2024版大二轮化学（新高考）：专题五主观题突破3平衡体系中的有关计算

主观题突破3.平衡体系中的有关计算核心精讲01分压＝总压×物质的量分数1.转化率、产率及分压的计算同温同体积：p(前)∶p(后)＝n(前)∶n(后)2.常用的气体定律例：在一体积不变的密闭容器中发生化学反应：Fe2O3(s)＋2NH3(g)

2Fe(s)＋N2(g)＋3H2O(g)3.有关平衡常数K与Kp

表达式说明K

平衡浓度Kp用平衡分压代替平衡浓度；气体分压＝气体总压×物质的量分数真题演练021.[2022·全国乙卷，28(3)(4)]油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：已知：H2S热分解反应2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)

ΔH＝＋170kJ·mol－1(3)在1470K、100kPa反应条件下，将n(H2S)∶n(Ar)＝1∶4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为______，平衡常数Kp＝_____kPa。123450%4.76假设在该条件下，硫化氢和氩起始投料的物质的量分别为1mol和4mol，平衡时转化的n(H2S)＝xmol，根据三段式可知：

2H2S(g)

S2(g)＋2H2(g)始/mol

1

0

0变/mol

x

0.5x

x平/mol

1－x

0.5x

８x平衡时H2S和H2的分压相等，12341234(4)在1373K、100kPa反应条件下，对于n(H2S)∶n(Ar)分别为4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S-Ar混合气，热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如图所示。1234①n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S平衡转化率______，理由是______________________________________________________________________________。越高 n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S的分压越小，平衡向正反应方向进行，H2S的平衡转化率越高由于2H2S(g)

S2(g)＋2H2(g)的正反应是体积增大的反应，n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S的分压越小，相当于降低压强，平衡向正反应方向移动，因此H2S的平衡转化率越高。12341234②n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9对应图中曲线____，计算其在0～0.1s之间，H2S分压的平均变化率为_______kPa·s－1。d24.9n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S的平衡转化率越高，所以n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9对应的曲线是d；根据图像可知，n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9、反应进行到0.1s时，H2S的转化率为24.0%。假设在该条件下，硫化氢和氩起始投料的物质的量分别为1mol和9mol，则根据三段式可知：

2H2S(g)

S2(g)＋2H2(g)始/mol

1

0

0变/mol

0.24

0.12

0.24平/mol

0.76

0.12

0.24123412342.[2023·全国乙卷，28(3)(4)]硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题：(3)将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：2FeSO4(s)

Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)。平衡时

－T的关系如下图所示。660K时，该反应的平衡总压p总＝______kPa、平衡常数Kp(Ⅰ)＝_____(kPa)2。Kp(Ⅰ)随反应温度升高而______(填“增大”“减小”或“不变”)。12343.02.25增大1234660K时，

＝1.5kPa，则

＝1.5kPa，因此，该反应的平衡总压p总＝3.0kPa、平衡常数Kp(Ⅰ)＝

＝1.5kPa×1.5kPa＝2.25(kPa)2。由图中信息可知，

随着温度升高而增大，因此，Kp(Ⅰ)随反应温度升高而增大。1234(4)升高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3(g)

2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)，平衡时

＝_________(用

、

表示)。在929K时，p总＝84.6kPa、

＝35.7kPa，则

＝______kPa，Kp(Ⅱ)＝____________kPa(列出计算式)。46.261234升高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3(g)

2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)，在同温同压下，不同气体的物质的量之比等于其分压之比，由于仅发生反应(Ⅰ)时

，则平衡时

，得

。1234在929K时，p总＝84.6kPa、

＝35.7kPa，则

＝p总、联立方程组消去

，可得

＝4p总，代入相关数据可求出

＝46.26kPa，则

＝84.6kPa－35.7kPa－46.26kPa＝2.64kPa，3.[2019·天津，7(5)]在1L真空密闭容器中加入amolPH4I固体，t

℃时发生如下反应：PH4I(s)

PH3(g)＋HI(g)

①4PH3(g)

P4(g)＋6H2(g)

②2HI(g)

H2(g)＋I2(g)

