2024版大二輪化學(xué)（新高考）：專題五主觀題突破3平衡體系中的有關(guān)計(jì)算

主觀題突破3.平衡體系中的有關(guān)計(jì)算核心精講01分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)1.轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率及分壓的計(jì)算同溫同體積：p(前)∶p(后)＝n(前)∶n(后)2.常用的氣體定律例：在一體積不變的密閉容器中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：Fe2O3(s)＋2NH3(g)

2Fe(s)＋N2(g)＋3H2O(g)3.有關(guān)平衡常數(shù)K與Kp

表達(dá)式說明K

平衡濃度Kp用平衡分壓代替平衡濃度；氣體分壓＝氣體總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)真題演練021.[2022·全國(guó)乙卷，28(3)(4)]油氣開采、石油化工、煤化工等行業(yè)廢氣普遍含有硫化氫，需要回收處理并加以利用?；卮鹣铝袉栴}：已知：H2S熱分解反應(yīng)2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)

ΔH＝＋170kJ·mol－1(3)在1470K、100kPa反應(yīng)條件下，將n(H2S)∶n(Ar)＝1∶4的混合氣進(jìn)行H2S熱分解反應(yīng)。平衡時(shí)混合氣中H2S與H2的分壓相等，H2S平衡轉(zhuǎn)化率為______，平衡常數(shù)Kp＝_____kPa。123450%4.76假設(shè)在該條件下，硫化氫和氬起始投料的物質(zhì)的量分別為1mol和4mol，平衡時(shí)轉(zhuǎn)化的n(H2S)＝xmol，根據(jù)三段式可知：

2H2S(g)

S2(g)＋2H2(g)始/mol

1

0

0變/mol

x

0.5x

x平/mol

1－x

0.5x

８x平衡時(shí)H2S和H2的分壓相等，12341234(4)在1373K、100kPa反應(yīng)條件下，對(duì)于n(H2S)∶n(Ar)分別為4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S-Ar混合氣，熱分解反應(yīng)過程中H2S轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化如圖所示。1234①n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S平衡轉(zhuǎn)化率______，理由是______________________________________________________________________________。越高 n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S的分壓越小，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，H2S的平衡轉(zhuǎn)化率越高由于2H2S(g)

S2(g)＋2H2(g)的正反應(yīng)是體積增大的反應(yīng)，n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S的分壓越小，相當(dāng)于降低壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，因此H2S的平衡轉(zhuǎn)化率越高。12341234②n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9對(duì)應(yīng)圖中曲線____，計(jì)算其在0～0.1s之間，H2S分壓的平均變化率為_______kPa·s－1。d24.9n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S的平衡轉(zhuǎn)化率越高，所以n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9對(duì)應(yīng)的曲線是d；根據(jù)圖像可知，n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9、反應(yīng)進(jìn)行到0.1s時(shí)，H2S的轉(zhuǎn)化率為24.0%。假設(shè)在該條件下，硫化氫和氬起始投料的物質(zhì)的量分別為1mol和9mol，則根據(jù)三段式可知：

2H2S(g)

S2(g)＋2H2(g)始/mol

1

0

0變/mol

0.24

0.12

0.24平/mol

0.76

0.12

0.24123412342.[2023·全國(guó)乙卷，28(3)(4)]硫酸亞鐵在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有許多用途，如可用作農(nóng)藥防治小麥黑穗病，制造磁性氧化鐵、鐵催化劑等?；卮鹣铝袉栴}：(3)將FeSO4置入抽空的剛性容器中，升高溫度發(fā)生分解反應(yīng)：2FeSO4(s)

Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)。平衡時(shí)

－T的關(guān)系如下圖所示。660K時(shí)，該反應(yīng)的平衡總壓p總＝______kPa、平衡常數(shù)Kp(Ⅰ)＝_____(kPa)2。Kp(Ⅰ)隨反應(yīng)溫度升高而______(填“增大”“減小”或“不變”)。12343.02.25增大1234660K時(shí)，

