高中化學(xué)專題訓(xùn)練【化學(xué)平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率的計算化工生產(chǎn)適宜條件的選擇】

化學(xué)平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率的計算

化工生產(chǎn)適宜條件的選擇

題組一：化學(xué)平衡常數(shù)

（建議用時：20分鐘）

1.對于反應(yīng)C(s)+H2(3(g)=CO(g)+H2(g)AH>0,下列有關(guān)說法正確的是

c(CO)-c(H2)

A.平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

c(C)-c(H20)

B.恒溫條件下壓縮容器的體積，平衡逆向移動，平衡常數(shù)K減小

C.升高體系溫度，平衡常數(shù)K減小

D.恒溫恒壓條件下，通入氨氣，平衡正向移動，平衡常數(shù)K不發(fā)生變化

【解析】選Do固態(tài)物質(zhì)濃度為“常數(shù)”，視為“1”，不需寫入平衡常數(shù)表達(dá)式，

A項錯誤；增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動，K不變，B項錯誤；升溫，該反應(yīng)正向進(jìn)

行，K增大，C項錯誤；恒壓條件下，通入氨氣，平衡向氣體體積增大的方向移

動，即平衡正向移動，K只與溫度有關(guān)，溫度不變，K不發(fā)生變化，D項正確。

2.大氣固氮（閃電時N2轉(zhuǎn)化為NO）和工業(yè)固氮（合成氨）是固氮的重要形式，下

表列舉了不同溫度下大氣固氮和工業(yè)固氮的部分K值：

項目N2+O2TNON2+3H2-2NH3

溫度25℃2000℃25℃400℃

K3.84X10310.15xlO81.88X104

下列說法正確的是（）

A.常溫時工業(yè)固氮的轉(zhuǎn)化率較高，因此工業(yè)固氮應(yīng)選擇常溫下進(jìn)行

B.人類可以通過大規(guī)模模擬大氣固氮利用氮資源

C.大氣固氮與工業(yè)固氮的K值受溫度和壓強(qiáng)等的影響較大

D.大氣固氮是吸熱反應(yīng)，工業(yè)固氮是放熱反應(yīng)

【解析】選Do僅從平衡角度分析，常溫下工業(yè)固氮能夠獲得更高的平衡轉(zhuǎn)化

率，但是常溫下工業(yè)固氮反應(yīng)速率太低，所以工業(yè)固氮往往在高溫、高壓和催

化劑的條件下進(jìn)行，A項錯誤；分析表格中不同溫度下的平衡常數(shù)可知，大氣

固氮反應(yīng)的平衡常數(shù)很小，難以獲得較高的轉(zhuǎn)化率，因此不適合實(shí)現(xiàn)大規(guī)模固

氮,B項錯誤；平衡常數(shù)是只和溫度有關(guān)的常數(shù),C項錯誤；對于大氣固氮反應(yīng),

溫度越高，K越大，所以為吸熱反應(yīng)；對于工業(yè)固氮反應(yīng)，溫度越高，K越小，

所以為放熱反應(yīng)，D項正確。

3.在恒容密閉容器中，由CO合成甲醇：CO(g)+2H2(g)=CH3(DH(g),在其

他條件不變的情況下研究溫度對反應(yīng)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示，下列說法正

確的是()

c(CH3OH)

A.平衡常數(shù)K二

c(CO)-c(H2)

B.該反應(yīng)在Ti時的平衡常數(shù)比八時的小

C.CO合成甲醇的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

D.處于A點(diǎn)的反應(yīng)體系從Ti變到T2,達(dá)到平衡時—1增大

【解析】選D。A項，因該反應(yīng)中氫氣前的系數(shù)為2，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)的表

c(CH30H)

達(dá)式為K=,錯誤；B項，由圖像可知，反應(yīng)從72到Ty時，

c(CO)-c2(Ho)

甲醇的物質(zhì)的量增大根據(jù)平衡常數(shù)的計算式可知T.時的平衡常數(shù)比K時的大,

錯誤；C項，由圖像可知在八溫度下反應(yīng)先達(dá)到平衡，反應(yīng)速率較?快，則有

T2>TI,從圖像的縱坐標(biāo)分析可得溫度降低，平衡向正反應(yīng)方向移動，則正反應(yīng)

為放熱反應(yīng)，錯誤；D項，處于A點(diǎn)的反應(yīng)體系從Ti變到八的過程中，平衡向

c(H)

逆反應(yīng)方向移動，則C(H2)增大,而C(CH30H)減小，達(dá)到平衡時2應(yīng)

該增大，正確。

4.臭氧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)。臭氧可溶

于水，在水中易分解，產(chǎn)生的9］為游離氧原子，有很強(qiáng)的殺菌消毒能力。常溫

常壓下發(fā)生如下反應(yīng)①：03=。2+［O］AH>0平衡常數(shù)為Ka,反應(yīng)②：［0］

+03—-202<0平衡常數(shù)為總反應(yīng)：203——302△“<()平衡常數(shù)