③达平衡时，体系中n(HI)＝bmol，n(I2)＝cmol，n(H2)＝dmol，则t

℃时反应①的平衡常数K值为____________(用字母表示)。123412344.(2022·山东，20)利用γ-丁内酯(BL)制备1,4-丁二醇(BD)，反应过程中伴有生成四氢呋喃(THF)和1-丁醇(BuOH)的副反应，涉及反应如下：1234已知：①反应Ⅰ为快速平衡，可认为不受慢反应Ⅱ、Ⅲ的影响；②因反应Ⅰ在高压H2氛围下进行，故H2压强近似等于总压。回答下列问题：(1)以5.0×10－3molBL或BD为初始原料，在493K、3.0×103kPa的高压H2氛围下，分别在恒压容器中进行反应。达平衡时，以BL为原料，体系向环境放热XkJ；以BD为原料，体系从环境吸热YkJ。忽略副反应热效应，反应Ⅰ焓变ΔH(493K，3.0×103kPa)＝___________kJ·mol－1。1234－200(X＋Y)则以5.0×10－3molBL为原料，达到平衡时放出XkJ热量与以同物质的量的BD为原料达到平衡时吸收YkJ热量的二者能量差值为(X＋Y)kJ，则1mol时二者能量差值为200(X＋Y)kJ，反应Ⅰ为放热反应，因此焓变ΔH＝－200(X＋Y)kJ·mol－1。1234(2)初始条件同上。xi表示某物种i的物质的量与除H2外其他各物种总物质的量之比，xBL和xBD随时间t变化关系如图甲所示。实验测得X<Y，则图中表示xBL变化的曲线是_______；反应Ⅰ平衡常数Kp＝__________kPa－2(保留两位有效数字)。以BL为原料时，t1时刻

＝_______，BD产率为_______(保留两位有效数字)。1234a或c8.3×10－80.0839%实验测定X<Y，则达到平衡时BD物质转化量大于BL物质转化量，平衡状态BD的物质的量较小，根据图示可知，表示xBL变化的曲线是a或c；12341234以BL为原料时，根据题给反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，体系总物质的量的增加量正好是BD参与反应Ⅱ、Ⅲ的量，也正好是H2O(g)的物质的量，设t1时BL转化了amol，BD转化了bmol，则体系总物质的量为(5.0×10－3＋b)mol，12341234(3)(xBD/xBL)max为达平衡时xBD与xBL的比值。(493K,2.5×103kPa)、(493K,3.5×103kPa)、(513K,2.5×103kPa)三种条件下，以5.0×10－3molBL为初始原料，在相同体积的刚性容器中发生反应，

随时间t变化关系如图乙所示。因反应在高压H2氛围下进行，可忽略压强对反应速率的影响。1234曲线a、b、c中，(xBD/xBL)max最大的是____(填代号)；与曲线b相比，曲线c达到

＝1.0所需时间更长，原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。1234c由于b和c代表的温度相同，而压强对反应速率的影响可忽略，压强增大反应Ⅱ、Ⅲ平衡均逆向移动，(xBD/xBL)max增大，故达到

＝1.0所需时间更长12341234考向预测031.某化学兴趣小组模拟SO2催化氧化制备SO3，在2L刚性容器中进行下列三组实验，数据如下：1234

第1组第2组第3组温度/℃T1T2T3投料n(SO2)/mol124投料n(O2)/mol222SO2平衡转化率(α)/%4050α(1)T1

℃时平衡常数K＝_______(保留两位有效数字)。0.49T1

℃时SO2的平衡转化率为40%，则转化的c(SO2)＝0.2mol·L－1。

2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)起始浓度/(mol·L－1)

0.5

1

0转化浓度/(mol·L－1)

0.2

0.1

0.2平衡浓度/(mol·L－1)

0.3

0.9

0.212341234(2)若T1＝T3，则α_____(填“＞”“＜”或“＝”)40%，结合相关数据计算，写出推理过程：___________________________________________。＜

第1组第2组第3组温度/℃T1T2T3投料n(SO2)/mol124投料n(O2)/mol222SO2平衡转化率(α)/%4050α1234答案T3＝T1时，假设反应达到平衡时，SO2的转化率也为40%，则转化的c(SO2)＝0.8mol·L－1。