＝1.5kPa，則

＝1.5kPa，因此，該反應(yīng)的平衡總壓p總＝3.0kPa、平衡常數(shù)Kp(Ⅰ)＝

＝1.5kPa×1.5kPa＝2.25(kPa)2。由圖中信息可知，

隨著溫度升高而增大，因此，Kp(Ⅰ)隨反應(yīng)溫度升高而增大。1234(4)升高溫度，上述容器中進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)2SO3(g)

2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)，平衡時(shí)

＝_________(用

、

表示)。在929K時(shí)，p總＝84.6kPa、

＝35.7kPa，則

＝______kPa，Kp(Ⅱ)＝____________kPa(列出計(jì)算式)。46.261234升高溫度，上述容器中進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)2SO3(g)

2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)，在同溫同壓下，不同氣體的物質(zhì)的量之比等于其分壓之比，由于僅發(fā)生反應(yīng)(Ⅰ)時(shí)

，則平衡時(shí)

，得

。1234在929K時(shí)，p總＝84.6kPa、

＝35.7kPa，則

＝p總、聯(lián)立方程組消去

，可得

＝4p總，代入相關(guān)數(shù)據(jù)可求出

＝46.26kPa，則

＝84.6kPa－35.7kPa－46.26kPa＝2.64kPa，3.[2019·天津，7(5)]在1L真空密閉容器中加入amolPH4I固體，t

℃時(shí)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(shí)，體系中n(HI)＝bmol，n(I2)＝cmol，n(H2)＝dmol，則t

℃時(shí)反應(yīng)①的平衡常數(shù)K值為____________(用字母表示)。123412344.(2022·山東，20)利用γ-丁內(nèi)酯(BL)制備1,4-丁二醇(BD)，反應(yīng)過程中伴有生成四氫呋喃(THF)和1-丁醇(BuOH)的副反應(yīng)，涉及反應(yīng)如下：1234已知：①反應(yīng)Ⅰ為快速平衡，可認(rèn)為不受慢反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ的影響；②因反應(yīng)Ⅰ在高壓H2氛圍下進(jìn)行，故H2壓強(qiáng)近似等于總壓。回答下列問題：(1)以5.0×10－3molBL或BD為初始原料，在493K、3.0×103kPa的高壓H2氛圍下，分別在恒壓容器中進(jìn)行反應(yīng)。達(dá)平衡時(shí)，以BL為原料，體系向環(huán)境放熱XkJ；以BD為原料，體系從環(huán)境吸熱YkJ。忽略副反應(yīng)熱效應(yīng)，反應(yīng)Ⅰ焓變?chǔ)(493K，3.0×103kPa)＝___________kJ·mol－1。1234－200(X＋Y)則以5.0×10－3molBL為原料，達(dá)到平衡時(shí)放出XkJ熱量與以同物質(zhì)的量的BD為原料達(dá)到平衡時(shí)吸收YkJ熱量的二者能量差值為(X＋Y)kJ，則1mol時(shí)二者能量差值為200(X＋Y)kJ，反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng)，因此焓變?chǔ)＝－200(X＋Y)kJ·mol－1。1234(2)初始條件同上。xi表示某物種i的物質(zhì)的量與除H2外其他各物種總物質(zhì)的量之比，xBL和xBD隨時(shí)間t變化關(guān)系如圖甲所示。實(shí)驗(yàn)測(cè)得X<Y，則圖中表示xBL變化的曲線是_______；反應(yīng)Ⅰ平衡常數(shù)Kp＝__________kPa－2(保留兩位有效數(shù)字)。以BL為原料時(shí)，t1時(shí)刻

