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(高考化學(xué)專練)題型13化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算及應(yīng)用(原卷版)(高考化學(xué)專練)題型13化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算及應(yīng)用(原卷版)/(高考化學(xué)專練)題型13化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算及應(yīng)用(原卷版)題型13化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算及應(yīng)用目錄TOC\o"1-2"\h\u 1【考向一】同一反應(yīng)不同化學(xué)計(jì)量數(shù)的平衡常數(shù)的轉(zhuǎn)化 1【考向二】等溫等容條件下的Kc的計(jì)算 3【考向三】等溫等壓條件下的Kc的計(jì)算 6【考向四】等溫等容條件下的Kp的計(jì)算 8【考向五】等溫等壓條件下的Kp的計(jì)算 9【考向六】工業(yè)生產(chǎn)中多平衡體系化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算 11【考向七】化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用 12【考向八】化學(xué)平衡常數(shù)與速率常數(shù)、轉(zhuǎn)化率之間計(jì)算 14 17【考向一】同一反應(yīng)不同化學(xué)計(jì)量數(shù)的平衡常數(shù)的轉(zhuǎn)化【典例1】(2023上·貴州貴陽·高三統(tǒng)考)已知在T℃時(shí)高爐煉鐵可發(fā)生如下反應(yīng):①,平衡常數(shù)為;②,平衡常數(shù)為.以下說法正確的是A.反應(yīng)②的平衡常數(shù)表達(dá)式為B.T℃時(shí),反應(yīng)的平衡常數(shù)C.T℃時(shí)增大壓強(qiáng),減小、不變D.T℃時(shí),反應(yīng)的平衡常數(shù)1.化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式對于反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g);K=eq\f(ccC·cdD,caA·cbB)(固體和純液體的濃度視為常數(shù),通常不計(jì)入平衡常數(shù)表達(dá)式中).2.表達(dá)意義(1)K值越大,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大,正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大.(2)K只受溫度影響,與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān).(3)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù).3.化學(xué)平衡常數(shù)與化學(xué)方程式書寫形式的關(guān)系①對于同一可逆反應(yīng),正反應(yīng)的平衡常數(shù)等于逆反應(yīng)的平衡常數(shù)的倒數(shù),即:K正=eq\f(1,K逆).②若化學(xué)方程式中的系數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小,盡管是同一反應(yīng),平衡常數(shù)也會發(fā)生改變.③兩反應(yīng)加和,得到的新反應(yīng),其化學(xué)平衡常數(shù)是兩反應(yīng)平衡常數(shù)的乘積;兩反應(yīng)相減,得到的新反應(yīng),其化學(xué)平衡常數(shù)是兩反應(yīng)平衡常數(shù)相除得到的商.如:1.①N2(g)+3H2(g)2NH3(g)K1②eq\f(1,2)N2(g)+eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)K2③2NH3(g)N2(g)+3H2(g)K3(1)K1和K2,K1=Keq\o\al(2,2).(2)K1和K3,K1=eq\f(1,K3).4.在一定溫度下,已知以下三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)反應(yīng)①:CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s)K1反應(yīng)②:H2(g)+CuO(s)Cu(s)+H2O(g)K2反應(yīng)③:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K3(1)反應(yīng)①的平衡常數(shù)表達(dá)式為K1=[CO(2)反應(yīng)③的K3與K1、K2的關(guān)系是K3=K1【變式1-1】(2023·黑龍江大慶·統(tǒng)考二模)25C時(shí),0.1mol/LK2Cr2O7溶液中存在如下平衡:①,②,隨溶液pH的變化如圖所示,下列說法錯(cuò)誤的是A.溶液中:B.向K2Cr2O7溶液中加入少量Na2SO4固體,溶液的pH不變C.溶液中D.當(dāng)溶液pH=9.0時(shí),HCrO的平衡濃度:【變式1-2】在恒溫條件下,向盛有食鹽的2L恒容密閉容器中加入0.2molNO2、0.2moINO和0.1molCl2,發(fā)生如下兩個(gè)反應(yīng):①2NO2(g)+NaCl(s)?NaNO3(s)+ClNO(g)
