常數(shù)的關(guān)系

二1.速率常數(shù)的概念若基元反應(yīng)為mA＋nB

pC，則：v正＝k正cm(A)·cn(B)、v逆＝k逆cp(C)。上式中的k為速率常數(shù)，是化學(xué)反應(yīng)速率的量化表示方式。2.表示意義其數(shù)值相當(dāng)于參加反應(yīng)的物質(zhì)都處于單位濃度(1mol·L－1)時的反應(yīng)速率。3.影響因素不同的反應(yīng)有不同的速率常數(shù)，速率常數(shù)與反應(yīng)溫度、反應(yīng)溶劑、催化劑等有關(guān)，與濃度無關(guān)。4.速率常數(shù)與化學(xué)平衡常數(shù)的關(guān)系當(dāng)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時，v正＝v逆，即k正cm(A)·cn(B)＝k逆cp(C)，則化學(xué)平衡常數(shù)K＝

。2NO(g)＋2CO(g)

N2(g)＋2CO2(g)

ΔH＝－746.5kJ·mol－1，測得在某溫度下一定體積的密閉容器中，NO和CO濃度隨時間的變化如表所示：例3時間/s濃度/(10－3mol·L－1)0246c(NO)1.000.250.100.10c(CO)3.602.852.702.70(1)前4s內(nèi)的速率v(NO)＝______________________。答案2.25×10－4mol·L－1·s－1(2)實驗測得，v正＝k正·c2(NO)·c2(CO)，v逆＝k逆·c(N2)·c2(CO2)(k正、k逆為速率常數(shù))。在一定溫度下，向2L的密閉容器中充入NO和CO氣體各1mol，NO的轉(zhuǎn)化率為40%時達(dá)到化學(xué)平衡，則

＝___(保留兩位小數(shù))。答案0.49Bodenstein研究了反應(yīng)：2HI(g)

H2(g)＋I(xiàn)2(g)

ΔH>0。

在716K時，氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x(HI)與反應(yīng)時間t的關(guān)系如表所示：例4t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.60.730.7730.780.784(1)根據(jù)上述實驗結(jié)果，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的計算式為____________。例4t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.60.730.7730.780.784(2)上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率v正＝k正x2(HI)，逆反應(yīng)速率v逆＝k逆x(H2)·x(I2)，其中k正、k逆為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)，則k逆＝____(用含K和k正的代數(shù)式表示)。若起始時，x(HI)＝1，k正＝0.0027min－1，則在t＝40min時，v正＝__________min－1(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。返回多重平衡體系中平衡常數(shù)的計算

三1.多重平衡體系：一個化學(xué)反應(yīng)體系中存在多個化學(xué)反應(yīng)，在一定條件下，這些反應(yīng)都可以達(dá)到平衡狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱作多重平衡現(xiàn)象，該體系稱作多重平衡體系。2.多重平衡反應(yīng)類型(1)連續(xù)型(耦合)反應(yīng)：某物質(zhì)是某反應(yīng)的產(chǎn)物，同時又是其他反應(yīng)的反應(yīng)物。(2)平行(競爭)型反應(yīng)：某物質(zhì)同時是多個反應(yīng)的反應(yīng)物。3.多重平衡體系中有關(guān)平衡常數(shù)的計算，各組分的平衡量指的是整個平衡體系中的量，而不是指某一單一反應(yīng)中的量。在1L真空密閉容器中加入amolPH4I固體，t

℃時發(fā)生如下反應(yīng)：PH4I(s)

PH3(g)＋HI(g) ①4PH3(g)

P4(g)＋6H2(g) ②2HI(g)

H2(g)＋I(xiàn)2(g) ③達(dá)平衡時，體系中n(HI)＝bmol，n(I2)＝cmol，n(H2)＝dmol，則t

℃時反應(yīng)①的平衡常數(shù)K為_____________(用字母表示)。例5CO2經(jīng)催化加氫可以生成低碳烴，主要有以下兩個競爭反應(yīng)：反應(yīng)Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)