為Ko下列說法錯誤的是()

A.降低溫度IK減小

B.K=KaKb

C.適當(dāng)升溫，可提高消毒效率

D.壓強(qiáng)增大，Kb不變

【解析】選Ao由于總反應(yīng)AH<0,為放熱反應(yīng)，降低溫度，放熱反應(yīng)的K增

大，故A錯誤；總反應(yīng)=反應(yīng)①+反應(yīng)②，K=KaKb,故B正確；反應(yīng)①A">

0,為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)②0為放熱反應(yīng)，適當(dāng)升溫，反應(yīng)①正移，反應(yīng)②逆

移，則［0］含量增加，可提高消毒效率，故C正確；平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，故

D正確。

教師,

專用【加固訓(xùn)練】

在3種不同條件下分別向容積為2L的恒容密閉容器中充入2molA和1molB,

1

發(fā)生反應(yīng)：2A(g)+B(g)=2D(g)AH=2kLmol-o相關(guān)條件和數(shù)據(jù)見表：

實(shí)驗(yàn)編號實(shí)驗(yàn)I實(shí)驗(yàn)口實(shí)驗(yàn)m

反應(yīng)溫度/℃700700750

達(dá)平衡時間/min40530

八(D)平衡/mol1.51.51

化學(xué)平衡常數(shù)Ki感K3

下列說法正確的是()

A.氏>&=Ki

B.實(shí)驗(yàn)n可能是增大了壓強(qiáng)

Q

C.實(shí)驗(yàn)ni達(dá)平衡后容器內(nèi)的壓強(qiáng)是實(shí)驗(yàn)I的卡倍

D.實(shí)驗(yàn)DI達(dá)平衡后,恒溫下再向容器中通入1molA和1molD,平衡不移動

【解析】選D。A項，反應(yīng)為2A(g)+B(g)—i2D(g),比較實(shí)驗(yàn)I和IH,溫度

升高，平衡時D的量減少，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)放熱，,

則K3<K1,溫度相同，平衡常數(shù)相同，則K1=&,故平衡常數(shù)的關(guān)系為K3〈K2

=K,錯誤；B項，實(shí)驗(yàn)II達(dá)到平衡的時間很短，與實(shí)驗(yàn)I溫度相同，平衡時各

組分的量也相同，若增大壓強(qiáng)，平衡正向移動，各組分的量不可能相同，可判

斷實(shí)驗(yàn)口使用了催化劑，不可能增大了壓強(qiáng)，錯誤；C項，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方

程pv=nRT,反應(yīng)起始時向容器中充入2molA和1molB,實(shí)驗(yàn)ID達(dá)平衡時，

〃(D)=1mol,列三段式,則平衡時?(A)=1mol、”(B)=0.5mol,實(shí)驗(yàn)I達(dá)平衡

時，〃(D)=1.5mol,列三段式,〃(A)=0.5mol、"(B)=0.25mol,則實(shí)驗(yàn)HI達(dá)平

衡后容器內(nèi)的壓強(qiáng)與實(shí)驗(yàn)I達(dá)平衡后容器內(nèi)的壓強(qiáng)之比為點(diǎn)=

(1+0.5+1)x(750+273.15)9

(0.5+0.25+1.5)x(700+273.15)句。，錯誤；D項，實(shí)驗(yàn)ID中，原平衡的

c2(D)o52

化學(xué)平衡常數(shù)為=符七=4,溫度不變，則平衡常數(shù)

c2(A)-c(B)°-5，0-25

不變，實(shí)驗(yàn)ID達(dá)平衡后，恒溫下再向容器中通入1molA和1molD,則此時容

器中c(A)=1mol-L-1、c(B)=0.25mol-L-1c(D)=1mol-L-1,此時濃度商Q=

c2(D)

…、…、=4=長,則平衡不發(fā)生移動，正確。

c2(A)-c(B)

5.已知化學(xué)反應(yīng)①：Fe(s)+CO2(g)^FeO(s)+CO(g),其平衡常數(shù)為Ki；化學(xué)反

應(yīng)②：Fe⑸+H2O(g)=FeO(s)+H2(g),其平衡常數(shù)為K2o在溫度973K和1

173K情況下，Ki、長的值分別如表所示：

溫度973K1173K

Ki1.472.15

K22.331.67

⑴通過表格中的數(shù)值可以推斷：反應(yīng)①是___________(填“吸熱”或“放熱”)反

應(yīng)。

⑵現(xiàn)有反應(yīng)③：CO2(g)+H2(g)=C0(g)+H20(g),請你寫出該反應(yīng)的平衡常

數(shù)K的數(shù)學(xué)表達(dá)式：K3=。

⑶根據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K、&與K3之間的關(guān)系式為o

根據(jù)此關(guān)系式及表中數(shù)據(jù)，也能推斷出反應(yīng)③是___________________(填“吸

熱”或“放熱”)反應(yīng)。

【解析】⑴由表中數(shù)據(jù)可知，溫度升高，①的平衡常數(shù)增大，說明平衡向正反

應(yīng)方向移動，則正反應(yīng)吸熱；⑵依據(jù)反應(yīng)C02(g)+H2(g)=C0(g)+H20(g),

根據(jù)平衡常數(shù)的概念，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的數(shù)學(xué)表達(dá)式：K3=

c(CO)-c(H20)

