2023届高中化学人教版二轮专题复习第20讲-压强平衡常数的应用（练习）

第20讲-压强平衡常数的应用1．（2022·重庆·一模）尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。（1）已知：①②则氨气与二氧化碳气体合成固态尿素和气态水的热化学反应方程式为___________。（3）一定条件下，恒容容器中，若原料气中的和的物质的量之比，发生反应2NH3(g)＋CO2(g)＝CO(NH2)2(l)＋H2O(g)，x与的平衡转化率()的关系如图所示：①α随着x增大而增大的原因是___________。②A点平衡时容器内总压强为kPa，则上述反应的平衡常数___________。(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)2．（2021·安徽合肥·一模）资源化在推进能源绿色转型，实现“碳达峰、碳中和”中具有重要意义。Ⅰ.与催化重整制合成气是研究热点之一、发生的主要反应有：反应①：反应②：CO2(g)＋H2(g)＝CO(g)＋H2O(g)H2（1）有关化学键键能数据如表：化学键H-OC=O键能/(kJ·mol-1)4364638031076则反应②的反应热H2＝_______kJ·mol-1。（3）恒压下进行与催化重整实验。初始压强为，起始投料，和的平衡转化率随温度变化曲线如图所示。①曲线_______(填“A”或“B”)表示的平衡转化率。②800K，反应至转化率达到X点时，v(正)_______v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。若要使的转化率由X点达到Y点，改变的外界条件可以是_______(答一条即可)。③800K，反应①的分压平衡常数_______(分压=总压×物质的量分数)。3．（2022·辽宁大连·模拟预测）2021年6月17日神舟十三号载人飞船与空间站成功对接，航天员进入天和核心舱。空间站处理的一种重要方法是的收集、浓缩与还原。（3）在一定条件下，向某恒容密闭容器中充入和，发生反应。①图1中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系的是曲线_____(填“m”或“n”)，判断依据是________。②若，测得在相同时间内，不同温度下的转化率如图2所示，_______(填“>”、“<”或“=”)；时，起始压强为______(保留二位小数；为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。4．（2021·四川内江·一模）大气污染物(CO、N2O、NO等)的治理和“碳中和”技术的开发应用，成为化学研究的热点问题。（2）汽车尾气中含NO，处理NO的一种方法为：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)①已知该反应为自发反应，则该反应的反应热△H___________0.(选填“＞”或“＜”或“=”)②一定温度下，将2molCO、4molNO充入一恒压密闭容器。已知起始压强为11MPa，达到平衡时，测得N2的物质的量为0.5mol，则该温度此反应用平衡分压代替平衡浓度的平衡常数Kp=______MPa-1(分压=总压×物质的量分数)。5．（2022·安徽·二模）处理、回收利用CO是环境科学研究的热点课题。