△H1<0
平衡常數(shù)K1②2NO(g)+Cl2(g)?2ClNO(g)
△H2<0
平衡常數(shù)K210分鐘時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡,測得容器內(nèi)體系的壓強(qiáng)減少20%,10分鐘內(nèi)用ClNO(g)表示的平均反應(yīng)速率v(ClNO)=7.5×10-3mol/(L·min).下列說法正確的是A.平衡時(shí)NO2的轉(zhuǎn)化率為50%B.平衡后c(NO)=2.5×10-2mol·L-1C.其它條件保持不變,反應(yīng)在恒壓條件下進(jìn)行,則平衡常數(shù)K2增大D.反應(yīng)4NO2(g)+2NaCl(s)?2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常數(shù)為K-K1【考向二】等溫等容條件下的Kc的計(jì)算【典例2】(2023上·山東·高三校聯(lián)考)在160℃、200℃條件下,分別向兩個(gè)容積為2L的剛性容器中充入2molCO(g)和2molN2O(g),發(fā)生反應(yīng):CO(g)+N2O(g)CO2(g)+N2(g)
ΔH<0.實(shí)驗(yàn)測得兩容器中CO或N2的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示.下列說法正確的是A.CO的轉(zhuǎn)化率:d﹥cB.a(chǎn)c段N2的平均反應(yīng)速率為0.10mol/(L·min)C.該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)c(CO)+c(CO2)=2mol/LD.200℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kc=2.251.等溫等容條件下的濃度平衡常數(shù)如:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)(1)表達(dá)式:Kc=①平衡量必須為平衡時(shí)的濃度②反應(yīng)前后氣體體積相等的反應(yīng):可以用平衡時(shí)的物質(zhì)的量代替平衡時(shí)的濃度2.常用計(jì)算公式(1)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率:=×100%(2)某組分的百分含量:含量=×100%①常見量:體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)②關(guān)系式:體積分?jǐn)?shù)=物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)3.計(jì)算模式——"三段式”(1)確定反應(yīng)物或生成物的起始加入量.(2)確定反應(yīng)過程的變化量.(3)確定平衡量.(4)依據(jù)題干中的條件,建立等量關(guān)系進(jìn)行計(jì)算.反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)起始量/molmn00轉(zhuǎn)化量/molaxbxcxdx平衡量/molm-axn-bxcxdx①反應(yīng)速率:v(A)=(時(shí)間為tmin)②反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率:(B)=×100%③C的體積分?jǐn)?shù):φ(C)=_×100%④反應(yīng)前后氣體的壓強(qiáng)比:==(恒溫恒容)【變式2-1】(2024上·湖南長沙·高三長沙一中???是常見的環(huán)境污染性氣體.一定溫度下,向三個(gè)容積不等的恒容密閉容器中分別投入,發(fā)生反應(yīng):.反應(yīng)相同時(shí)間內(nèi),三個(gè)容器中的轉(zhuǎn)化率如圖中A、B、C三點(diǎn).下列敘述正確的是A.A點(diǎn)的小于C點(diǎn)的B.C點(diǎn)加入適當(dāng)催化劑,不能提高的轉(zhuǎn)化率C.若B點(diǎn)為平衡點(diǎn),在該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)D.在恒溫恒容下,向A點(diǎn)平衡體系中再充入一定量的,與原平衡相比,的平衡轉(zhuǎn)化率減小【變式2-2】(2024上·重慶·高三重慶南開中學(xué)校考)甲醇可通過氫化法合成:.恒定溫度為時(shí),將和充入密閉容器中,測得按I變化.下列說法不正確的是A.時(shí),I中反應(yīng)進(jìn)行到B點(diǎn)時(shí)釋放的熱量為B.時(shí),該反應(yīng)平衡常數(shù)為C.若其他條件不變,增大起始,所得可能按Ⅱ變化D.若其他條件不變,縮小容器體積,所得可能按Ⅱ無變化【考向三】等溫等壓條件下的Kc的計(jì)算【典例3】(2023上·廣東汕頭·高三統(tǒng)考期中)的排放來自汽車尾氣,研究利用反應(yīng)