一、；⑶已知：①Fe(s)+8邈)=FeO(s)+CO(g)；②Fe(s)

C(H2)-c(CO2)

+H2o(g)—TFeO(s)+H2(g)；利用蓋斯定律將①-②可得：

c(CO)-c(H2O)c(CO)

③H2(g)+CO(g)nCO(g)+H2O?；則&=/口、i、

2c(H2)-c(CO2)c{CO2)

c(H2O)KiKi

X1-；依據(jù)圖表平衡常數(shù)數(shù)據(jù)分析，溫度升高吃增大，說明平衡

C(H2)次2K2

正向進(jìn)行，反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。

c(CO)-c(HO)

答案：⑴吸熱(2)2

c(H2)-c(CO2)

⑶K3二工吸熱

6.(1)溫度為Ti°C時，將等物質(zhì)的量的CO2和H2充入體積為1L的密閉容器中

1

發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)AH=-31.4kJ-mol-K=2

正、

實(shí)驗(yàn)測得：丫正二人正C(CO2)-C(H2)，丫逆二左逆c(HCOOH),kk逆為速率常數(shù)。

Ti℃時/左逆=(以k正表示)o

⑵當(dāng)溫度改變?yōu)門2°C時，左正=1.9左逆，則—℃時平衡壓強(qiáng)_______Ti℃時平

衡壓強(qiáng)(填“><”或“二"),理由是_________________O

【解析】(1)反應(yīng)CO2(g)+H2(g)=HCOOH(g)達(dá)到化學(xué)平衡時，有v正二v逆，

即左正C(CO2>

一k正

c(H2)=左逆c(HCOOH),所以——=

c(HCOOH)

正二逆，

=2,所以k2k即左逆二05k正。(2)當(dāng)溫度改變?yōu)門2

c(CO2)-c(H2)

c(HCOOH)kiE

時，上正二L9Z逆，則K=—；7=1=L9<2,說明平衡逆向移動，

c(CO2)-c(H2)媼

氣體的物質(zhì)的量增大，總壓強(qiáng)增大；該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，

平衡逆向移動，所以溫度r2>rlz溫度升高，總壓強(qiáng)增大。

答案：⑴0.5左正(2)>CO2(g)+H2(g)=HCOOH(g)為放熱反應(yīng),溫度升高，

平衡常數(shù)減小，平衡左移，氣體的物質(zhì)的量增加，總壓強(qiáng)增大；溫度升高，總

壓強(qiáng)增大

題組二：化學(xué)平衡的有關(guān)計算

(建議用時：20分鐘)

1.在恒溫、恒容條件下發(fā)生下列反應(yīng)：2X2O5(g)—14XO2(g)+O2(g)AH>0,

T℃下的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。下列說法錯誤的是()

t/s050100150

c(X2O5)/(mol[T)4.002.502.002.00

A.TC下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64；100s時X2O5的轉(zhuǎn)化率為50%

1

B.50s內(nèi)，X2O5的反應(yīng)速率為0.03molL-^s

C.已知TJC下反應(yīng)的平衡常數(shù)為K,7VC下反應(yīng)的平衡常數(shù)為&,若Ti>A,

則Ki>K2

D.若只將恒容改為恒壓，其他條件都不變，則達(dá)到新平衡時X2O5的轉(zhuǎn)化率和

平衡常數(shù)都不變

【解析】選Do由表中數(shù)據(jù)可知，100s時反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡時c(X2O5)

=2.00mol-L-1，則：

2X2O5(g)一-4XO2(g)+O2(g)

起始(mol-L」)4.0000

轉(zhuǎn)化(moLL-1)2.004.001.00

平衡(mol?L-1)2.004.001.00

c4(XO2)-c(O2)4004xl00

T又下反應(yīng)的平衡常數(shù)K='二—二64,1005時乂2。5

2'、

c(X2O5)2.00

2.00mol-L-1_

的轉(zhuǎn)化率為-----------xl00%=50%,故A正確；50s內(nèi)，X2O5物質(zhì)的量濃

4.00mol-L-1

1

度變化為(4.00-2.50)mol-L-1.5mol-L-，則50s內(nèi)X2O5的反應(yīng)速率為

1.5mol-L-1

---赤---=0.03mol-L-!-s-1,故B正確；因正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平

