2025届高三化学二轮专题突破　化学平衡常数的多维度计算 讲义.docxVIP

2025年

化学平衡常数的多维度计算

1.(2024·河北卷)氯气是一种重要的基础化工原料,广泛应用于含氯化工产品的生产。硫酰氯及1,4-二(氯甲基)苯等可通过氯化反应制备。

硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂,工业上制备原理如下:

SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g)

ΔH=-67.59kJ·mol-1

恒容密闭容器中按不同进料比充入SO2(g)和Cl2(g),测定T1、T2、T3温度下体系达平衡时的Δp(Δp=p0-p,p0为体系初始压强,p0=240kPa,p为体系平衡压强),结果如图。

M点Cl2的转化率为。T1温度下用分压表示的平衡常数Kp=kPa-1。?

2.(2024·安徽卷)一定温度和压强下,反应ⅰC2H6(g)C2H4(g)+H2(g)Kx

反应ⅱC2H6(g)+H2(g)2CH4(g)Kx2(Kx2

(Kx是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数)

仅发生反应ⅰ时,C2H6的平衡转化率为25.0%,计算Kx1=

3.(2023·辽宁卷)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化:

SO2(g)+12O2(g)SO3(g)

ΔH=-98.9kJ·mol-1

设O2的平衡分压为p,SO2的平衡转化率为αe,用含p和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp=(用平衡分压代替平衡浓度计算)。?

4.(2022·全国甲卷)金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途,目前生产钛的方法之一是将金红石(TiO2)转化为TiCl4,再进一步还原得到钛。回答下列问题:

(1)TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下:

(ⅰ)直接氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(g)+O2(g)ΔH1=+172kJ·mol-1,Kp1

(ⅱ)碳氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)===TiCl4(g)+2CO(g)ΔH2=-51kJ·mol-1,Kp2=1.2×10

反应2C(s)+O2(g)===2CO(g)的Kp=Pa。?

(2)在1.0×105Pa,将TiO2、C、Cl2以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。

反应C(s)+CO2(g)===2CO(g)的平衡常数Kp(1400℃)=Pa。?

命题立意:化学平衡常数的计算是每年各地高考反应原理大题的必考内容,近几年压强平衡常数、标准压强平衡常数、用物质的量分数表示的平衡常数Kx频频出现在各类试卷中,计算量较大。此类试题中各类平衡常数的计算难度较大,是学生的失分点,题目往往每年提供的素材陌生度高,主要考查学生的数据分析与计算能力。主要考查形式有平衡常数与速率常数关系、压强平衡常数、多平衡体系中平衡常数的计算等。

1.多个化学平衡常数(K)间的关系

(1)同一可逆反应中,K(正)·K(逆)=1,其中K(正)表示正反应平衡常数,K(逆)表示逆反应平衡常数。

(2)若两个可逆反应的方程式相加,得到总反应方程式,如反应①+反应②=反应③,则总反应的平衡常数等于各分步反应的平衡常数之积,则有K3=K1·K2。

(3)若两个可逆反应的方程式相减,得到总反应方程式,如反应①-反应②=反应③,则总反应的平衡常数等于各分步反应的平衡常数之商,则有K3=K1

2.多平衡体系中某反应平衡常数求算

竞争(连续)反应体系中,利用“三段式”模型计算时,一般可假设反应ⅰ达到平衡后再进行反应ⅱ,计算过程比较复杂,可以利用简便方法——原子守恒法进行计算。

例1CO2与H2合成甲醇,涉及反应有①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。起始时充入1molCO2和5molH2,容器体积为1L,在一定温度下反应,10min后体系达到平衡,此时CO2的转化率为20%,CH3OH的选择性为50%。已知:CH3OH的选择性=

转化为CH

反应①的平衡常数K=(写出计算式即可)。?

听课笔记?

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3.速率常数与化学平衡常数关系

对于基元反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),v正=k正·ca(A)·cb(B),v逆=k逆·cc(C)·cd(D),平衡常数K=cc(C)·cd(D)ca(A)·cb(B)=

例2已知反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH=-746.8kJ·mol-1。测得v正=k正·c2(NO)·c2(CO),v逆=k逆·c(N2)·c2(CO2)(k正、k逆为速率常数)。若向1L密闭容器中充入1molCO和1m