2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)起始浓度/(mol·L－1)

2

1

0转化浓度/(mol·L－1)

0.8

0.4

0.8α＝40%时浓度/(mol·L－1)

1.2

0.6

0.82.CO2催化加氢可合成乙烯，反应为2CO2(g)＋6H2(g)

C2H4(g)＋4H2O(g)

ΔH<0，在恒压密闭容器中，起始充入2molCO2(g)和6molH2(g)发生反应，不同温度下达到平衡时各组分的体积分数随温度的变化如图所示。(1)下列说法正确的是______(填字母)。A.b点时：2v正(H2)＝3v逆(H2O)B.a、b、c三点的平衡常数：Ka>Kc>KbC.将H2O(g)液化分离可提高C2H4的产率D.活性更高的催化剂可提高CO2的平衡

转化率1234AC由化学方程式体现的关系可知，b点时达到平衡状态，正、逆反应速率相等，则有2v正(H2)＝3v逆(H2O)，A正确；反应为放热反应，随着温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，故a、b、c三点的平衡常数：Kb>Ka>Kc，B错误；将H2O(g)液化分离，平衡正向移动，可提高C2H4的产率，C正确；活性更高的催化剂可提高反应速率，但是不改变CO2的平衡转化率，D错误。1234(2)表示C2H4体积分数随温度变化的曲线是____(填“k”“l”“m”或“n”)。1234n随着温度升高，平衡逆向移动，乙烯、水的体积分数减小，结合化学方程式中化学计量数可知，乙烯减小的程度小于水，故表示水体积分数随温度变化的曲线是m，表示C2H4体积分数随温度变化的曲线是n。(3)若d点表示240℃某时刻H2的体积分数，保持温度不变，则反应向_______(填“正”或“逆”)反应方向进行。1234随着温度升高，平衡逆向移动，二氧化碳、氢气的体积分数增大，结合化学方程式中化学计量数可知，二氧化碳增大的程度小于氢气，则l为二氧化碳体积分数变化曲线，k为氢气体积分数变化曲线；若d点表示240℃某时刻H2的体积分数，此时氢气的体积分数小于平衡时氢气的体积分数，保持温度不变，反应向逆反应方向进行。逆(4)205℃，反应达b点所用时间为tmin，则此过程中用CO2表示的反应速率是____mol·min－1。若平衡时b点总压为p，1234则平衡常数Kp＝____________(列出计算式，以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。205℃，反应达b点所用时间为tmin，设CO2转化了2amol，可得

2CO2(g)＋6H2(g)

C2H4(g)＋4H2O(g)起始/mol

2

6

0

0转化/mol

2a

6a

a

4a平衡/mol

2－2a

6－6a

a

4a此时二氧化碳和乙烯体积分数相同，123412343.加热N2O5依次发生的分解反应为①N2O5(g)

N2O3(g)＋O2(g)，②N2O3(g)

N2O(g)＋O2(g)。在容积为2L的密闭容器中充入8molN2O5，加热到t

℃，达到平衡状态后O2为9mol，N2O3为3.4mol。则t

℃时反应①的平衡常数为_______。12348.5设N2O5的转化浓度为xmol·L－1，N2O3的转化浓度为ymol·L－1。

N2O5(g)

N2O3(g)＋O2(g)开始/(mol·L－1)

400转化/(mol·L－1)

x

x

x平衡/(mol·L－1)

4－x

x

x

N2O3(g)

N2O(g)＋O2(g)开始/(mol·L－1)

x

0

x转化/(mol·L－1)

y

y

y平衡/(mol·L－1)

x－y

y

x＋y1234所以x＝3.1，y＝1.4。12344.我国科学家成功开发Pd-Fe/Fe2O3催化剂在低温条件下高选择性合成高纯度的乙烯，化学原理为主反应：C2H2(g)＋H2(g)

C2H4(g)

ΔH1副反应：C2H2(g)＋2H2(g)

C2H6(g)

ΔH2在密闭容器中充入1molC2H2和2molH2，发生上述两个反应，测得C2H2平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。在T0

K、20kPa下C2H4的选择性等于