衡正向移動，平衡常數(shù)增大，若A>A,則Ki>氏，故C正確；在恒容條件下,

隨反應(yīng)進(jìn)行容器內(nèi)壓強(qiáng)增大，若只將恒容改為恒壓，其他條件都不變，等效為

在原平衡基礎(chǔ)上減小壓強(qiáng)，平衡正向移動，平衡時X2O5的轉(zhuǎn)化率增大，平衡常

數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變，故D錯誤。

1

2.25°C時，向40mL0.05mol-L-的FeCl3溶液中一次性加入10mL0.15mol-L

-1的KSCN溶液，發(fā)生反應(yīng)，混合溶液中c(Fe3+)與反應(yīng)時間⑺的變化如圖所示。

下列說法正確的是(

A.該反應(yīng)的離子方程式為Fe3++3SCN-=Fe(SCNR

B.E點(diǎn)對應(yīng)的坐標(biāo)為(0,0.05)

C.t4時向溶液中加入50mL0.1mol-L-^Cl溶液，平衡不移動

0.04-m

D.若該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，在25℃時平衡常數(shù)的數(shù)值為1------------------

mi3m-0.09)3

3+

【解析】選DoFe3+與SCN-反應(yīng)生成絡(luò)合物，不是沉淀，離子方程式為Fe

+3SCN-nFe(SCN)3,故A錯誤；E點(diǎn)為反應(yīng)起點(diǎn)，混合溶液體積為50mL,

1

0.04LxO.O5mol-L'1_

此時溶液中c(Fe3+)=--------005L----------=0-04mol-L-1，所以E點(diǎn)對應(yīng)的坐標(biāo)

為(0,0.04),故B錯誤；U時向溶液中加入50mL0.1mol-L-'KC1溶液,相當(dāng)于

稀釋溶液，平衡逆向移動，故C錯誤；由圖可知，平衡時Fe3+濃度為機(jī)moLL-

0.01LxO.15mol-L-1

1,則Fe(SCN)3的濃度為(0.04-m)mol-L-1，SCN-的濃度為-----訴工------

-3x(0.04-m)mol-L-1=(3m-0.09)mol-L'1,所以平衡常數(shù)K=

c[Fe(SCN)3]0.04-m

--------------------二--------------DTFfift

c(Fe3+)-c3(SCN')m(3m-0.09)3°

3.甲醛(CH30cH3)是一種重要的新型能源，用CO和在合成甲醛的有關(guān)反應(yīng)如

下：

①CO(g)+2H4g)=CH3(DH(g)

AHi=-99kJ-mol-1；

②2cH30H(g)一^CH30cH3(g)+H2O(g)

AHi=-24kJ-mol-1；

③CO(g)+H20(g)=CO2(g)+H2(g)

AH3=-41k>mol-1。

回答下列問題：

1

對于反應(yīng)：2CH3OH(g)-TCH30cH3(g)+H2O(g)AH2=-24kJ-mol-T℃

時，向體積不變的密閉容器中投入一定量CH30H氣體，氣體混合物中CH30cH3

的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)0(CH30cH3)與反應(yīng)時間方的關(guān)系如表所示：

〃min015304580100

0(CH30cH3)00.050.080.090.100.10

(1)30min時，CH30H的轉(zhuǎn)化率為；根據(jù)表中數(shù)據(jù)，T℃時，

該反應(yīng)的平衡常數(shù)為O

(2)上述反應(yīng)中反應(yīng)速率v=v正-v逆二左正q2(CH3OH)-左逆q(CH30cH3)g(壓0),

左正和左逆分別為正向、逆向反應(yīng)速率常數(shù),(P為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。計算15min時一

y逆

=(結(jié)果保留2位小數(shù))。

【解析】⑴30min時，CH30cH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.08,設(shè)開始投入的CH30H

為％mol,生成的H2O為ymol,則生成的CH30cH3為ymol,消耗的CH30H

為2ymol,則---------=0.08,CH3OH的轉(zhuǎn)化率為"xl00%=16%；T°C時,

x-2y+y+yx

設(shè)容器體積為VL,反應(yīng)達(dá)平衡時，抵0為zmol,生成的CH30cH3為zmol,

消耗的CHOH為2zmol,則----------=0.10,z=0.10x,平衡常數(shù)K=

3x-2z+z+z

721一,

-―-—--64。(2)由題后I可知達(dá)平衡時V正二丫逆，左正?，(CH3OH)=左

(%-2z)，

法(P(CH30cH3)-(P(H2O)1,

逆q(CH30cH3)q(H2。)，1=77—J——=K=互，15min時，

曦(p~(CH3OH)。什

生成的CH30cH3和H20的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)均為0.05，則CH30H的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)