,用活性炭可對其進(jìn)行吸附.已知在密閉容器中加入足量的C和一定量的NO氣體,保持恒壓測得NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示.(已知:氣體分壓=氣體總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)),下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是A.若能測得反應(yīng)產(chǎn)生22g,則反應(yīng)放出的熱量為17.0kJB.達(dá)到平衡后增大活性炭的用量,平衡不移動C.在950K~1000K之間,化學(xué)反應(yīng)速率:D.1050K時(shí),反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)1.等溫等壓條件下的濃度平衡常數(shù)如:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)(1)濃度平衡常數(shù):Kc=①平衡量必須為平衡時(shí)的濃度②恒壓條件下:a.先計(jì)算平衡體積=b.再計(jì)算平衡濃度:c平=c.再算平衡常數(shù)2.計(jì)算模式——"三段式”(1)確定反應(yīng)物或生成物的起始加入量.(2)確定反應(yīng)過程的變化量.(3)確定平衡量.(4)依據(jù)題干中的條件,建立等量關(guān)系進(jìn)行計(jì)算.反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)起始量/molmn00轉(zhuǎn)化量/molaxbxcxdx平衡量/molm-axn-bxcxdx①反應(yīng)速率:v(A)=(時(shí)間為tmin)②反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率:(B)=×100%③C的體積分?jǐn)?shù):φ(C)=_×100%④反應(yīng)前后氣體的體積比:==(恒溫恒壓)⑤反應(yīng)前后氣體的密度比:===(恒溫恒壓)【變式3-1】(2023上·黑龍江大慶·高三肇州縣第二中學(xué)???一定量的與足量的碳,在體積可變的恒壓密閉容器中反應(yīng):.平衡時(shí),體系中氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示.已知:.下列說法正確的是A.550℃時(shí),若充入稀有氣體,、均減小,平衡不移動B.925℃時(shí),用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)C.T℃時(shí),反應(yīng)達(dá)平衡后的轉(zhuǎn)化率為50%D.T℃時(shí),若充入等體積的和,平衡不移動【變式3-2】(2023上·四川遂寧·高三四川省遂寧市第二中學(xué)校???相同溫度下,分別在起始體積均為的兩個(gè)密閉容器中發(fā)生反應(yīng):,實(shí)驗(yàn)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(dá)到平衡所用時(shí)間/min達(dá)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.反應(yīng)②的平衡常數(shù)K約為0.0046B.①中:從開始至10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(X2)=0.1mol-1·L·min-1C.②中:X2的平衡轉(zhuǎn)化率小于10%D.b>0.1a【考向四】等溫等容條件下的Kp的計(jì)算【典例4】(2023上·福建泉州·高三福建省泉州市培元中學(xué)校聯(lián)考期中)在一定條件下、主要發(fā)生以下反應(yīng):①
kJ?mol-1②
kJ?mol-1若在一定溫度下,投料比例相同(充入物質(zhì)的量之比為1∶4的和),通入恒容密閉容器中,發(fā)生上述反應(yīng)達(dá)到平衡,測得反應(yīng)前容器內(nèi)壓強(qiáng)為,平衡時(shí)壓強(qiáng)為,甲烷壓強(qiáng)為.則甲烷的選擇性為(用、、中相關(guān)字母表示,下同),反應(yīng)②的壓強(qiáng)平衡常數(shù)的值為.1.等溫等容條件下的壓強(qiáng)平衡常數(shù)如:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)表達(dá)式:Kp=①先計(jì)算平衡時(shí)物質(zhì)的量分?jǐn)?shù):xi===②再計(jì)算平衡時(shí)總壓:=③再算出平衡時(shí)各組分的分壓Pi=P平總×xi=P平總×=(P1+P2+P3+…)×④最后計(jì)算壓強(qiáng)平衡常數(shù):Kp=2.恒溫恒容下:可以直接根據(jù)"分壓比=化學(xué)計(jì)量數(shù)比”進(jìn)行計(jì)算反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)起始量PaPAPB00轉(zhuǎn)化量Paaxbxcxdx平衡量PaPA-axPB-bxcxdx【變式4-1】(2023上·湖南長沙·雅禮中學(xué)???NO和CO均為汽車尾氣的成分,在催化轉(zhuǎn)換器中二者可發(fā)生反應(yīng)減少尾氣污染.已知
