2025屆高三化學二輪專題練習+-+多種平衡常數的相關計算

多種平衡常數的相關計算1.(2023·廣州高三統(tǒng)考)臭氧脫硝反應為2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g)。T℃時,將NO2和O3混合氣體以物質的量之比2∶1充入一個容積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生上述反應,測得NO2的物質的量隨時間變化關系如下圖所示:(1)平衡時,O2的體積分數=%(保留兩位小數)。

(2)若起始壓強為p0,T℃下反應的平衡常數Kp=(Kp為用平衡分壓表示的平衡常數,即用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數)。

2.(2023·重慶九龍坡區(qū)二模)尿素CO(NH2)2是一種高效化肥,也是一種化工原料。(1)尿素-SCR技術可用于汽車尾氣的處理,該過程中會生成NH3,反應如下。Ⅰ.CO(NH2)2(s)HNCO(g)+NH3(g)ΔH>0Ⅱ.HNCO(g)+H2O(g)NH3(g)+CO2(g)ΔH<0一定溫度下,向恒容容器中投入足量CO(NH2)2(s)和一定量的H2O(g),當上述反應達到平衡時,測得c(NH3)=pmol/L、c(CO2)=qmol/L。則c(HNCO)=mol/L(用含p、q的代數式表示,下同),反應Ⅰ的平衡常數為(mol/L)2。

(2)在T1℃和T2℃時(T1<T2),向恒容容器中投入等物質的量的HNCO(g)和NH3(g),發(fā)生以下反應:HNCO(g)+NH3(g)CO(NH2)2(g)ΔH<0。平衡時lgp(NH3)與lgp[CO(NH2)2]的關系如圖所示,p為物質的分壓強(單位為kPa)。若v正=k正·p(HNCO)·p(NH3)、v逆=k逆·p[CO(NH2)2]。T1℃時,k正k逆=kPa-1。若點A時繼續(xù)投入等物質的量的兩種反應物,再次達到平衡時(溫度不變),CO(NH2)2的體積分數(填“變大”“變小”或“不變”3.(2023·棗莊二模)已知:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反應歷程分兩步:步驟ⅠⅡ反應2NO(g)N2O2(g)(快)N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)活化能Ea1Ea2正反應速率方程v1正=k1·c2(NO)v2正=k3·c(N2O2)·c(O2)逆反應速率方程v1逆=k2·c(N2O2)v2逆=k4·c2(NO2)(1)則反應Ⅰ與反應Ⅱ的活化能:Ea1Ea2

(填“>”“<”或“=”)。反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常數Kc=(用k1、k2、k3、k4表示)。

(2)在400K、初始壓強為3×105Pa的恒溫剛性容器中,按2∶1通入NO和O2,一定條件下發(fā)生反應。達平衡時NO轉化率為90%,O2轉化率為40%。則2NO(g)N2O2(g)的平衡常數Kc=(分壓=總壓×物質的量分數;理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT,R=8314Pa·L·mol-1·K-1)。

4.(2023·忻州一模)采用雙合金團簇催化甲烷干法重整法(DRM)取得了良好效果。甲烷干法重整反應為CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH=+247.3kJ/mol。已知:甲烷干法重整過程中發(fā)生副反應CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH>0,T℃時,在恒壓反應器中,通入2molCH4和1molCO2,總壓強為p0,平衡時甲烷的轉化率為40%,H2O的分壓為p。(1)關于上述平衡體系,下列說法正確的是(填標號)。

A.n(CH4)∶n(CO2)=2∶1B.將H2O(g)液化,可以提高主反應的速率C.若反應在恒容條件下進行,甲烷轉化率小于40%D.若降低反應溫度,主、副反應均逆向進行(2)DRM反應的Kp=

(列出計算式即可,分壓=總壓×物質的量分數)。5.(2023·煙臺模擬)研究含氮元素物質的反應對生產、生活、科研等方面具有重要的意義。(1)為避免汽車尾氣中的氮氧化合物對大氣的污染,需給汽車安裝尾氣凈化裝置。在凈化裝置中CO和NO發(fā)生反應2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH=-746.8kJ·mol-1。實驗測得:v正=k正·p2(NO)·p2(CO),v逆=k逆·p(N2)·p2(CO2)。其中k正、k逆分別為正、逆反應速率常數,只與溫度有關;p為氣體分壓(分壓=物質的量分數×總壓)。①達到平衡后,僅升高溫度,k正增大的倍數(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍數。

②一定溫度下在剛性密閉容器中充入CO、NO和N2物質的量之比為2∶2∶1,壓強為p0kPa。達平衡時壓強為0.9p0kPa,則k正k逆=(2)我國科技人員計算了在一定溫度范圍內下列反應的平衡常數Kp:①3N2H4(l)4NH3(g)+N2(g)ΔH1Kp1②4NH3(g)2N2(g)+6H2(g)ΔH2Kp2繪制pKp1-T和pKp2-T的線性關系圖如圖所示:(已知:pKp=-lgKp)①由圖可知,ΔH10(填“>”或“<”)。

