2020年高考化学专题复习讲义《多重平衡和压强平衡常数》

1、平衡分压常数与多重平衡1. (2008?宁夏)将固体 NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：NH4I (s)? NH3 (g) +HI (g); 2HI (g) ? H2 (g) +I2 (g)达到平衡时，c (H2) =0.5mol?L 1, c(HI) =4mol?L 1,则此温度下反应 的平衡常数为()A. 9 B. 16 C. 20 D. 25反应的平衡常数k=c (NH3) ?c (HI), NH4I分解生成的HI为平衡时HI与分解的HI之 和，即为NH4I分解生成的NH3,由反应 可知分解的c (HI)为平衡时c (H2)的2倍， 求出为NH4I分解生成的NH3,代入反

2、应 的平衡常数k=c (NH3) ?c (HI)计算.解：平衡时c (HI) =4mol?L 1, HI分解生成的 H2的浓度为O.Smo"L1.NH4I分解生成的HI的浓度为4mol ?L 1+2 >0.5mol?L 1 =5mol ?L 1,所以NH4I分解生成的 ，、，一， 1NH3的侬度为5mol?L ,所以反应 的平衡常数 k=c (NH3) ?c (HI) =5mol?L 1>4moi?L 1=20mol2?L 2.故选C.2、密闭钢制容器中，NH4I固体在一定条件下首先发生分解反应， 该过程存在两 个平衡： NH4I (s) ? NH3 (g)+ HI (g

3、), 2HI (g) ? H2 (g) +I2 (g), 反应均达平衡时它们的压力平衡常数分别为 Ki与K2(1)当反应进行时，包容密闭体系中的变化情况是 Phi, p总(填 不变”、增大“或减小”(2)平衡时，若 p(NH3)= d, p(H2)= f,则 p(HI) =;(3)用Ki、K2表示NH3的平衡分压：p(NH3)=。(1)减小；增大(2) d-2f K1+2K1 ;'K2设平衡时的分压为 x,的分压为y,依题意有：NH4I (s) ? NH3 (g) + HI (g)2HI (g) ? H2 (g)平衡分压：因此： K1=x(x-2y)2x-2yx-2y+12 (g)yK

4、2=又式得:y(x-2y)=VK2,即 x-2y = y=将代入式得:xyK2K1 K2=K1 # y= 一1一 x将代入式得:K1 =x2 - 2K1K2 得 x = RK1+2K1VK2p(NH3)= 'K1+2K1jK23.在真空密闭容器内加入 a mol PH4I固体，在一定温度下发生如下反应PH4I (S) =PH3 (g) + HI (g)；4PH3 (g)P4(g)+ 6 H2 (g)；2HI (g) 1c1H2 (g) + I2 (g)以上三反应建立平衡后，测得 HI为b mol, 3气)为c mol, H2为d mol °求:平衡后，容器内 P4(气)和PH

5、3的物质的量(用代数式表示)：n(P4)= , n(PH3)=a, b, c三者的关系服从 a >(填含b, c的代数式)。平衡后，增大压强，容器内n(l2), n(PH4l)(增加、减少、不变)(1) (d-c)/6b+8c/3-2d/3(2) b+2c (3)减少 增力口由题知L(气)为c mol ,则HI分解生成的 H2为c mol, PH3分解生成的H2为d mol- c mol ,生成的 P4为(d-c)/6 mol , PH4I 分解生成的 HI、PH3均为 2c mol+b mol ,则 a >2c mol+b mol ,PH3在第个反应中消耗2(d-c)/3 ,则P

6、H剩下b+8c/3-2d/3 。增大压强，两个反应均逆向移动，第 个反应加压平衡不移动但由于前 2个反应均逆向移动，使其也逆向移动，即n(l2)减少、n(PH4l)增加。PH4I(S)PH3(g)+ HI (g)；4PH3(g)P4(g)+ 6H2(g)；2c +b 2c +b2(d-c)/3(d-c)/6 d - c2HI (g) 1=2 (g) + I2 (g)2cc mol c mol4 . (2014喻南)将BaO2放入密闭的真空容器中，反应 2BaO2 (s) ?2BaO (s) +O2 (g)达到平衡.保持温度不变，缩小容器体积，体系重新达到平衡，下列说法正确的是()A.平衡常数减

7、小 B. BaO量不变 C.氧气压强不变 D. BaO2量增加5 .2014新课标全国卷I 乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法生产或间接水合法生产。回答下列问题：(1)间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H),再水解生成乙醇。写出相应反应白化学方程式： 。(2)已知：甲醇的脱水反应_ _C.一12CH30H(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) AHi = -23.9 kJ mol甲醇制烯煌的反应_/ 12CH30H(g)=C 2H4(g) + 2H2O(g) AH2= 29.1 kJ mol-1 .rr.1乙醇的异构化反应C2H50H(g)=C