.一定溫度下,向恒容容器中通入等物質(zhì)的量的NO和CO氣體,測得容器中壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化關(guān)系如表所示:t/min012345p/kPa200185173165160160該反應(yīng)條件下的平衡常數(shù).【變式4-2】(2023上·河南許昌)在體積為的密閉容器中,進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng):,化學(xué)平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下表:700800850100012000.60.91.01.72.6回答下列問題:在條件下,將和按體積比通入的恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),后反應(yīng)達(dá)平衡,此時(shí)壓強(qiáng)為.該反應(yīng)的分壓平衡常數(shù).(為以分壓表示的平衡常數(shù),分壓總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))【考向五】等溫等壓條件下的Kp的計(jì)算【典例5】(2023·吉林·統(tǒng)考模擬預(yù)測)"碳達(dá)峰·碳中和”是我國社會發(fā)展重大戰(zhàn)略之一,CH4還原CO2是實(shí)現(xiàn)"雙碳”經(jīng)濟(jì)的有效途徑之一,相關(guān)的主要反應(yīng)有:Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
ΔH=+247kJ·mol?1Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
ΔH=+41kJ·mol?1請回答下列問題:(3)恒溫恒壓條件下,1molCH4(g)和1molCO2(g)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),CH4(g)的轉(zhuǎn)化率為,H2O(g)的物質(zhì)的量為bmol,則反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kx=(寫出含有α、b的計(jì)算式;對于反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),,x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)).1.等溫等壓條件下的壓強(qiáng)平衡常數(shù)如:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)表達(dá)式:Kp=①計(jì)算各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù):xi==②計(jì)算平衡時(shí)各組分的分壓:Pi=P總×xi=P總×③最后計(jì)算壓強(qiáng)平衡常數(shù):Kp=2.也可以直接根據(jù)分壓和分體積進(jìn)行計(jì)算恒溫恒壓:氣體體積比=物質(zhì)的量比=化學(xué)計(jì)量數(shù)比反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)起始量LVAVB00轉(zhuǎn)化量Laxbxcxdx平衡量LVA-axVB-bxcxdx【變式5-1】(2023·遼寧沈陽·校聯(lián)考一模)在下,恒壓反應(yīng)器中,按初始投料發(fā)生反應(yīng):,初始總壓為,反應(yīng)平衡后,的平衡轉(zhuǎn)化率為,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)).【【變式5-2】(2023上·廣西)將SO2轉(zhuǎn)化為SO3是工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的關(guān)鍵步驟,發(fā)生的反應(yīng)為2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H=-196kJ/mol,在450℃、100kPa的恒溫恒壓條件下,SO3的平衡體積分?jǐn)?shù)隨起始時(shí)投料的變化如圖所示,用平衡壓強(qiáng)(平衡壓強(qiáng)=該物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)×總壓強(qiáng))代替平衡濃度,則450℃時(shí),該反應(yīng)的Kp=.【考向六】工業(yè)生產(chǎn)中多平衡體系化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算【典例6】(2024上·云南昆明)CO2資源化利用受到越來越多的關(guān)注,它能有效減少碳排放,有效應(yīng)對全球的氣候變化,并且能充分利用碳資源.二氧化碳催化加氫制甲醇有利于減少溫室氣體排放,涉及的反應(yīng)如下:Ⅰ.