v正正於(CH3OH)0.92

790.9,——=-----------------------------------------=-5.06

V逆k^-(p(CH3OCH3)-(P(H2O)64x0.05x0.05o

答案：(1)16%白⑵5.06

4.含氮化合物對環(huán)境、生產(chǎn)和人類生命活動等具有很大的影響。請按要求回答

下列問題。

(1)工業(yè)上利用氨氣生產(chǎn)氫氟酸(HCN)的反應(yīng)為

CH4(g)+NH3(g)^^HCN(g)+3H2(g)AH>0

在一定溫度下,向2L密閉容器中加入nmolCH4和2molNH3,平衡時NH3體

積分?jǐn)?shù)隨n變化的關(guān)系如圖1所示。

024w(CH4)/mol

圖1

a點(diǎn)時，CH4的轉(zhuǎn)化率為%；平衡常數(shù)：

K(a)K(b)(填“>”“二”或“<”)。

(2)肌肉中的肌紅蛋白(Mb)與Ch結(jié)合生成MbO2,其反應(yīng)原理可表示為Mb(aq)

_c(MbO2)

+O2(g)—TMbCh(aq)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示為K==77^——。在

37°C條件下達(dá)到平衡時，測得肌紅蛋白的結(jié)合度(㈤與p(O2)的關(guān)系如圖2所示［a

生成的c(MbO2)

=EMA,—7^—X100%］。研究表明正反應(yīng)速率丫正二七正.c(Mb)N(C)2),逆反

初始的c(Mb)

應(yīng)速率v逆二k逆.c(MbC)2)(其中k正和k逆分別表示正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率常數(shù))。

p(O2)/kPa

圖2

①試寫出平衡常數(shù)K與速率常數(shù)k正、k逆之間的關(guān)系式為K=

(用含有k正、k逆的式了表ZF)o

②試求出圖2中c點(diǎn)時，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=kPa「。已

知左逆二60s-1,則速率常數(shù)左正=s''kPa'I

【解析】⑴假設(shè)反應(yīng)消耗CH4物質(zhì)的量為工

對于反應(yīng)：

CH4(g)+NH3(g)一-HCN(g)+3H2(g)

開始/mol2200

轉(zhuǎn)化/molXXx3x

平衡/mol2-x2-xx3x

2-x

根據(jù)圖像可知在平衡時氨氣的體積分?jǐn)?shù)是30%，可得xl00%=30%，解得

4+2%

%=0.5,則a點(diǎn)時，CH4的轉(zhuǎn)化率為空胃X100%=25%；由于溫度不變，所以

無論是在線上任何一點(diǎn)，化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)都不變，因此K(a)=K(b).

(2)①可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，v正二y逆,由于v正二kiE-c(Mb)-p(O2)，丫逆=左

kiEc(MbOz)_

逆?c(MbO2)'所以k正WMbWQE逆?c(MbO2)'-=002)'而

c(MbO?)k正

反應(yīng)Mb(aq)+C)2(g)—iMbC)2(aq)的平衡常數(shù)K=、/二、二1。②c

c(Mb)?〃(Ch)媼

點(diǎn)時，p(02)=4.50kPa，肌紅蛋白的結(jié)合度a=90%,代入平衡常數(shù)表達(dá)式中可

c(MbO2)_______0.9

得K二——----------kPa-i=2kPa-1；K=——，貝U左正

c(Mb)-/?(O2)-4.50x(1-0.9)

=KZ逆=2kPa一儀60st=120s-^kPa^o

答案：⑴25=(2)(1)-②2120

媼

題組三：分壓平衡常數(shù)

(建議用時：20分鐘)

1.一定量的CO2與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中反應(yīng)：C(s)+CO2(g)

-2CO(g)。平衡時，體系中氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示。已知：氣

體分壓S分);氣體總壓⑦總)x體積分?jǐn)?shù)。下列說法正確的是()

100.093,096°

8

OS..0

6,.0

4。0

02..O0

10.7

0.6

4455506507800925溫度/t

A.550°C時，若充入惰性氣體，v正、v逆均減小，平衡不移動

B.650℃時，反應(yīng)達(dá)平衡后CO2的轉(zhuǎn)化率為25.0%

C.T°C時，若充入等體積的CO2和CO,平衡向逆反應(yīng)方向移動

D.925°C時，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)區(qū)=24的總

【解析】選風(fēng)550°C時，若充入惰性氣體，v正、v逆均減小，由于保持了壓強(qiáng)

不變，相當(dāng)于擴(kuò)大了體積，平衡正向移動，A項錯誤。根據(jù)圖示可知，在650℃

時，CO的體積分?jǐn)?shù)為40.0%,根據(jù)反應(yīng)方程式：C(s)+CO2(g)02CO(g),設(shè)

開始加入1molCO2,反應(yīng)掉了％molCO2，則有

C(s)+CO2(g)=2C0(g)

