2022年高考化學一輪復(fù)習講義第7章第35講 專項提能特訓(xùn)13　多平衡體系的綜合分析 (含解析)

專項提能特訓(xùn)13多平衡體系的綜合分析1．相同溫度下，分別在起始體積均為1L的兩個密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：X2(g)＋3Y2(g)2XY3(g)ΔH＝－akJ·mol－1，實驗測得反應(yīng)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表。容器反應(yīng)條件起始物質(zhì)的量/mol達到平衡所用時間/min達到平衡過程中的能量變化X2Y2XY3①恒容13010放熱0.1akJ②恒壓130t放熱bkJ下列敘述正確的是()A．對于上述反應(yīng)，①②中反應(yīng)的平衡常數(shù)K的數(shù)值不同B．①中：從開始至10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(X2)＝0.1mol·L－1·min－1C．②中：X2的平衡轉(zhuǎn)化率小于10%D．b>0.1a答案D解析①②中反應(yīng)溫度相同，平衡常數(shù)K的數(shù)值相同，A項錯誤；①中反應(yīng)放熱0.1akJ，說明10min內(nèi)X2反應(yīng)了0.1mol，物質(zhì)的量濃度改變量為0.1mol·L－1，所以其平均速率為v(X2)＝0.01mol·L－1·min－1，B項錯誤；據(jù)容器①中數(shù)據(jù)，可算出X2的平衡轉(zhuǎn)化率為10%，容器②是恒溫恒壓，容器①是恒溫恒容，容器②相當于在容器①的基礎(chǔ)上加壓，平衡右移，所以X2的轉(zhuǎn)化率大于10%，容器②放出的熱量比容器①多，C項錯誤、D項正確。2．甲烷分解體系中幾種氣體的平衡分壓(p，單位為Pa)與溫度(t，單位為℃)的關(guān)系如圖所示。(1)t1℃時，向VL恒容密閉容器中充入0.12molCH4，只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)，達到平衡時，測得p(C2H4)＝p(CH4)。CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為________。在上述平衡狀態(tài)某一時刻，改變溫度至t2℃，CH4以0.01mol·L－1·s－1的平均速率增多，則t1________(填“>”“＝”或“<”)t2。(2)在圖中，t3℃時，化學反應(yīng)2CH4(g)C2H2(g)＋3H2(g)的壓強平衡常數(shù)Kp＝________Pa2。答案(1)66.7%>(2)104.7解析(1)設(shè)平衡時甲烷轉(zhuǎn)化xmol，根據(jù)三段式法有：

2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)起始量/mol0.1200變化量/molxeq\f(x,2)x平衡量/mol0.12－x

eq\f(x,2)x結(jié)合題意知0.12－x＝eq\f(x,2)，解得x＝0.08，故CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.08,0.12)×100%≈66.7%。根據(jù)題圖知，2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)為吸熱反應(yīng)，改變溫度，甲烷的濃度增大，即平衡左移，則溫度降低，t1>t2。(2)將氣體的平衡濃度換為平衡分壓，可知t3℃時，該反應(yīng)的壓強平衡常數(shù)Kp＝eq\f(pC2H2·p3H2,p2CH4)＝eq\f(10－1.3×1043,1032)Pa2＝104.7Pa2。3．有效除去大氣中的SO2和氮氧化物，是打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)的重中之重。某溫度下，N2O5氣體在一體積固定的容器中發(fā)生如下反應(yīng)：2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)(慢反應(yīng))ΔH＜0,2NO2(g)N2O4(g)(快反應(yīng))ΔH＜0，體系的總壓強p總和p(O2)隨時間的變化如圖所示：(1)圖中表示O2壓強變化的曲線是___________________________(填“甲”或“乙”)。(2)已知N2O5分解的反應(yīng)速率v＝0.12p(N2O5)kPa·h－1，t＝10h時，p(N2O5)＝__________kPa，v＝________kPa·h－1(結(jié)果保留兩位小數(shù)，下同)。(3)該溫度下2NO2(g)N2O4(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝____________kPa－1(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù))。答案(1)乙(2)28.203.38(3)0.05解析(1)根據(jù)反應(yīng)分析，隨著反應(yīng)的進行氧氣的壓強從0開始逐漸增大，所以乙為氧氣的壓強變化曲線。(2)t＝10h時，p(O2)＝12.8kPa，由2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)分析，反應(yīng)的五氧化二氮的分壓為25.6kPa，起始壓強為53.8kPa，所以10h時p(N2O5)＝(53.8－25.6)kPa＝28.20kPa，N2O5分解的反應(yīng)速率v＝0.12p(N2O5)kPa·h－1＝0.12×28.20kPa·h－1≈3.38kPa·h－1。(3)N2O5完全分解時，p(NO2)＝53.8kPa×2＝107.6kPa，p(O2)＝eq\f(53.8kPa,2)＝26.9kPa。由題可得：2NO2(g)N2O4(g)起始分壓/kPa107.60改變分壓/kPa2xx平衡分壓/kPa107.6－2x