＝_______，BD產(chǎn)率為_______(保留兩位有效數(shù)字)。1234a或c8.3×10－80.0839%實(shí)驗(yàn)測(cè)定X<Y，則達(dá)到平衡時(shí)BD物質(zhì)轉(zhuǎn)化量大于BL物質(zhì)轉(zhuǎn)化量，平衡狀態(tài)BD的物質(zhì)的量較小，根據(jù)圖示可知，表示xBL變化的曲線是a或c；12341234以BL為原料時(shí)，根據(jù)題給反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，體系總物質(zhì)的量的增加量正好是BD參與反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ的量，也正好是H2O(g)的物質(zhì)的量，設(shè)t1時(shí)BL轉(zhuǎn)化了amol，BD轉(zhuǎn)化了bmol，則體系總物質(zhì)的量為(5.0×10－3＋b)mol，12341234(3)(xBD/xBL)max為達(dá)平衡時(shí)xBD與xBL的比值。(493K,2.5×103kPa)、(493K,3.5×103kPa)、(513K,2.5×103kPa)三種條件下，以5.0×10－3molBL為初始原料，在相同體積的剛性容器中發(fā)生反應(yīng)，

隨時(shí)間t變化關(guān)系如圖乙所示。因反應(yīng)在高壓H2氛圍下進(jìn)行，可忽略壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響。1234曲線a、b、c中，(xBD/xBL)max最大的是____(填代號(hào))；與曲線b相比，曲線c達(dá)到

＝1.0所需時(shí)間更長(zhǎng)，原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。1234c由于b和c代表的溫度相同，而壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響可忽略，壓強(qiáng)增大反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ平衡均逆向移動(dòng)，(xBD/xBL)max增大，故達(dá)到

＝1.0所需時(shí)間更長(zhǎng)12341234考向預(yù)測(cè)031.某化學(xué)興趣小組模擬SO2催化氧化制備SO3，在2L剛性容器中進(jìn)行下列三組實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)如下：1234

第1組第2組第3組溫度/℃T1T2T3投料n(SO2)/mol124投料n(O2)/mol222SO2平衡轉(zhuǎn)化率(α)/%4050α(1)T1

℃時(shí)平衡常數(shù)K＝_______(保留兩位有效數(shù)字)。0.49T1

℃時(shí)SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為40%，則轉(zhuǎn)化的c(SO2)＝0.2mol·L－1。

2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)起始濃度/(mol·L－1)

0.5

1

0轉(zhuǎn)化濃度/(mol·L－1)

0.2

0.1

0.2平衡濃度/(mol·L－1)

0.3

0.9

0.212341234(2)若T1＝T3，則α_____(填“＞”“＜”或“＝”)40%，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算，寫出推理過程：___________________________________________。＜

第1組第2組第3組溫度/℃T1T2T3投料n(SO2)/mol124投料n(O2)/mol222SO2平衡轉(zhuǎn)化率(α)/%4050α1234答案T3＝T1時(shí)，假設(shè)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，SO2的轉(zhuǎn)化率也為40%，則轉(zhuǎn)化的c(SO2)＝0.8mol·L－1。

2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)起始濃度/(mol·L－1)

2

1

0轉(zhuǎn)化濃度/(mol·L－1)

0.8

0.4

0.8α＝40%時(shí)濃度/(mol·L－1)

1.2

0.6

0.82.CO2催化加氫可合成乙烯，反應(yīng)為2CO2(g)＋6H2(g)

C2H4(g)＋4H2O(g)

ΔH<0，在恒壓密閉容器中，起始充入2molCO2(g)和6molH2(g)發(fā)生反應(yīng)，不同溫度下達(dá)到平衡時(shí)各組分的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化如圖所示。(1)下列說法正確的是______(填字母)。A.b點(diǎn)時(shí)：2v正(H2)＝3v逆(H2O)B.a、b、c三點(diǎn)的平衡常數(shù)：Ka>Kc>KbC.將H2O(g)液化分離可提高C2H4的產(chǎn)率D.活性更高的催化劑可提高CO2的平衡

