气体分压强p和压力平衡常数Kp.pdf

专题：气体分压强p和压力平衡常数K p
高考预测：在气相反应的化学平衡中，除了用浓度c、物质的量n和浓度平衡常数K c等进行计算外，现在逐渐延伸到用气体总压p、分压p(B)和压力平衡常数K p等进行计算。

1．气体的分压p(B)
(1)相同温度下，当某组分气体B单独存在且具有与混合气体总体积相同体积时，该气体
B所具有的压强，称为气体B的分压强，简称气体B的分压。

符号为p(B)，单位为Pa
或kPa或MPa。

(2)国家计量局颁发的GB 102.28—82采纳IUPAC的推荐，规定混合气体中的气体B的分
压p(B)的定义为：p(B)＝p·x(B)
上式中x(B)为气体B的体积分数或物质的量分数，p为混合气体在相同温度下的总压强。

2．分压定律及其推论
(1)分压定律：混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和。

p(A) + p(B) + p(C) + p(D) + ·
··＝p
(2)气体的分压之比等于其物质的量之比：
(B)(B) (D)(D) p n
p n
(3)某气体的分压p(B)与总压之比等于其物质的量分数：
(B)(B)
(B)
p n
x
P n
3．压力平衡常数K p（只受温度影响）
一定温度下，气相反应：mA(g) + nB(g)eC(g) + fD(g) 达平衡时，气态生成物分压幂
之积与气态反应物分压幂之积的比值为一个常数，称为该反应的压力平衡常数，用符号
K p表示，K p的表达式如下：
(C)(D)
(A)(B)
e f
p m n
p p
K
p p
单位：()
e f m n
（压强单位）
4．浓度平衡常数K c与压力平衡常数K p的关系
(C)(D)
(A)(B)
e f
c m n
c c
K
c c
(C)(D)
(A)(B)
e f
p m n
p p
K
p p
()
()e f m n
p c
K K RT
5．计算模式——三段式
一定温度下，向刚性密闭容器中充入A、B两种气体，发生气相反应：
mA(g) + nB(g)eC(g) + fD(g)。

令A、B起始分压分别为p(A)、p(B)，达到平衡后A气
体分压的减小值为mx。

mA(g) + nB(g) eC(g) + fD(g)
p起始/kpa p(A) p(B) 0 0
△p /kpa mx nx ex fx
p平衡/kpa p(A)－mx p(B)－nx ex fx
()()
((A))((B))
e f
p m n
ex fx
K
p mx p nx
6．压力平衡常数
K p 与总压p 、气体体积分数
x 的关系
一定温度下，刚性密闭容器中发生气相反应：mA(g) + nB(g)
eC (g) + fD(g)。

达到平衡时，令
A 、
B 、
C 、
D 的分压分别为
p(A)、p(B)、p(C)、p(D)，A 、B 、C 、D 的体
积分数为x (A)、x (B)、x (C)、x (D)，体系总压p ＝p(A)+p(B)+p(C)+p(D)。

()
(C)(D)[(C)][(D)](C)(D)=
(A)(B)
[(A)]
[(B)]
(A)(B)]
e f
e f e f
e f m n p
m
n
m
n
m
n
p p px px x x K p
p p px px x x 当m+n ＝e+f 时，()
=1e f m n p
p
，(C)(D)(C)(D)(A)(B)
(A)(B)]
e
f
e
f
p
m
n m n
p p x x K p p x x （K p 无单位）
结论 1 气相可逆反应中，若反应前后气体分子数不变（
m+n ＝e+f ），达到平衡时，压力平
衡常数K p 等于气态生成物体积分数幂之积与气态反应物体积分数幂之积的比值，且
K p 无单位。

结论2气相可逆反应中，若反应前后气体分子数不变（
m+n ＝e+f ）。

(C)(D)
(A)(B)]
e f
p c
m n
x x K K x x （其中x 为体积分数或物质的量分数）
例题1一定温度、总压为 a kPa 下，向密闭容器中放入焦炭（C ）和CO 2，发生反应：C(s) + CO 2(g)
2CO(g)，在恒温恒压下反应达平衡时，测得
CO 的体积分数为
60%。