x有107.6－2x＋x＋26.9＝94.7kPa，解得x＝39.8kPa，平衡常數(shù)Kp＝eq\f(39.8,282)kPa－1≈0.05kPa－1。4．[2019·天津，7(5)]在1L真空密閉容器中加入amolPH4I固體，t℃時發(fā)生如下反應(yīng)：PH4I(s)PH3(g)＋HI(g)①4PH3(g)P4(g)＋6H2(g)②2HI(g)H2(g)＋I2(g)③達平衡時，體系中n(HI)＝bmol，n(I2)＝cmol，n(H2)＝dmol，則t℃時反應(yīng)①的平衡常數(shù)K值為________(用字母表示)。答案(b＋eq\f(8c－2d,3))b解析反應(yīng)①生成的n(HI)＝體系中n(HI)＋2×體系中n(I2)＝(b＋2c)mol，反應(yīng)②中生成的n(H2)＝體系中n(H2)－反應(yīng)③中生成的n(H2)＝(d－c)mol，體系中n(PH3)＝反應(yīng)①生成的n(PH3)－反應(yīng)②中轉(zhuǎn)化的n(PH3)＝[b＋2c－eq\f(2,3)(d－c)]mol＝(b＋eq\f(8c－2d,3))mol，反應(yīng)①的平衡常數(shù)K＝c(PH3)·c(HI)＝(b＋eq\f(8c－2d,3))b。5．氨催化氧化時會發(fā)生如下兩個競爭反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ。4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH<0Ⅰ4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)ΔH<0Ⅱ為分析某催化劑對該反應(yīng)的選擇性，在1L密閉容器中充入1molNH3和2molO2，測得有關(guān)物質(zhì)的物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系如圖所示。(1)該催化劑在低溫時選擇反應(yīng)________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。(2)520℃時，4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)的平衡常數(shù)K＝________(不要求得出計算結(jié)果，只需列出數(shù)字計算式)。(3)C點比B點所產(chǎn)生的NO的物質(zhì)的量少的主要原因是____________________________。答案(1)Ⅱ(2)eq\f(0.22×0.96,0.44×1.453)(3)該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，當溫度升高，平衡向左(逆反應(yīng)方向)移動解析(1)由圖示可知低溫時，容器中主要產(chǎn)物為N2，則該催化劑在低溫時選擇反應(yīng)Ⅱ。(2)兩個反應(yīng)同時進行反應(yīng)Ⅰ4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)變化物質(zhì)的量濃度/(mol·L－1)0.20.250.20.3反應(yīng)Ⅱ4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)變化物質(zhì)的量濃度/mol·L－10.40.30.20.6平衡物質(zhì)的量濃度/mol·L－10.41.450.20.9故520℃時4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)的平衡常數(shù)K＝eq\f(0.22×0.96,0.44×1.453)。6．容積均為1L的甲、乙兩個容器，其中甲為絕熱容器，乙為恒溫容器。相同溫度下，分別充入0.2mol的NO2，發(fā)生反應(yīng)：2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0，甲中NO2的相關(guān)量隨時間變化如下圖所示。(1)0～3s內(nèi)，甲容器中NO2的反應(yīng)速率增大的原因是_____________________________。(2)甲達平衡時，溫度若為T℃，此溫度下的平衡常數(shù)K＝________。(3)平衡時，K甲________(填“>”“<”或“＝”，下同)K乙，p甲________p乙。答案(1)0～3s內(nèi)溫度升高對速率的影響大于濃度降低的影響(2)225(3)<>解析(1)該反應(yīng)為放