②反應3N2H4(l)3N2(g)+6H2(g)的K=(用Kp1、Kp2表示);該反應的ΔH0(填“>”或“<”),寫出推理過程

。

6.(2023·廈門三模)向密閉容器中充入一定量的CH4(g)和NO(g),保持總壓為100kPa發(fā)生反應:CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH<0。當n(NO)n(CH4)=1時,NO的平衡轉化率~1(1)表示T2時NO平衡轉化率~n(NO)n(CH4)的關系是(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),T1T(2)在n(NO)n(CH4)=1、T2時,CH4的平衡分壓為。已知:該反應的標準平衡常數Kθ=p(CO2)pθ·[p(N2)pθ]2·[p(H2O)pθ]2[p(NO)pθ]4·p(CH4)多種平衡常數的相關計算1.(1)36.36(2)60解析(1)根據數據,可知10min時,已經到達平衡,根據三段式有:則平衡時O2的體積分數=0.82.2×100%=36.36%(2)設平衡時壓強為p,則Kp=0.82.2p×0.82.2p(0.42.2p)2×0.22.22.(1)p-2qp(p-2q)(2)1000變大解析(1),,則c(HNCO)=(p-2q)mol/L,則反應Ⅰ的平衡常數K=c(NH3)×c(HNCO)=p(p-2q)(mol/L)2。(2)HNCO(g)+NH3(g)CO(NH2)2(g)為放熱反應,升溫,平衡逆向移動,則右側的線為T1℃的,取A點數值,k正k逆=K=p[CO(NH2)2]p(HNCO)×p(NH3)=10510×10=10003.(1)<k1·k3k解析(1)活化能越小,反應速率越快,則反應Ⅰ與反應Ⅱ的活化能:Ea1<Ea2;反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常數Kc=c2(NO2)c(O2)c2(NO)=c2(NO2)c(O2)c(N2O2)×c(N2O2)c2(NO),當反應達到平衡時,v1正=k1·c2(NO)=v1逆=k2·c(N2O2(2)根據已知條件列出“三段式”達平衡時NO轉化率為2x2×100%=x=0.9,O2轉化率為y=0.4,平衡時氣體總物質的量為2.1mol,則平衡時體系總壓強為3×105Pa×33=3×105Pa,混合氣體的總體積V=nRTp=3mol×8314Pa·L·mol?1·K?1×400K3×105Pa=33.256L,4.(1)CD(2)(解析(1)A.投入量n(CH4)∶n(CO2)=2∶1,主反應消耗量n(CH4)∶n(CO2)=1∶1,副反應消耗CO2,因此主副反應消耗量n(CH4)∶n(CO2)≠2∶1,則平衡時體系中n(CH4)∶n(CO2)≠2∶1,A錯誤;B.將H2O(g)液化,副反應CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)平衡正向移動,導致CO2和H2濃度減小,CO濃度增大,則主反應CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)反應的速率減慢,B錯誤;C.主反應正向為體積增大的反應,若反應在恒容條件下進行,等效于在恒壓的基礎上,縮小體積加壓,主反應平衡逆向移動,則甲烷轉化率小于40%,C正確;D.由于主、副反應正反應均為吸熱反應,則若降低反應溫度,主、副反應均逆向進行,D正確;故選CD。(2)對主反應列三段式:平衡時,設水的物質的量為xmol,對副反應列三段式:已知,平衡時水的分壓為p,在恒溫恒壓體系下,壓強之比等于物質的量之比,所以有pp0=x1.2+0.2?x+1.6+x+1.6?x+x=x4.6,所以x=4.6pp0,n(總)=4.6mol,則平衡時,p(CH4)=1.2p04.6,p(CO2)=0.2?4.6pp04.6×p0,(1.6?(5.(1)①小于②7.5(2)①<②Kp1·Kp2<設T2>T1,由圖可知:pKp1(T2)-pKp1(T1)>∣pKp2(T2)-pKp2(T1)∣則:pKp1(T2)-pKp1(T1)>pKp2(T1)-pKp2(T2),pKp1(T2)+pKp2(T2)>pKp1(T1)+pKp2(T1),lg[Kp1(T1)·Kp2(T1)]>lg[Kp1(T2)·Kp2(T2)]即K(T1)>K(T2),因此該反應正反應為放熱反應解析(1)①達到平衡后,v正=v逆=k正·p2(NO)·p2(CO)=k逆·p(N2)·p2(CO2),反應的平衡常數K=p(N2)p2(CO2)p2(NO)p2(CO)=k正k逆,反應為放熱反應,升高溫度,平衡逆向移動,K值減小,則僅升高溫度,k正增大的倍數小于k逆增大的倍數;②一定溫度下在剛性密閉容器中充入CO、NO和N2物質的量之比為2∶2∶1,設初始CO、NO則反應后總的物質的量為(5-x)mol,初始壓強為p0kPa,達平衡時壓強為0.9p0kPa,則5?x5=0.9p0kPap0kPa,x=0.5mol,平衡時CO、NO、N2、CO2物質的量分別為1mol、1mol、1.5mol、1mol,(0.9p0kPa×14.5)2(0.9p0kPa×1.54.5)(0.9p0kPa×14.5)2(0.9p0kPa×14.5)2=7.5p0;(2)①由圖可知,Kp1隨著溫度的升高而減小,則平衡逆向移動,正反應為放熱反應,ΔH1<0;②由蓋斯定律可知,①+②得反應3N2H4(l)3N2(g)+6H2(g),則該反應的K=Kp1·Kp2;設T2>T1,由圖可知:pKp1(T2)-pKp1(T1)>∣pKp2(T2)-pKp2(T1)∣則:pKp1(T2)-pKp1(T1)>pKp2(T1)-pKp2(T2),pKp1(T2)+pKp2(T2)>pKp1(T1)+pKp2(T1),lg[Kp1(T1)·Kp2(T1)]>lg6.(1)Ⅱ>(2)45kPa1解析(1)由反應方程式CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)可知,隨著n(NO)n(CH4)的增大,即增大NO的投入量,平衡正向移動,CH4的轉化率增大而NO的轉化率卻減小,由圖所示信息可知,曲線Ⅱ表示T2K下NO平衡轉化率~n(NO)n(CH4)的關系,由題干反應方程式CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH<0可知,升高溫度平衡逆向移動,