始態(tài)/mol10

變化/molX2x

平衡/mol1-X2x

因此有G、1。。％=4。。％解得i.25則C6的平衡轉(zhuǎn)化率為嚕祟

X100%=25.0%,B項正確。由題圖可知，T°C時，CO與CCh的體積分?jǐn)?shù)相等,

在等壓下充入等體積的CO和CO2,對原平衡無影響，平衡不移動，C項錯誤。

p2(CO)(96.0%〃總)2

925°C時,CO的體積分?jǐn)?shù)為96.0%故Kp=^--------=--------------------=23.0仞

p(CO2)4.0%夕總

總，D項錯誤。

2.汽車尾氣是造成霧霾天氣的重要原因之一，尾氣中的主要污染物為CxHy、

NO、CO、SCh及固體顆粒物等?；钚蕴靠捎糜谔幚砥囄矚庵械腘O,在1L

恒容密閉容器中加入0.1000molNO和2.030mol固體活性炭，生成A、B兩種

氣體，在不同溫度下測得平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量以及容器內(nèi)壓強(qiáng)如下表:

溫度活性炭/molNO/molA/molB/molp/MPa

200℃2.0000.04000.03000.03003.93

335℃2.0050.05000.02500.0250P

根據(jù)上表數(shù)據(jù)，寫出容器中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：，判斷p(填

或"二,,)3§3MPa。計算反應(yīng)體系在200°C時的平衡常數(shù)Kp=

(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓二總壓x體積分?jǐn)?shù))。

【解析】1L恒容密閉容器中加入0.1000molNO和2.030mol固體活性炭，生成

A、B兩種氣體，從不同溫度下測得平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量以及容器內(nèi)壓

強(qiáng)數(shù)據(jù)可以看出：

A?(C):AH(NO):An(A):An(B)=1:2:1:1,所以可以推斷出生成的A、B兩種

氣體分別為N2和CO2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為C+2NO=N2+CO2e升高溫度,

壓強(qiáng)增大，所以p>3.93MPae該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp」—――,容

/?-(NO)

器的體積為1L,平衡分壓之比等于平衡濃度之比，代入表中數(shù)據(jù)計算得Kp=

9

160

9

答案：C+2NO^^N2+CO2>記

3.甲醇是一種用途非常廣泛的基礎(chǔ)化工原料，可通過下列反應(yīng)合成：

I.CO(g)+2H2(g)^^CH3OH(g)NH\

n.CO2(g)+3H2(g)^^CH3OH(g)+H2O(g)AH2

m.CO(g)+H2O(g)=CCh(g)+H2(g)AH3

回答下列問題：

⑴反應(yīng)(I)的AS(填“>”或“<")0,AHi=(用A%、表示)。

⑵上述反應(yīng)的平衡常數(shù)的自然對數(shù)值lnKp(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù))與溫度

的關(guān)系如圖甲所示

圖乙

①反應(yīng)(H)的AH(填“>”或“<")0。

②480K時，lnKp(I)+InKp(H)+InKp(IH)=0

③某溫度下，向某恒容密閉容器中充入0.1molCO和0.2molH2發(fā)生反應(yīng)(I),

達(dá)到平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率為90%,若平衡時總壓強(qiáng)為5MPa，則KP=

(%為以分壓表示的平衡常數(shù)，分壓二總壓x物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

?(H2)

(3)若用CO和CO2混合氣體合成甲醇，起始時均控制F------r=2.60,

CO的平衡轉(zhuǎn)化率X(CO)與溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系如圖乙所示。下列說法正確的是

(填字母)。

A.pi<p2<p3

B.升高溫度，反應(yīng)速率和X(CO)均減小

C.起始時若p2=7.2MPa,則H2的分壓為5.2MPa

?(H2)

D.其他條件不變，增大-,X(CO)增大

?(CO+CO2)

【解析】⑴反應(yīng)I反應(yīng)后氣體分子數(shù)減小，則AS<0；已知：n.CO2(g)+3H2(g)

=CH30H(g)+H2O(g)AH2,m.C0(g)+H20(g)C02(g)+H2(g)AH3,根據(jù)

蓋斯定律，由口+田可得C0(g)+2H2(g)—一CH30H(g)，則反應(yīng)I反應(yīng)熱AHi

=AH2+AH3；(2)①由圖可知，當(dāng)溫度升高時，InKp減小，則Kp減小，說明升高

溫度，平衡逆向移動，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此AH<0；

②由于反應(yīng)i可以通過反應(yīng)口和ni相加得到，所以《(I)=Kp(u).Kp(ni),所以

lnKp(I)=InKp(U)+InKp(HI),由圖可知，當(dāng)溫度為480K時，ln^p(I)=-4,

所以lnKp(I)+InKp(U)+InKp(IH)=-4-4=-8；③平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為