Ⅱ.
kJ?mol-1
Ⅲ.
kJ?mol-1回答下列問題:(1)在恒溫恒壓(壓強(qiáng)為p)的某密閉容器中,充入1mol和3mol,僅發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ,經(jīng)過一段時(shí)間后,反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ達(dá)到平衡,此時(shí)測得的平衡轉(zhuǎn)化率為20%,甲醇的選擇性為50%{甲醇選擇性[]},則該溫度下反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)(寫出計(jì)算式即可,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)).1.多重平衡是指相互關(guān)聯(lián)的若干平衡同時(shí)存在于一個(gè)平衡系統(tǒng)中,且至少有一種物質(zhì)同時(shí)參與幾個(gè)相互關(guān)聯(lián)的平衡.多重平衡涉及的反應(yīng)多,看似雜亂,但各個(gè)平衡之間存在內(nèi)在聯(lián)系,要么連續(xù),要么競爭,這樣可將三個(gè)平衡簡化為兩個(gè)平衡,從而快速解答.也可以從元素守恒入手,只要抓住起始狀態(tài)與平衡狀態(tài)即可,可以忽略復(fù)雜的反應(yīng)過程,從而使復(fù)雜問題簡單化.
2.同一容器內(nèi)的多平衡體系,相同組分的平衡濃度相同①化學(xué)平衡:aA(g)bB(g)+cC(g),cC(g)dD(g)+eE(g)②特點(diǎn):計(jì)算K1、K2時(shí),用到的c(C)相同3.計(jì)算方法(1)元素守恒法:根據(jù)某元素守恒,計(jì)算出平衡時(shí)相應(yīng)組分的濃度(2)設(shè)未知數(shù)法①有幾個(gè)平衡假設(shè)幾個(gè)未知數(shù)(變化量)②用這些未知數(shù)表示出平衡時(shí)相應(yīng)組分的濃度③根據(jù)相關(guān)等量計(jì)算出未知數(shù),帶入平衡常數(shù)表達(dá)式求解【變式6-1】(2024上·湖北·高三校聯(lián)考期末)一定條件下,和可以發(fā)生如下兩個(gè)平行反應(yīng):Ⅰ.Ⅱ.保持溫度恒定,向一定體積的密閉容器中按體積比1:3充入和,起始壓強(qiáng)為4MPa.發(fā)生上述平行反應(yīng),達(dá)到平衡后壓強(qiáng)為2.8MPa.已知達(dá)到平衡時(shí)的選擇性為75%(反應(yīng)中轉(zhuǎn)化的中生成的百分比).則:的轉(zhuǎn)化率為;該條件下反應(yīng)Ⅱ的壓強(qiáng)平衡常數(shù)為.(用分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))【變式6-2】工業(yè)上,可以采用催化還原制備、.發(fā)生反應(yīng)如下:①(主反應(yīng));②(主反應(yīng));③(副反應(yīng)).一定溫度下,向總壓強(qiáng)恒定為100kPa的反應(yīng)器中充入和,發(fā)生(4)中反應(yīng)①②③,達(dá)到平衡時(shí)轉(zhuǎn)化率為50%,甲醇選擇性為,生成,則反應(yīng)①的平衡常數(shù)為(寫出數(shù)字表達(dá)式即可)[用分壓計(jì)算的平衡常數(shù)為壓強(qiáng)平衡常數(shù),分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù);甲醇選擇性:].【考向七】化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用 【典例7】(2023上·四川南充)在恒容密閉容器中充入2molCO2和0.5molH2發(fā)生如下反應(yīng):CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH>0如圖所示為該反應(yīng)正反應(yīng)的平衡常數(shù)K正和逆反應(yīng)的平衡常數(shù)K逆隨溫度變化的曲線.下列分析正確的是A.曲線Ⅰ為K逆,曲線Ⅱ?yàn)镵正B.T2時(shí),A點(diǎn)正>逆C.T1時(shí),CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為40%D.