回答下列问题：（3）在总压为100kPa的恒容密闭容器中，充入一定量的CO(g)和N2O(g)发生上述反应，在不同条件下达到平衡时，在T1K时N2O的转化率与、在=1时N2O的转化率与的变化曲线如图3所示：①表示N2O的转化率随的变化曲线为_______曲线(填“I”或“Ⅱ”)；②T1_______T2(填“>”或“＜”)；③已知：该反应的标准平衡常数，其中pθ为标准压强(100kPa)，p(CO2)、p(N2)、p(N2O)和p(CO)为各组分的平衡分压，则T4时，该反应的标准平衡常数Kθ=_______(计算结果保留两位有效数字，P分=P总×物质的量分数)。6．（2022·安徽·马鞍山二中二模）研究含氮元素物质的反应对生产、生活、科研等方面具有重要的意义。（3）为避免汽车尾气中的氮氧化合物对大气的污染，需给汽车安装尾气净化装置。在净化装置中CO和NO发生反应2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2-1。实验测得：v正=k正·p2(NO)·p2(CO)，v逆=k逆·p(N2)·p2(CO2)。其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，只与温度有关；p为气体分压(分压=物质的量分数x总压)。①达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数_______(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍数。②一定温度下在刚性密闭容器中充入CO、NO和N2物质的量之比为2：2：1，压强为p0kPa。达平衡时压强为0kPa，则_______。（4）我国科技人员计算了在一定温度范围内下列反应的平衡常数Kp：①3N2H4（1）=4NH3(g)+N2(g)ΔH1Kp1②4NH3(g)=2N2(g)+6H2(g)ΔH2Kp2绘制pKp1-T和pKp2-T的线性关系图如图所示：(已知：pKp=-1gKp)①由图可知，ΔH1_______0(填“＞”或“＜”)②反应3N2H4（1）=3N2(g)＋6H2(g)的K=_______(用Kp1、Kp2表示)；该反应的ΔH_______0(填“＞”或“＜”)，写出推理过程_______7．（2022·山东青岛·一模）清洁能源的综合利用可有效降低碳排放，是实现“碳中和、碳达峰”的重要途径。（3）H2和CO合成甲烷反应为：。T℃将等物质的量CO和H2充入恒压(200KPa)的密闭容器中。已知逆反应速率，其中p为分压，该温度下。反应达平衡时测得v正=。CO的平衡转化率为_______，该温度下反应的Kp=_______(用组分的分压计算的平衡常数)。8．（2022·山西临汾·模拟预测）氮及其化合物的研究对于生态环境保护和工农业生产发展非常重要。I．对合成氨的研究（1）已知：2NH3(g)N2(g)+3H2(g)，活化能Ea1=600kJ·mol-1，合成氨有关化学键的键能如下表：化学键H—HN≡NN—H键能/kJ·mol-1436946391则合成氨反应：N2(g)+H2(g)NH3(g)的活化能Ea1=_______（2）在一定条件下，向某反应容器中投入5molN2、15molH2在不同温度下反应，平衡体系中氨的质量分数随压强变化曲线如图1所示。①温度T1、T2、T3中，由低到高为_______，M点N2的转化率为_______。②1939年捷姆金和佩热夫推出氨合成反应在接近平衡时净速率方程式为：v(NH3)=k1p(N2)，k1、k2分别为正反应和逆反应的速率常数；p(N2)、p(H2)、p(NH3)代表各组分的分压(分压=总压×物质的量分数)；a为常数，工业上以铁触媒为催化剂时，a=0.5.温度为T2时，=_______MPa2(保留两位小数)。10．（2022·陕西·榆林市教育科学研究所二模）丙烯是生产石油化工产品的基本原料之一，其需求增长迅速。某科研小组以、、等为催化剂，通过丙烷催化氧化脱氢制备丙烯，其反应原理为