8、H 3OCH3(g)AH3= + 50.7 kJ mol则乙烯气相直接水合反应C2H4(g) + H2O(g)=C2H50H(g)的AH kJ mol1与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是 。(3)如图所示为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系其中n(H2O):n(C2H4)=1 ： 1。污染小、腐蚀性小等p (C2H5OH)p (C2H4)P ( H2O)20 M802802X7.85MPa=0.07(MPa)P1<P2<P3<P4反应分子数减少，相同温度下，压强升高200250300350 "丫列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp

9、 =(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压Xtl质的量分数)。图中压强(Pi、P2、P3、P4)的大小顺序为,理由是。气相直接水合法常采用的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290 C、压强6.9 MPa, n(H2O) : n(C2H4)=0.6 ： 1。乙烯的转化率为5%,若要进一步提高乙烯转化率， 除了可以适当改变反应温度和压强外，还可采取的措施有乙烯转化率提高将产物乙醇液化移去增加n(H 2O): n(C2H4)比解析(1)根据题中信息可写出由乙烯与浓硫酸间接水合法制乙醇的反应为C2H4 +H2SO4->C 2H5OSO3H 和 C2H5OSO3H + H2O->

10、C 2H5OH + H2SO4。(2)根据盖斯定律一一得:C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g) AH = -45.5 kJmo1。间接水合法中用到浓硫酸等强腐蚀性物质，与其相比直接水合法具有污染小、腐蚀性小等优点。(3)设起始时C2H4和H2O(g)的物质的量均为n,根据C2H4的转化率为20%,则平衡时C2H4、力0幻)和C2H5OH20%np的物质的量分别为 80%n、80%n和20%n,则 Kp=一p(。汨5。“，一 P p (C2H4) p (H2O)2n 20%n 80%np 2 2n-20%n.J802207>85Mp =0.07(MPa)1。增大压强，平衡将正向

11、移动，能提高C2H4的转化率，即压n (rO):强Pl V p2Vp3Vp4。为了使平衡正向移动，还可以将乙醇液化及时分离，或增大n (C2H4)之比等措施。6.(2015浙江理综，28)(15分)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：CH,CHKG 催化刑CH=CHt(g)-H2(g)(1)已知:化学键C HC CC CH H键能/(kJ mol-1)412348612436计算上述反应的 AH= kJ mol-1。(2)维持体系总压p恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢反应。 已知乙苯的平衡转化率为 则在该温度下反应的平衡常数 K=(用”等符号表示)。(3)工业上，通常在乙苯

12、蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1 : 9),控制反应温度600 C ,并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了 H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下：掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实 控制反应温度为 600 c的理由是(4)某研究机构用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺乙苯-二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。保持常压和原料气比例不变，与掺水蒸气工艺相比，在相同的生产效率下，可降低操 作温度；该工艺中还能够发生反应：CO2+H2 -CO+H2OCO2+C2CO。新工艺的特点有

13、(填编号)。CO2与出反应，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移不用高温水蒸气，可降低能量消耗有利于减少积炭有利于CO2资源利用6 .答案：(1)+124(2)(3)正反应方向气体分子数增加，加入水蒸气稀释，相当于起减压的效果600 C,乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降。高温还可能使催化剂失活，且能耗大(4)解析：(1)断裂反应物的化学键需要吸收的能量为：348 kJ +5 412 kJ=2 408 kJ,生成反应物的化学键需要放出的能量为:436 kJ+612 kJ+3X412 kJ=2 284 kJ,故该反应为吸热反应，吸收的热量 为:2 4

14、08 kJ-2 284 kJ=124 kJ,因此 AH=+124 kJ mol-1。(2)Q-lHE3 1T£2 Q-fH CH, +H2(g)始态:一00变化量平衡量将平衡时的各物质的平衡浓度代入K的表达式得K=;(3)在体积可变的容器中掺入水蒸气相当于把各反应物和产物稀释了，又由于该反应为气体体积增大的反应，因此相当于减小了压强，平衡右移，乙苯的平衡转化率增大；根据图示可知，在600 C乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性都是最 高的油于该反应为吸热反应，如果温度太低则反应速率较小，且平衡转化率太低；如果温度太 高，则苯乙烯的选择性降低。(4)该反应消耗 H2,故使乙苯

15、脱氢反应的化学平衡右移，正确；获得水蒸气需要消耗大量能源，正确；CO2与C(s)发生反应生成 CO(g),可以减少积炭，正确；两个反应都消耗 CO2, 正确。7.(2015四川理综，7)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)+CO2(g)= ,2CO(g),平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示：已知：气体分压(p上尸气体总压(P总)咻积分数。下列说法正确的是()A.550 C时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动B.650 C时,反应达平衡后 CO2的转化率为25.0%C.T C时，若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动D.925 C时