其他條件不變,在原平衡基礎(chǔ)上再充入2molCO2和1molH2,達(dá)新平衡時(shí)CO2轉(zhuǎn)化率將減小平衡常數(shù)的應(yīng)用①判斷、比較可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度一般來說,一定溫度下的一個(gè)具體的可逆反應(yīng):K值正反應(yīng)進(jìn)行的程度平衡時(shí)生成物濃度平衡時(shí)反應(yīng)物濃度反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越大越大越大越小越高越小越小越小越大越低②判斷正在進(jìn)行的可逆反應(yīng)的方向以及反應(yīng)是否達(dá)到平衡對于可逆反應(yīng):mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),若濃度商Qc=eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB),則將濃度商和平衡常數(shù)作比較可得可逆反應(yīng)所處的狀態(tài).③判斷可逆反應(yīng)的反應(yīng)熱【變式7-1】(2023上·河南焦作)在可逆反應(yīng)2SO2(g)+O2?2SO3(g)的平衡狀態(tài)下,保持恒溫恒容向容器中加入一定量的O2,下列說法正確的是(K為平衡常數(shù),Qc為濃度商)A.Qc不變,K變大,O2轉(zhuǎn)化率增大 B.Qc不變,K變大,SO2轉(zhuǎn)化率增大C.Qc變小,K不變,O2轉(zhuǎn)化率減小 D.Qc增大,K不變,SO2轉(zhuǎn)化率增大【變式7-2】(2023上·山西大同·高三統(tǒng)考期末)減少排放并實(shí)現(xiàn)的有效轉(zhuǎn)化是科研的熱點(diǎn).以下幾種為常見的利用方法,回答下列問題:I.利用干重整反應(yīng)不僅可以對天然氣資源綜合利用,還可以緩解溫室效應(yīng)對環(huán)境的影響.該反應(yīng)一般認(rèn)為通過如下步驟來實(shí)現(xiàn):反應(yīng)iii:主反應(yīng)反應(yīng)iv:副反應(yīng)反應(yīng)iii、iv的平衡常數(shù)的隨的變化曲線如圖所示:由圖可知,代表反應(yīng)iii的曲線是(填"”或"”),原因是;升高溫度,反應(yīng)iv的平衡常數(shù)(填"增大”"減小”或"不變”).【考向八】化學(xué)平衡常數(shù)與速率常數(shù)、轉(zhuǎn)化率之間計(jì)算【典例8】(2023上·云南曲靖·高三曲靖一中???以節(jié)能減排為基礎(chǔ)的低碳經(jīng)濟(jì)已成為實(shí)現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的重要課題,"減排”的關(guān)鍵是減少CO2排放,而"減排”的重要手段是合理利用CO2.回答下列問題:(2)由CO2合成二甲醚的反應(yīng)原理為:2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g)
<0.在恒容密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng),某壓強(qiáng)下起始時(shí)按照不同氫碳比投料(如圖中曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),測得CO2平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如下圖所示.在1L恒容密閉容器中按曲線Ⅲ的起始?xì)涮急韧读?充入4molH2和2molCO2,達(dá)到平衡.已知該反應(yīng)速率v=v正-v逆=k正·c2(CO2)·c6(H2)-k逆·c(CH3OCH3)·c3(H2O),k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù),只與溫度有關(guān).a點(diǎn)處=(填數(shù)值,保留兩位小數(shù));a、b、c處lgk正-lgk逆的大小關(guān)系為(用a、b、c表示).1.三種平衡常數(shù)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)(1)濃度平衡常數(shù):Kc=①平衡量必須為平衡時(shí)的濃度②等體反應(yīng):可以用平衡時(shí)的物質(zhì)的量代替平衡時(shí)的濃度③恒壓條件下:先計(jì)算平衡體積,再算平衡常數(shù)(2)壓強(qiáng)平衡常數(shù):Kp=①平衡量為平衡時(shí)的濃度、物質(zhì)的量、體積等均可②分壓Pi=P總×xi=P總×=(P1+P2+P3+…)×③恒容條件下:先計(jì)算平衡總壓,再算平衡常數(shù)或直接根據(jù)分壓計(jì)算(3)物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)平衡常數(shù):Kx=①平衡量為平衡時(shí)的濃度、物質(zhì)的量、體積等均可②物質(zhì)的量分?jǐn)?shù):xi=2.