【弯道超车】微专题1 多重平衡化学平衡常数的计算--新高二化学暑期讲义选必修1（含解析）

中小学教育资源及组卷应用平台 微专题1 原子守恒法在多平衡体系计算中的应用 ( 基础知识 ) 原子守恒法解题的基本思路： ( 模块 一 连续反应 ) 连续反应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1】二甲醚是一种清洁能源，用水煤气制取二甲醚的原理如下： I．CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) II．2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) 500K时，在2L密闭容器中充入4molCO和8molH2，4min达到平衡，平衡时CO的转化率为80%，且2c(CH3OH)=c(CH3OCH3)，则： ①0～4min，反应I的v(H2)＝_____ ②反应II中CH3OH的转化率α＝_____，反应I的平衡常数K＝_____ 答案　①0.8 mol·L-1·min-1 ②80% 1.25 解析：设平衡时CO为x mol，H2为y mol，CH3OH为zmol，则CH3OCH3为2z mol，H2O为b mol，根据： C守恒：x+z+2×2z=4 H守恒：2y+4z+6×2z+2b=2×8 O守恒：x+z+2z+b=4 CO的转化率=，解得x=0.8，y=1.6，z=0.64，b=1.28， v(H2)＝mol·L-1·min-1， 反应I中CO的转化率为80%，则生成的CH3OH为4×80%=3.2，反应II生成的CH3OCH3为2z即2×0.64=1.28mol，则反应II转化的2×1.28=2.56mol，则反应II中CH3OH的转化率α＝ 根据之前所解方程，可得平衡时：CH3OH、H2、CO的浓度分别为0.32mol·L-1、0.8mol·L-1、0.4mol·L-1，反应I的平衡常数K＝ 【例2】加热N2O5，依次发生的分解反应为①N2O5(g)N2O3(g)＋O2(g)，②N2O3(g)N2O(g)＋O2(g)。在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5，加热到t ℃，达到平衡状态后O2为9 mol，N2O3为3.4 mol，则t ℃时反应①的平衡常数为_____ 答案　8.5 解析：设N2O5的转化浓度为x mol·L－1，N2O3的转化浓度为y mol·L－1。 　　　　　　　N2O5(g)??N2O3(g)＋O2(g) 开始/ mol·L－1 4 　　　 0 　　　0 转化/ mol·L－1 x 　　　x 　　　 x 平衡/ mol·L－1 4－x 　　x 　　　x 　　　　　　　N2O3(g)??N2O(g)＋O2(g) 开始/ mol·L－1 x 　　　 0 　　　 x 转化/ mol·L－1 y 　　　y 　　　y 平衡/ mol·L－1 x－y 　 y 　　x＋y 根据题意得 所以x＝3.1，y＝1.4。所以反应①的平衡常数为K＝＝＝8.5。 ( 模块 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1】科研工作者正在研究利用各种化学反应来消除C和S的氧化物对环境的不利影响。CO2经催化加氢可以生成低碳有机物，主要有以下反应： 反应①：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.6 kJ·mol－1 反应②：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH2＝－122.6kJ·mol－1 在T1温度下，将2.5 mol CO2和5.5 mol H2充入2 L的恒容密闭容器中发生反应①和②，达到平衡状态时CH3OH(g)和CH3OCH3(g)的物质的量分别为1 mol和0.25 mol。则T1温度时反应①的平衡常数K为　　　　(保留一位小数) 答案 1 200 解析：恒容密闭容器中气体的压强之比等于物质的量之比，所以设初始投料为0.85 mol CO2和2.7 mol H2，平衡时CH4和H2O的物质的量分别为0.6 mol、1.25 mol，设平衡时CO2、H2、CO的物质的量分别为x、y、z，根据C元素守恒可得x＋z＋0.6＝0.85，根据H元素守恒可得0.6×4＋2y＋1.25×2＝2.7×2，根据O元素守恒可得1.25＋2x＋z＝0.85×2，联立可以解得CO2、H2、CO的物质的量分别为0.2 mol、0.25 mol、0.05 mol，即分 ... ...