16、，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0p总答案旧解析：550 C时若充入惰性气体，由于是恒压反应，因此相当于扩大了体积，v正、v逆均减小，平衡 正向移动，A选项错误；根据图示可知，在650 C时,CO的体积分数为40%,根据反应方程式:C(s)+CO 2(g)“ 、2CO(g)。设开始加入 1 mol CO2,反应掉了 x mol,则有：C(s)+CO2(g)',2CO(g)始态：1 mol0变化：x mol2x mol平衡：(1-x) mol2x mol因此有:X100%=40%,解得x=0.25,故B项正确；由图可知T C达到平衡时 CO和CO2的体积分数相等，则

17、T C时充入等体积的 CO2和 . 总CO时平衡不移动，C项错误；925 C时,CO的体积分数为 96%,故Kp= =23.04p总&D项错误。8.2016全国卷出煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气，采用NaClO 2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝，回答下列问题：(1)NaClO2的化学名称为。(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度为 323 K, NaClO2溶液浓度为5X 10 3mol - L 1 o反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。增加压强，NO的转化率.(填离于so2SO2NO3c/(mol L-)-48.35X 1

18、0-66.87 X 10-41.5X 10离于NO 2一Clc/(mol L-)-51.2 X 10一33.4 X 10写出 NaClO 2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式“提高” “不变”或“降低”随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐(填“增大” “不变”或“减小”)。由实验结果可知，脱硫反应速率 脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原 因是除了 SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是 。在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压Pc如图0-0所示。图0-0由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均(填“增大” “不变”或“减小”反应Cl

19、O 2 + 2SO2(4)如果采用NaClO、从化学平衡-2 4OSCa(ClO) 2 替代原理分析的平衡常数K表达式为。NaClOz,也能得到较好的烟气脱硫效果。,Ca(ClO) 2相比 NaClO 具有的优点是已知下列反应：SO2(g) + 20H (aq)=so3 (aq) + H2O。)AHi22ClO (aq)+S03 (aq)=S04 (aq)+Cl (aq) AH2CaS04(s)=Ca2+(aq)+ S04 (aq) AH3则反应 SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO (aq)+20H (aq)=CaS04(s) + H2O。)+ Cl (aq)的 AH =27. (1)亚氯

20、酸钠(2) 4N0 + 3ClO 2 + 40H =4N03 + 2H2O+ 3Cl 提高减小大于 NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高减小c2 (S04 ) c (Cl )2c2 (S02 ) c (ClO2)形成CaS04沉淀，促使平衡向产物方向移动，S02的转化率提高AHi+ AH2- AH3解析(1)NaClO 2中Cl为+ 3价，其酸根对应含氧酸 HClO2为亚氯酸，故其名称为亚氯酸钠。(2)NaClO2溶液脱硝过程，ClO2转化为CL , NO主要转化为NOr ,则有4N0+3ClO2+ 40H =4NO3 + 2H2O + 3Cl 0增加压强，反应正向进行，NO的转化率提高。根据脱

21、硫、脱硝反应，随着吸收反应的进行，吸收剂溶液由NaClO2溶液转化为 NaCl、NaNO3、Na2SO4的混合溶液，pH减小。由实验结果可知，SO4-浓度大于NO3浓度，因此脱硫反应速率大于脱硝反应速率，原因还可能是NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高。(3)由图可知，反应温度升高，SO2和NO的一lgpc都减小，则pc增大，说明平衡向逆反应方向进c2 (SO2 ) c (Cl )c2 (SO2 ) c (ClO2)行，故平衡常数减小。反应ClO 2 + 2SO 3 =2SO2 + CL的平衡常数K =(4)Ca(ClO)2替彳N NaClO2进行烟气脱硫，Ca(ClO)2与SO2反应,生成Ca

22、SO4沉淀，平衡向产物方向移动，SO2转化率提高。根据盖斯定律，由第一个反应+ 第二反应一第三个反应，可得SO2(g) + Ca2 + (aq)+ ClO (aq)+ 2OH (aq)=CaSO4(s) +H2O(l) +Cl (aq),则 AH=刖1+ AH2-川3。13.(2015浙江理综，13)某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SQ、Al 2O3,不考虑其他杂质)制备七水合硫酸亚铁(FeSO4 7H2O)，设计了如下流程：下列说法不正确的是()A.溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉B.固体1中一定有SiO2,控制pH是为了使Al3+转化为Al(OH) 3进入固体2C.从溶液2得到FeSC4 7H2O产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解D.若改变方案，在溶液1中直接加NaOH至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也 可得到FeS04 7H 2。答案：D解析：因为要制取硫酸亚铁，故用的酸为硫酸，溶液中含有的是 Fe3+,故加入铁粉后，将Fe3+全部 转变成Fe2+,A选项正确；烧渣中加入酸后，SiO2不能溶解，故在固体1中一定含有Si02,加入试 剂X后得溶液中主要含有 Fe2+和Al3+,故控制pH的目的主要是使