微專(zhuān)題原子守恒破解多協(xié)同(多重)反應(yīng)平衡的相關(guān)計(jì)算-2024高考化學(xué)一輪考點(diǎn)擊破

微專(zhuān)題4原子守恒破解多協(xié)同（多重）反應(yīng)平衡的相關(guān)計(jì)算突破核心整合1.多協(xié)同（多重）反應(yīng)平衡類(lèi)型：包括連續(xù)平衡和同向平衡。2.解題關(guān)鍵是理清守恒關(guān)系：反應(yīng)體系中，任何狀態(tài)均遵循原子守恒，利用原子守恒關(guān)系和“三段式”理清起始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量之間的關(guān)系。①連續(xù)平衡是指兩個(gè)連鎖可逆反應(yīng)，即第一個(gè)反應(yīng)的某一生成物是第二個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物，則在第一個(gè)反應(yīng)中，該物質(zhì)的起始量為0，它的平衡量則為第二個(gè)反應(yīng)中該物質(zhì)的起始量。②同向平衡指兩個(gè)平行的可逆反應(yīng)，它們有著某一共同的反應(yīng)物，該反應(yīng)物發(fā)生了兩種不同的反應(yīng)。如果一種物質(zhì)是兩個(gè)平行反應(yīng)的生成物，則題目中所給平衡量是該物質(zhì)在這兩個(gè)反應(yīng)中的平衡量之和。高考經(jīng)典再研典例[2022湖南，16節(jié)選]2021年我國(guó)制氫量位居世界第一，煤的氣化是一種重要的制氫途徑?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）在一定溫度下，向體積固定的密閉容器中加入足量的C(s)和1Ⅰ.C(s)+Ⅱ.CO(g)+①下列說(shuō)法正確的是BD：A.平衡時(shí)向容器中充入惰性氣體，反應(yīng)Ⅰ的平衡逆向移動(dòng)B.混合氣體的密度保持不變時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)體系已達(dá)到平衡C.平衡時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)可能大于2D.將炭塊粉碎，可加快反應(yīng)速率[解析]恒容條件下，充入惰性氣體，平衡不移動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；體系中存在固體，則氣體的總質(zhì)量隨著反應(yīng)進(jìn)行將發(fā)生變化，容器體積不變，則氣體的密度隨著反應(yīng)正向進(jìn)行將增大，當(dāng)氣體密度不再變化時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡，B項(xiàng)正確；隨著反應(yīng)正向進(jìn)行H2的體積分?jǐn)?shù)不斷增大，若1molH2O(g)完全反應(yīng)，產(chǎn)生0.5molCO2②反應(yīng)平衡時(shí)，H2O(g)的轉(zhuǎn)化率為50%，CO的物質(zhì)的量為0.1mol。此時(shí)，整個(gè)體系吸收（填“吸收”或“放出”）熱量31.2[解析]反應(yīng)平衡時(shí)，H2O反應(yīng)了0.5mol，CO的物質(zhì)的量為0.1mol，根據(jù)O原子守恒，可知CO2中含有O原子的物質(zhì)的量為(0.5?0.1)mol=0.4mol，即CO2的物質(zhì)的量為0.2mol，CO在反應(yīng)Ⅰ中生成，反應(yīng)Ⅱ中消耗，則反應(yīng)Ⅰ共生成(0.1+0.2)mol=0.3molCO，反應(yīng)Ⅰ吸收熱量(0.3×131.4)kJ，反應(yīng)Ⅱ放出熱量(0.2×41.1)kJ，則整個(gè)體系吸收熱量0.3×131.4kJ?0.2×41.4kJ=31.2kJ；平衡時(shí)H2的物質(zhì)的量為(0.3+0.2)mol=0.5mol，由上述分析可知體系中氣體總物質(zhì)的量為1.3mol情境素材工業(yè)上煤氣化制取氫氣考查角度計(jì)算能力、Kp素養(yǎng)立意變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知變式.CO2在CuⅠ.CO2(gⅡ.CO2(g保持溫度T時(shí)，在容積不變的密閉容器中，充入一定量的CO2及H起始平衡n(CO0.5n(H0.9n[CH0nn(CO0n[H00.3總壓強(qiáng)/kPap0p若反