。（4）在500℃、以为催化剂的条件下，向恒容密闭容器中充入、、发生反应，平衡时压强为p[已知该催化剂条件下的副反应为]，则该温度下丙烷氧化脱氢反应的平衡常数___________(用含p的代数式表示，是用反应体系中气体物质的分压表示的平衡常数，平衡分压=总压×体积分数，列出计算式即可，不用化简)。

第20讲-压强平衡常数的应用1．【答案】（1）（3）如果不变，x越大，则越大，平衡正向移动CO2平衡转化率增大或【解析】（1）已知：①②根据盖斯定律，将①+②得到氨气与二氧化碳气体合成固态尿素和气态水的热化学反应方程式为；（3）①如果不变，原料气中的和的物质的量之比x越大即越大，则越大，平衡正向移动CO2平衡转化率α增大；②A点平衡时容器内总压强为kPa，，，设和的物质的量分别为和1.0mol,根据三段式有：则上述反应的平衡常数=；2．【答案】（1）（3）A>增大的浓度或分离出产物等均可【解析】（1）反应②的反应热反应物的总键能-生成物的总键能；（3）①参与了2个反应，而只参与1个反应，相同情况下消耗更多，平衡转化率更大，曲线A表示的平衡转化率；②曲线B表示的平衡转化率，800K，反应至转化率达到X点时小于平衡转化率，反应向正反应方向进行，则v(正)>v(逆)；若要使的转化率由X点达到Y点，即使反应达到平衡，改变的外界条件可以是增大的浓度或分离出产物等均可；③800K，的平衡转化率为40%，转化的物质的量10mol×40%=4mol，的平衡转化率为20%，转化的物质的量10mol×20%=2mol，列三段式：反应①：，反应②：，在恒温恒容下，压强之比等于物质的量之比，则，解得平衡时总压强为p=，反应①的分压平衡常数；3．【答案】（3）m该反应是放热反应，升高温度，会使化学平衡向吸热反应的方向移动，平衡常数减小＜9.88A【解析】（3）①该反应为放热反应，升高温度，根据勒夏特列原理，平衡向逆反应方向进行，平衡常数减小，根据图像可知，曲线m表示平衡常数与温度T之间的变化关系；故答案为m；该反应是放热反应，升高温度，会使化学平衡向吸热反应的方向移动，平衡常数减小；②根据图2可知，c的温度高于a点，温度高，反应速率快，即v(a)逆＜v(c)逆；T2时，起始压强，则CO2的分压为=1MPa，H2的分压为，T2时，H2的转化率为80%，则H2变化分压为，则达到平衡时CH3OH、H2O(g)分压均为，CO2的分压为，Kp=－2。4．【答案】（2）＜MPa【解析】（2）①反应2NO（g）+2CO（g）⇌2CO2（g）+N2（g）能够自发进行，反应△S＜0，若满足△H-T△S＜0，必须△H＜0，故答案为：＜；②根据三段式：，则平衡时，气体总物质的量为，Kp=，故答案为：MPa；5．【答案】（3）【解析】（3）①越大，N2O的转化率越小，故曲线II表示N2O的转化率随的变化；②曲线I表示N2O的转化率随的变化，由于△H<0，则越大，N2O的转化率越大，故T1>T2；③由图3曲线1可知，，温度为T4时，N2O的转化率为65%,利用“三段式”计算法可知平衡时p(N2O)=17.5kPa，p(CO)=17.5kPa，p(CO2)=32.5kPa，p(N2)=32.5kPa，Kθ=；6．【答案】（3）

小于

或（4）

<

Kp1·Kp2

<

设T2>T1，由图可知：pKp1(T2)-pKp1(T1)>∣pKp2(T2)-pKp2(T1)∣则：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)，因此该反应正反应为放热反应【解析】（3）①达到平衡后，v正=v逆=k正·p2(NO)·p2(CO)=k逆·p(N2)·p2(CO2)，反应的平衡常数K=，反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，K值减小，则仅升高温度，k正增大的倍数小于k逆增大的倍数；②一定温度下在刚性密闭容器中充入CO、NO和N2物质的量之比为2：2：1，设初始CO、NO和N2物质的量分别为2mol、2mol、1mol，生成N2的物质的量为x；则反应后总的物质的量为(5-x)mol，初始压强为p0kPa，达平衡时压强为0kPa，则，x，平衡时CO、NO、N2、CO2物质的量分别为1mol、1mol、、1mol，总的物质的量为，则K=；（4）①由图可知，Kp1随着温度的升高而减小，则平衡逆向移动，正反应为放热发应，ΔH1<0；②由盖斯定律可知，①+②得反应3N2H4（1）=3N2(g)＋6H2(g)，则该反应的K=Kp1·Kp2；设T2>T1，由图可知：pKp1(T2)-pKp1(T1)>∣pKp2(T2)-pKp2(T1)∣则：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)，因此升高温度，K值减小，平衡逆向移动，则该反应正反应为放热反应。7．【答案】（3）

40%

×10—4【解析】（3）设起始通入一氧化碳和氢气的物质的量都为2mol、生成甲烷的物质的量为amol，由题意可建立如下三段式：平衡时正逆反应速率相等，由三段式数据可得：=，解得，则一氧化碳的转化率为×100%=40%，平衡时分压常数KP==×10—4。8．【答案】（1）254kJ·mol-1（2）

T1<T2<T3【解析】（1）设N2(g)+H2(g)NH3(g)的活化能为xkJ·mol-1，则N2(g)+H2(g)NH3(g)的ΔH=(x-)kJ·mol-1=反应物的总键能-生成物的总键能=(0.5×946+1.5×436-3×391)kJ·mol-1，解得x=254，即N2(g)+H2(g)NH3(g)的活化能Ea1=254kJ·mol-1；（2）①合成氨反应是放热反应，其它条件相同，升高温度，平衡逆向移动，平衡体系中氨的质量分数减小，故T1<T2<T3；由题意列三段式，平衡时氨的质量分数为60%，则60%=，解得x=3