(1)CO 2的转化率为____________。

(2)CO 2的分压为___________kPa ，CO 的分压为___________kPa 。

(3)该反应的压力平衡常数
K p 的表达式为
K p ＝_________________；该温度下，压力平衡常
数K p 为______________（用a 表示）。

例题2（2007重庆，26）(3)一定温度下，1 mol NH 4HS 固体在定容真空容器中可部分分解为硫化氢和氨气。

当反应达平衡时
p 氨气×p
硫化氢
＝a (Pa)2
，则容器中的总压为
Pa 。

例题3（2015浙江理综，28）乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：
CH 2CH 3(g)
催化剂
CH
CH 2(g) + H 2(g)
(1)已知：
化学键C －H C －C C ＝C H －H 键能/kJ ·mol ˉ
1
412
348
612
436
计算上述反应的△H ＝__________ kJ ·mol －1。

(2)维持体系总压强
p 恒定，在温度
T 时，物质的量为
n 、体积为V 的乙苯蒸汽发生催化脱
氢反应。

已知乙苯的平衡转化率为α，则在该温度下反应的平衡常数
K ＝_____________
（用α等符号表示）；若升高温度，该反应的平衡常数K______（填“增大”、“减小”
或“不变”）。

专题强化练习
1.某温度下，将n(H2O)∶n(CH3OH)＝1∶1的原料气充入恒容密闭容器中，发生反应：
CH3OH(g) + H2O(g)CO2(g) + 3H2(g)。

初始压强为p1，反应达到平衡时总压强为p2，则平衡时甲醇的转化率为__________________。

2.CO2在Cu—ZnO催化下，可同时发生如下的反Ⅰ、Ⅱ，其可作为解决温室效应及能源短缺的
重要手段。

Ⅰ. CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) △H1＝–57.8 kJ/mol
Ⅱ. CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g) △H1＝+41.2 kJ/mol
对于气体参加的反应，表示平衡常数K p时，用气体组分（B）的平衡分压p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)。

已知：气体各组分的分压p(B)等于总压乘以其体积分数。

在Cu—ZnO存在的条件下，保持温度T不变时，在容积不变的密闭容器中，充入一定量CO2和H2，起始及达平衡时，容器内各气体物质的量如表所示：
CO2H2CH3OH CO H2O(g)总压/kPa 起始/mol 5 7 0 0 0 p0
平衡/mol n1 n2p 若反应Ⅰ、Ⅱ均达平衡时，p0＝1.2p，则表中n1＝_____________；若此时n2＝3，则反应Ⅰ的平衡常数K p1＝___________（无需带单位，用含总压p的式子表示），反应Ⅱ的平衡常数K p2＝___________。

3.氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。

对于反应：2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g) + SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，
在323K和343K时SiHCl 3的转化率随时间变化的结果如图所示。

(1)343 K时反应的平衡转化率＝______%，浓度平衡常数K343K＝______(保留3位小数)。

(2)323 K时反应，压力平衡常数K p＝________(保留3位小数)。

4.一定温度下， 1 mol A固体在定容真空容器中分解，A(s)B(g) + C(g)，反应达平衡时，测
得气体总压强为p Pa。

(1)达平衡时，B气体的分压强为_________。

(2)该温度下反应的压力平衡常数K p为_________________________。

5.在1.0 L密闭容器中放入0.10 mol A(g)，在一定温度下进行如下反应：
A(g)2B(g) + C(g)
反应开始时气体压强为p0 Pa，达平衡时气体总压强为p Pa。

(1)平衡时B气体的分压强为____________。

(2)平衡时C气体的物质的量浓度为________________。

(3)平衡时A气体的转化率α(A)为____________________________。

(4)浓度平衡常数K c为____________________________。

(5)压力平衡常数K p为____________________________。