轉(zhuǎn)化率1234AC由化學(xué)方程式體現(xiàn)的關(guān)系可知，b點(diǎn)時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，正、逆反應(yīng)速率相等，則有2v正(H2)＝3v逆(H2O)，A正確；反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨著溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，故a、b、c三點(diǎn)的平衡常數(shù)：Kb>Ka>Kc，B錯(cuò)誤；將H2O(g)液化分離，平衡正向移動(dòng)，可提高C2H4的產(chǎn)率，C正確；活性更高的催化劑可提高反應(yīng)速率，但是不改變CO2的平衡轉(zhuǎn)化率，D錯(cuò)誤。1234(2)表示C2H4體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線是____(填“k”“l(fā)”“m”或“n”)。1234n隨著溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，乙烯、水的體積分?jǐn)?shù)減小，結(jié)合化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)可知，乙烯減小的程度小于水，故表示水體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線是m，表示C2H4體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線是n。(3)若d點(diǎn)表示240℃某時(shí)刻H2的體積分?jǐn)?shù)，保持溫度不變，則反應(yīng)向_______(填“正”或“逆”)反應(yīng)方向進(jìn)行。1234隨著溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，二氧化碳、氫氣的體積分?jǐn)?shù)增大，結(jié)合化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)可知，二氧化碳增大的程度小于氫氣，則l為二氧化碳體積分?jǐn)?shù)變化曲線，k為氫氣體積分?jǐn)?shù)變化曲線；若d點(diǎn)表示240℃某時(shí)刻H2的體積分?jǐn)?shù)，此時(shí)氫氣的體積分?jǐn)?shù)小于平衡時(shí)氫氣的體積分?jǐn)?shù)，保持溫度不變，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。逆(4)205℃，反應(yīng)達(dá)b點(diǎn)所用時(shí)間為tmin，則此過程中用CO2表示的反應(yīng)速率是____mol·min－1。若平衡時(shí)b點(diǎn)總壓為p，1234則平衡常數(shù)Kp＝____________(列出計(jì)算式，以分壓表示，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。205℃，反應(yīng)達(dá)b點(diǎn)所用時(shí)間為tmin，設(shè)CO2轉(zhuǎn)化了2amol，可得

2CO2(g)＋6H2(g)

C2H4(g)＋4H2O(g)起始/mol

2

6

0

0轉(zhuǎn)化/mol

2a

6a

a

4a平衡/mol

2－2a

6－6a

a

4a此時(shí)二氧化碳和乙烯體積分?jǐn)?shù)相同，123412343.加熱N2O5依次發(fā)生的分解反應(yīng)為①N2O5(g)

N2O3(g)＋O2(g)，②N2O3(g)

N2O(g)＋O2(g)。在容積為2L的密閉容器中充入8molN2O5，加熱到t

℃，達(dá)到平衡狀態(tài)后O2為9mol，N2O3為3.4mol。則t

℃時(shí)反應(yīng)①的平衡常數(shù)為_______。12348.5設(shè)N2O5的轉(zhuǎn)化濃度為xmol·L－1，N2O3的轉(zhuǎn)化濃度為ymol·L－1。

N2O5(g)

N2O3(g)＋O2(g)開始/(mol·L－1)

400轉(zhuǎn)化/(mol·L－1)

x

x

x平衡/(mol·L－1)

4－x

x

x

N2O3(g)

N2O(g)＋O2(g)開始/(mol·L－1)

x

0

x轉(zhuǎn)化/(mol·L－1)

y

y

y平衡/(mol·L－1)

x－y

y

x＋y1234所以x＝3.1，y＝1.4。12344.我國(guó)科學(xué)家成功開發(fā)Pd-Fe/Fe2O3催化劑在低溫條件下高選擇性合成高純度的乙烯，化學(xué)原理為主反應(yīng)：C2H2(g)＋H2(g)

C2H4(g)

ΔH1副反應(yīng)：C2H2(g)＋2H2(g)

C2H6(g)

ΔH2在密閉容器中充入1molC2H2和2molH2，發(fā)生上述兩個(gè)反應(yīng)，測(cè)得C2H2平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。在T0

K、20kPa下C2H4的選擇性等于