人教高中化学专项27 Kp（解析版）.docx

第四篇 化学反应速率与化学平衡
专项27 KP
近年来，有关压强平衡常数考查频频出现于化学反应原理综合题，已成为考查“证据推理与模型认知”的化学学科核心素养重要题型。
一定条件下，若平衡体系中有气体物质，也可用其分压代替浓度，所求得的平衡常数为压强平衡常数，以Kp表示。
(1)对于反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)，其压强平衡常数表达式为Kp=pcC·pdDpaA·pbB。浓度平衡常数与压强平衡常数的关系：Kc=cc(C)·cd(D)ca(A)·cb(B)，又p=nVRT=cRT，则Kp=Kc·(RT)Δn[Δn=(c+d)-(a+b)]。
(2)气体分压=气体总压×该气体的物质的量分数或体积分数。混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和。
1．(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***化法和碳***化法。在时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
(ⅰ)直接***化：TiO2(s)＋2Cl2(g)= TiCl4(g)＋O2(g) ΔH1＝172kJ·mol−1 Kp1=1.0×10-2
(ⅱ)碳***化：TiO2(s)＋2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH2＝-51kJ·mol−1 Kp2=1.2×1012Pa
①反应2C(s)+O2(g)=2CO(g)的ΔH为_______ kJ·mol−1，Kp=_______Pa。
②碳***化的反应趋势远大于直接***化，其原因是_______。
③对于碳***化反应：增大压强，平衡_______移动(填“向左”“向右”或“不”)；温度升高，平衡转化率_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(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。
①反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)的平衡常数_______。
②图中显示，在平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是_______。
(3) TiO2碳***化是一个“气—固—固”反应，有利于TiO2 -C“固—固”接触的措施是_______。
【答案】(1) ①-223     1.2×1014    
②碳***化反应气体分子数增加，∆H小于0，是熵增、放热过程，熵判据与焓判据均是自发过程，而直接***化的体系气体分子数不变、且是吸热过程    
③向左     变小
(2) ①7.2×105     ②为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl4产品，提高效益
(3)将两固体粉碎后混合，同时鼓入Cl2，使固体粉末“沸腾”
【解析】(1)①根据盖斯定律，将“反应ⅱ-反应ⅰ”得到反应2C(s)+O2(g)=2CO(g)，则∆H=-51kJ/mol-172kJ/mol=-223kJ/mol；则Kp===1.2×1014Pa；②碳***化的反应趋势远大于直接***化，因为碳***化反应气体分子数增加，∆H小于0，是熵增、放热过程，熵判据与焓判据均是自发过程，而直接***化的体系气体分子数不变、且是吸热过程；③对应碳***化反应，气体分子数增大，依据勒夏特列原理，增大压强，平衡往气体分子数减少的方向移动，即平衡向左移动；该反应是放热反应，温度升高，平衡往吸热方向移动，即向左移动，则平衡转化率变小。(2)①从图中可知，1400℃，体系中气体平衡组成比例CO2是0.05，TiCl4是0.35，CO是0.6，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)的平衡常数Kp(1400℃)==Pa=7.2×105Pa；②实际生产中需要综合考虑反应的速率、产率等，以达到最佳效益，实际反应温度远高于200℃，就是为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl
4产品。(3)固体颗粒越小，比表面积越大，反应接触面积越大。有利于TiO2 – C“固-固”接触，可将两者粉碎后混合，同时鼓入Cl2，使固体粉末“沸腾”，增大接触面积。
2． (2022•湖南选择性考试节选)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1molH2O(g)，起始压强为时，发生下列反应生成水煤气：
Ⅰ. C(s)+ H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH1＝+131.4kJ·mol−1
Ⅱ. CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2＝-41.1kJ·mol−1
①下列说法正确的是_______；
A．平衡时向容