90%，則參與反應(yīng)的“(CO)=0.1molx90%=0.09mol,根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式可

知參與反應(yīng)的n(H2)=0.09molx2=0.18mol，反應(yīng)生成的n(CH3OH)=0.09mol；

則反應(yīng)達(dá)到平衡時〃(CO)=0.1mol-0.09mol=0.01mol、n(H2)=0.2mol-0.18

mol=0.02mol、n(CH3OH)=0.09mol；則平衡時CO產(chǎn)生的分壓p(CO)=

0.01mol

x5MPa=

0.01mol+0.02mol+0.09mol

卷MPa,H2產(chǎn)生的分壓p(H2)二

0.02mol

x5MPa=

0.01mol+0.02mol+0.09mol

杉MPa,CH3OH產(chǎn)生的分壓p(CH3OH)=

0.09mol

x5MPa=

0.01mol+0.02mol+0.09mol

45p(CH3OH)

MPa,因此該反應(yīng)用分壓表示的平衡常數(shù)Kp=…\"、=

12p(CO)x〃2(H2)

45

T^MPa

-7-------------布------=12.96(MPa)-2；(3)由于合成甲醇的反應(yīng)為氣體分子數(shù)

夜MPax(—MPa)2

減小的反應(yīng)，因此增大壓強(qiáng)，平衡正向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，因此相同溫度

下，轉(zhuǎn)化率越大，壓強(qiáng)越大，故P1>P2>P3,故A錯誤；升高溫度，反應(yīng)速率加

?(H2)

快，故B錯誤；由于=----------=2.60,因此可令?(H2)=2.60mol、”(CO

?(CO+CO2)

+CO2）=1.00mol,根據(jù)壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，可得等式2膽

P（總）

?(H2)艮1（七）

'即7.2MPa

?(H2+CO+CO2)

2.60mol

,解得p（H2）=5.2MPa,故C正確；其他條件不變時，增大

2.60mol+1.00mol

“(七)

，則相當(dāng)于增大C（H2）,平衡正向移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大,

n(CO+CO2)

故D正確。

答案：(1)<

(2)@<②-8③12.96(MPa)-2(3)CD

教師

專用【加固訓(xùn)練】

下圖為丙烷直接脫氫法中丙烷和丙烯的平衡體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系（圖中

45

的壓強(qiáng)分別為10Pa和10Pa）e（已知：丙烷脫氫制丙烯為強(qiáng)吸熱過程）

7o

6o

%

、5o

瞬

蟲o

還

處30

20

10

500510520530540550560570580

溫度汽

(1)104pa時,圖中表示丙烯的曲線是______(填“i”“訂”“「產(chǎn)或"2”).

（2）104Pa、500°C時，主反應(yīng)用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)a

=（已知：氣體分壓;氣體總壓x體積分?jǐn)?shù)）

【解析】⑴丙烷脫氫制丙烯為氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)

方向移動，丙烯的平衡體積分?jǐn)?shù)減小；該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度升高，平衡向

正反應(yīng)方向移動，故曲線i代表104Pa時丙烯的平衡體積分?jǐn)?shù)。（2）104Pa、500℃

時，丙烯的平衡體積分?jǐn)?shù)為33%,設(shè)起始丙烷為1mol,轉(zhuǎn)化率為％,由題意建

立如下三段式：

C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)

起(mol)100

變(mol)XXX

平(mol)1-XXX

則由丙烯的平衡體積分?jǐn)?shù)為33%可得，一匚=0.33，解得出0.5,丙烷、丙烯和

1+%

氫氣的分壓均為104Pax；，則用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)%

（104x1）x（104x1）

43

=----------------;-----------=10x--3.3><10O

104x-

答案：⑴i（2）3.3x103

題組四：化工生產(chǎn)適宜條件的選擇

（建議用時：20分鐘）

1.（2022.濟(jì)南模擬）下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方向的描述正確的是（）

A.某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，因此該反應(yīng)是嫡增反應(yīng)

B.知道了某過程有自發(fā)性之后，可預(yù)測反應(yīng)過程發(fā)生的快慢

C.CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）AH>0,該反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行與溫度無關(guān)

D.冰融化為水的過程中：AH<0,AS>0

【解析】選A。A"-TAS<0的反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，則某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，因