常用計(jì)算公式(1)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率:=×100%(2)某組分的百分含量:含量=×100%①常見量:體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)②關(guān)系式:體積分?jǐn)?shù)=物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)3.速率常數(shù)和平衡常數(shù)的關(guān)系基元反應(yīng):aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)速率方程(1)抽象化速率方程:籠統(tǒng)的正逆反應(yīng)速率①v正=k正·ca(A)·cb(B)、v逆=k逆·cc(C)·cd(D)②v正=k正·pa(A)·pb(B)、v逆=k逆·pc(C)·pd(D)③v正=k正·xa(A)·xb(B)、v逆=k逆·xc(C)·xd(D)(2)具體化速率方程:以具體物質(zhì)表示的正逆反應(yīng)速率①vA正=k正·ca(A)·cb(B)、vC逆=k逆·cc(C)·cd(D)②vA正=k正·pa(A)·pb(B)、vC逆=k逆·pc(C)·pd(D)③vA正=k正·xa(A)·xb(B)、vC逆=k逆·xc(C)·xd(D)4.速率常數(shù)和平衡常數(shù)(1)抽象化:平衡條件v正=v逆,①=Kc;②=Kp;③=Kx(2)具體化:平衡條件=,①=Kc;②=Kp;③=Kx(3)升溫對k正、k逆的影響①放熱反應(yīng):K值減小;k正值增大,k逆值增大,k逆變化更大②吸熱反應(yīng):K值增大;k正值增大,k逆值增大,k正變化更大【變式8-1】(2023上·福建福州·高三福建省福州高級中學(xué)???在機(jī)動車發(fā)動機(jī)中,燃料燃燒產(chǎn)生的高溫會使空氣中的氮?dú)夂脱鯕夥磻?yīng),生成氮氧化物,某些硝酸鹽分解,也會產(chǎn)生氮氧化物,已知如下反應(yīng):①
②
實(shí)驗(yàn)測得,,為速率常數(shù)且只受溫度影響.則化學(xué)平衡常數(shù)K與速率常數(shù)的數(shù)學(xué)關(guān)系是.若將容器的溫度改變?yōu)闀r(shí),其,則(填">”"<”或"=”).【變式8-2】(2023上·云南)亞硝酰氯(ClNO)是有機(jī)合成中的重要試劑,可由NO與Cl2在通常條件下反應(yīng)得到,化學(xué)方程式為2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g).(1)已知亞硝酰氯的結(jié)構(gòu)為Cl-N=O,幾種化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表:化學(xué)鍵N≡O(shè)Cl-ClCl-NN=O鍵能/(kJ/mol)630243a607則2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)的ΔH=kJ/mol.(用含a的代數(shù)式表示)(2)反應(yīng)Cl2(g)+2NO(g)2ClNO(g)的速率方程式可表示為v正=k正·c(Cl2)c(NO),v逆=k逆·c2(ClNO),其中k正、k逆代表正、逆反應(yīng)的速率常數(shù),其與溫度、催化劑等有關(guān),與濃度無關(guān).已知:pk=-lgk.如圖所示有2條直線分別代表pk正、pk逆與的關(guān)系,若該反應(yīng)為放熱反應(yīng),其中代表pk正與關(guān)系的直線是(填字母),理由是.1.(2023·江蘇卷)金屬硫化物()催化反應(yīng),既可以除去天然氣中的,又可以獲得.下列說法正確的是A.該反應(yīng)的B.該反應(yīng)的平衡常數(shù)C.題圖所示的反應(yīng)機(jī)理中,步驟Ⅰ可理解為中帶部分負(fù)電荷的S與催化劑中的M之間發(fā)生作用D.該反應(yīng)中每消耗,轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目約為2.(2023·湖南卷)向一恒容密閉容器中加入和一定量的,發(fā)生反應(yīng):.的平衡轉(zhuǎn)化率按不同投料比隨溫度的變化曲線如圖所示.下列說法錯(cuò)誤的是