CH4(g)＋2H2O(g)反應(yīng)Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)

C2H4(g)＋4H2O(g)為分析催化劑對反應(yīng)的選擇性，在1L密閉容器中充入2molCO2和4molH2，測得有關(guān)物質(zhì)的物質(zhì)的量隨溫度變化如圖所示：例6該催化劑在較低溫度時主要選擇______(填“反應(yīng)Ⅰ”或“反應(yīng)Ⅱ”)。520℃時，反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K＝____(只列算式不計算)。溫度較低時，CH4的物質(zhì)的量多，所以該催化劑在較低溫度時主要選擇反應(yīng)Ⅰ。520℃時，由圖中信息，列式：

CO2(g)＋4H2(g)

CH4(g)＋2H2O(g)轉(zhuǎn)化/(mol·L－1)

0.2

0.8

0.2

0.4

2CO2(g)＋6H2(g)

C2H4(g)＋4H2O(g)轉(zhuǎn)化/(mol·L－1)

0.4

1.2

0.2

0.8c(CO2)＝(2－0.2－0.4)mol·L－1＝1.4mol·L－1，c(H2)＝(4－0.8－1.2)mol·L－1＝2mol·L－1，c(H2O)＝(0.4＋0.8)mol·L－1＝1.2mol·L－1，所以520℃時反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K＝

。1231.向某恒容密閉容器中充入等物質(zhì)的量的PCl3(g)和Cl2(g)，發(fā)生如下反應(yīng)：PCl3(g)＋Cl2(g)

PCl5(g)，測得不同溫度下PCl3(g)的轉(zhuǎn)化率α與時間的關(guān)系如圖所示。其速率方程為v正＝k正·c(PCl3)·c(Cl2)，v逆＝k逆·c(PCl5)(k是速率常數(shù)，只與溫度有關(guān))，下列說法錯誤的是自我測試√12自我測試由圖可知，T2先達(dá)到平衡，說明速率快，T2>T1，T2平衡時PCl3的轉(zhuǎn)化率低，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0，A正確；正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，K值減小，說明k正增大的倍數(shù)小于k逆增大的倍數(shù)，C正確；312自我測試T1時，平衡體系中PCl3的轉(zhuǎn)化率為80%，c(Cl2)＝0.25mol·L－1，設(shè)PCl3初始物質(zhì)的量濃度為xmol·L－1，列出三段式：

PCl3(g)＋Cl2(g)

PCl5(g)初始/(mol·L－1)

x

x

0轉(zhuǎn)化/(mol·L－1)

0.8x

0.8x

0.8x平衡/(mol·L－1)

0.2x

0.25

0.8x32.一定量的CO2與足量的C在恒壓密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：C(s)＋CO2(g)2CO(g)

ΔH＝＋173kJ·mol－1，若壓強為pkPa，平衡時體系中氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示，回答下列問題：(1)650℃時，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為______。12自我測試25%312自我測試312自我測試(2)t1℃時，壓強平衡常數(shù)Kp＝_________(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))；該溫度下達(dá)平衡后若再充入等物質(zhì)的量的CO和CO2氣體，則平衡_____(填“正向”“逆向”或“不”)移動，原因是________。0.5pkPa不Qp＝Kp312自我測試312自我測試3.探究CH3OH合成反應(yīng)化學(xué)平衡的影響因素，有利于提高CH3OH的產(chǎn)率。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應(yīng)如下：Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)

CH3OH(g)＋H2O(g)

ΔH1＝－49.5kJ·mol－1Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)

CH3OH(g)

ΔH2＝－90.4kJ·mol－1Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)

CO(g)＋H2O(g)

ΔH3一定條件下，向體積為VL的恒容密閉容器中通入1molCO2和3molH2發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時，容器中CH3OH(g)為amol，CO(g)為bmol，此時H2O(g)的濃度為_____mol·L－1(用含a、b、V的代數(shù)式表示，下同)，反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)為___________________。312自我測試解法一：假設(shè)反應(yīng)Ⅱ中，