此該反應(yīng)是嫡增反應(yīng)，故A正確；自發(fā)反應(yīng)的反應(yīng)速率不一定大，知道了某過

程有自發(fā)性，不能說明該反應(yīng)一定發(fā)生，也不能說明該反應(yīng)速率快慢，故B錯

誤；由化學(xué)計量數(shù)可知AS>0,又A">0,則該反應(yīng)在高溫下才能自發(fā)進(jìn)行，

所以能否自發(fā)進(jìn)行與溫度有關(guān)，故C錯誤；同一物質(zhì)固態(tài)的能量小于液態(tài)，液

態(tài)的嫡大于固態(tài)，所以冰融化為水的過程中A">0,AS>0,故D錯誤。

2.“丁烯裂解法”是另一種重要的丙烯生產(chǎn)法，在生產(chǎn)過程中會有生成乙烯的副

反應(yīng)發(fā)生。反應(yīng)如下：

催化劑、

主反應(yīng)：3c4H8（g）-^4C3H6（g）；

催化劑、

副反應(yīng)：c4H8（g）2H4（g）。

測得上述兩反應(yīng)的平衡體系中,各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（?）隨溫度和壓強(qiáng)S）變化的

趨勢分別如圖甲和圖乙所示：

⑴平衡體系中的c3H6(g)和C2H4(g)的質(zhì)量比是工業(yè)生產(chǎn)C3H6(g)時選擇反應(yīng)條件

的重要依據(jù)之一，從產(chǎn)物的純度考慮，該數(shù)值越高越好，據(jù)圖甲和圖乙判斷，

反應(yīng)條件應(yīng)選擇(填序號)。

A.300°C、0.1MPaB.700°C、0.1MPa

C.300°C、0.5MPaD.700°C、0.5MPa

⑵有研究者結(jié)合圖甲數(shù)據(jù)并綜合考慮各種因素認(rèn)為450°C的反應(yīng)溫度比300℃

或700°C更合適，從反應(yīng)原理角度分析其理由可能是_______________

【解析】⑴由圖甲可知，300°C時C2H4(g)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)接近于0,而溫度升高，

C2H逸)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，故選擇300℃；由圖乙可知，壓強(qiáng)增大，C2H誕)的質(zhì)

量分?jǐn)?shù)減小，C3H6(g)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，故選0.5MPa,因此控制反應(yīng)條件為

300°C、0.5MPa0⑵溫度越低，反應(yīng)速率越慢，由圖甲可知，3000c時反應(yīng)速

率慢；溫度升高，C2H4(g)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，700°C的副反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率大于丁烯

轉(zhuǎn)化成丙烯的轉(zhuǎn)化率。而450℃時，C3H6(g)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)最大值，且C2H4(g)

的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10%左右，產(chǎn)物中C3H6(g)的含量較高，故450°C更合適。

答案：(1)C(2)300℃反應(yīng)速率慢，700°C副反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率大于丁烯轉(zhuǎn)化成丙烯

的轉(zhuǎn)化率

3.(能力拔高題)二氧化碳是一種寶貴的碳氧資源。以C02和NH3為原料合成尿

素是固定和利用CCh的成功范例。在尿素合成塔中的主要反應(yīng)可表示如下：

1

反應(yīng)I：2NH3(g)+CO2(g)^^NH2COONH4(S)AHI=-159.47kJ-mol-

1

反應(yīng)口：NH2COONH4(S)CO(NH2)2(S)+H2O(g)AH2=+72.49kJ-mol-

請回答下列問題：

⑴寫出CCh和NH3為原料生成尿素和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式：

,反應(yīng)H自發(fā)進(jìn)行的條件是_________________0

(2)CO2和NH3為原料合成尿素的反應(yīng)中影響CCh轉(zhuǎn)化率的因素很多，圖1為某

?(H2O)

特定條件下，不同水碳比，廠、和溫度影響CO2轉(zhuǎn)化率變化的趨勢曲線。

n(CO2)

CO2轉(zhuǎn)化率/%

75

70

65

170180190200溫度/(

圖1

下列說法不正確的是_______(填字母)。

A.溫度升高該反應(yīng)平衡常數(shù)逐漸減小，移走部分尿素平衡向正方向移動

B.當(dāng)溫度低于190°C,隨溫度升高CCh轉(zhuǎn)化率逐漸增大，其原因可能是溫度升

高平衡向正方向移動

C.當(dāng)溫度高于190°C后，隨溫度升高CCh轉(zhuǎn)化率逐漸減小，其原因可能是溫度

升高發(fā)生了副反應(yīng)

D.其他條件相同時，為提高CO2的轉(zhuǎn)化率，生產(chǎn)中可以采取的措施是提高水碳

比

(3)某研究小組為探究反應(yīng)I中影響c(CO2)的因素,在恒溫下將0.4molNH3和

0.2molCO2放入容積為2L的密閉容器中"1時達(dá)到平衡，其c(C02)隨時間才變

化趨勢曲線如圖2所示。則其逆反應(yīng)的平衡常數(shù)為o

c(CO2)/(molL')

【解析】⑴反應(yīng)I:2NH3(g)+CO2(g)^^NH2COONH4(S)NH\=-159.47

1

kJ-mol,反應(yīng)n:NH2COONH4(S)^^CO(NH2)2(S)+H2O(g)AH2=+72.49

1

kJ-mol-，由蓋斯定律反應(yīng)I+