A.B.反應(yīng)速率:C.點(diǎn)a、b、c對應(yīng)的平衡常數(shù):D.反應(yīng)溫度為,當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)3.(2022·天津卷)向恒溫恒容密閉容器中通入2mol和1mol,反應(yīng)達(dá)到平衡后,再通入一定量,達(dá)到新平衡時(shí),下列有關(guān)判斷錯(cuò)誤的是A.的平衡濃度增大 B.反應(yīng)平衡常數(shù)增大C.正向反應(yīng)速率增大 D.的轉(zhuǎn)化總量增大4.(2022·江蘇卷)用尿素水解生成的催化還原,是柴油機(jī)車輛尾氣凈化的主要方法.反應(yīng)為,下列說法正確的是A.上述反應(yīng)B.上述反應(yīng)平衡常數(shù)C.上述反應(yīng)中消耗,轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為D.實(shí)際應(yīng)用中,加入尿素的量越多,柴油機(jī)車輛排放的尾氣對空氣污染程度越小5.(2022·海南卷)某溫度下,反應(yīng)CH2=CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)在密閉容器中達(dá)到平衡,下列說法正確的是A.增大壓強(qiáng),,平衡常數(shù)增大B.加入催化劑,平衡時(shí)的濃度增大C.恒容下,充入一定量的,平衡向正反應(yīng)方向移動D.恒容下,充入一定量的,的平衡轉(zhuǎn)化率增大6.(2021·海南卷)制備水煤氣的反應(yīng)
,下列說法正確的是A.該反應(yīng)B.升高溫度,反應(yīng)速率增大C.恒溫下,增大總壓,H2O(g)的平衡轉(zhuǎn)化率不變D.恒溫恒壓下,加入催化劑,平衡常數(shù)增大7.(2020·海南卷)NO與CO是燃油汽車尾氣中的兩種有害氣體,常溫常壓下它們之間的反應(yīng):CO(g)+NO(g)=CO2(g)+N2(g)
ΔH=-374.3kJ·mol-1K=2.5×1060,反應(yīng)速率較小.有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是A.K很大,NO與CO在排入大氣之前就已反應(yīng)完全B.增大壓強(qiáng),平衡將向右移動,K>2.5×1060C.升高溫度,既增大反應(yīng)速率又增大KD.選用適宜催化劑可達(dá)到尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)8.(2022·湖南卷)向體積均為1L的兩恒容容器中分別充入和發(fā)生反應(yīng):,其中甲為絕熱過程,乙為恒溫過程,兩反應(yīng)體系的壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化曲線如圖所示.下列說法正確的是A. B.氣體的總物質(zhì)的量:C.a(chǎn)點(diǎn)平衡常數(shù): D.反應(yīng)速率:1.(2023·北京豐臺·統(tǒng)考一模)下列三個(gè)化學(xué)反應(yīng)焓變、平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系分別如下表所示.下列說法正確的是化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)溫度973K1173K①
1.472.15②
2.381.67③
abA.1173K時(shí),反應(yīng)①起始,平衡時(shí)約為0.4B.反應(yīng)②是吸熱反應(yīng),C.反應(yīng)③達(dá)平衡后,升高溫度或縮小反應(yīng)容器的容積平衡逆向移動D.相同溫度下,;2.O3也是一種很好的消毒劑,具有高效、潔凈、方便、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn).O3可溶于水,在水中易分解,產(chǎn)生的[O]為游離氧原子,有很強(qiáng)的殺菌消毒能力.常溫常壓下發(fā)生反應(yīng)如下:反應(yīng)①O3O2+[O]
ΔH1>0,平衡常數(shù)為K1反應(yīng)②[O]+O32O2
ΔH2<0,平衡常數(shù)為K2總反應(yīng):2O33O2
ΔH<0,平衡常數(shù)為K下列敘述正確的是A.壓強(qiáng)增大,K2減小 B.總反應(yīng)中當(dāng)2v正(O2)=3v逆(O3)時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡C.[O]為催化劑 D.K=K1+K23.T℃時(shí),在一固定容積的密閉容器中發(fā)生反應(yīng):,按照不同配比充入A、B,達(dá)到平衡時(shí)容器中A、B濃度變化如圖中曲線(實(shí)線)所示,下列判斷正確的是A.T℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)值為4 B.c點(diǎn)沒有達(dá)到平衡,此時(shí)反應(yīng)向逆向進(jìn)
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