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ均達(dá)平衡時(shí)，p0=1.4p，則表中n=0.2；反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kp=[解析]設(shè)平衡時(shí)CO2的物質(zhì)的量為xmol，H2的物質(zhì)的量為ymol，CO的物質(zhì)的量為zmol，根據(jù)C守恒有xmol+nmol+zmol=0.5mol，H守恒有2×ymol+4×nmol+0.3mol×2=0.9mol×2，O守恒有2×xmol+nmol+0.3mol+zmol=0.5mol×2，0.5+0.9x+y+n+0.3+z=模擬對(duì)點(diǎn)演習(xí)1.[2021湖北新高考適應(yīng)卷，18節(jié)選]甲烷和水蒸氣催化制氫主要有如下兩個(gè)反應(yīng)：①CH4ΔH=+206②CO(ΔH=?41恒定壓強(qiáng)為100kPa時(shí)，將n(回答下列問(wèn)題：（4）已知投料比為n(CH4):n(H2O)=1:3的混合氣體，p=100kPa。600℃時(shí)，CH4[解析]設(shè)甲烷和水蒸氣的物質(zhì)的量分別為a和3a，平衡時(shí)CO和CO2的物質(zhì)的量分別為x、yCH4CO(根據(jù)題圖中600℃時(shí)甲烷的體積分?jǐn)?shù)可得a?x?y4a+2x+2y=0.04，得x+y=0.84a1.08，所以甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率為x+ya×100%=0.841.08×100%≈77.8%。反應(yīng)后混合氣體總物質(zhì)的量為6a1.08，氫氣的物質(zhì)的量為3x+4y=3a1.08，結(jié)合x(chóng)+y=0.84a1.08，解得x=0.36a1.08、y=0.48a2.[2021廣東深圳二模]二甲醚是一種清潔能源，用水煤氣制取二甲醚的原理如下：Ⅰ.CO(Ⅱ.2CH500K時(shí)，在2L密閉容器中充入4molCO和8molH2，4min（1）0～4min，反應(yīng)Ⅰ的v(H2[解析]設(shè)平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量為xmol，H2的物質(zhì)的量為ymol，CH3OH的物質(zhì)的量為zmol，則CH3OCH3的物質(zhì)的量為2zmol，H2O的物質(zhì)的量為bmol，根據(jù)C守恒有xmol+zmol+2×2zmol=4mol，H守恒有2×ymol+4×zmol+6×2zmol+2×bmol=2×8（2）反應(yīng)Ⅱ中CH3OH的轉(zhuǎn)化率α=80%，反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K=[解析]反應(yīng)Ⅰ中CO的轉(zhuǎn)化率為80%，則生成的CH3OH的物質(zhì)的量為4mol×80%=3.2mol，反應(yīng)Ⅱ生成的CH3OCH3的物質(zhì)的量為2×0.64mol=1.28mol，則反應(yīng)Ⅱ中CH3OH轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量2×1.28mol=2.56mol，則反應(yīng)Ⅱ中CH3OH的轉(zhuǎn)化率α=2.56mol3.2mol3.[2022湖南長(zhǎng)郡中學(xué)模擬]研究CO2加氫制CHⅠ.CO2(gⅡ.CO2(gⅢ.2CO(g在一定條件下，向體積為VL的恒容密閉容器中通入1molCO2和4molH2發(fā)生上述反應(yīng)，20min時(shí)，容器內(nèi)反應(yīng)達(dá)到平衡，容器中CH4(g)為amol，CO為bmol，以H2表示的0～20min內(nèi)平均反應(yīng)速率v(H2)=[解析]設(shè)反應(yīng)Ⅰ消耗CO2xmol，反應(yīng)Ⅱ消耗CO2ymol，反應(yīng)Ⅲ生成CO2zmol，達(dá)到平衡時(shí)，容器中CH4(g)為amol，CO為bmol，則有x+z=a①，y?2z=b②，聯(lián)立①②得：2x+y=2a+b；故n(H2)=(4x+y+2z)mol=[(2x+y)+(2x+2z)]4.[2021湖南永州三模]合成氣是一種重要的化工原料氣，可以合成甲醇、甲酸甲酯、二甲醚等化工產(chǎn)品。甲烷、二氧化碳自熱重整制合成氣的主要反應(yīng)有：Ⅰ.CH4ΔHⅡ.CH4ΔHⅢ.CH4ΔHⅣ.CO2ΔH一定條件下，向體積為VL的恒容密閉容器中通入2molCH4(g)、1molCO2(g)、1molH2O(g