适用于新高考新教材浙江专版2025届高考化学一轮总复习第7章化学反应速率与化学平衡常考点8多平衡体系平衡常数的计算及平衡移动新人教版

常考点8多平衡体系平衡常数的计算及平衡移动1.(2024·浙江温州高三一模)已知HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应:Ⅰ.HCOOHCO+H2OK1Ⅱ.HCOOHCO2+H2K2T温度下,在密封石英管内完全充溢1.0mol·L-1HCOOH水溶液,使HCOOH分解,分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变更关系如图所示(忽视碳元素的其他存在形式)。下列有关说法不正确的是()A.混合体系达平衡后:c(CO2)·c(H2)>c(CO)B.活化能:反应Ⅰ<反应ⅡC.c(CO)浓度变小的缘由是CO2的生成导致反应Ⅰ平衡逆向移动D.c(HCOOH)可降为02.(2024·浙江师范高校附中段考节选)气体分压pi=p总×xi(物质的量分数)。恒温50℃、恒压101kPa,将足量的CuSO4·5H2O、NaHCO3置于一个密闭容器中,再充入已除去CO2的干燥空气。假设只发生以下反应,达平衡时两者分解的物质的量比为2∶1。CuSO4·5H2O(s)CuSO4·3H2O(s)+2H2O(g)Kp1=36(kPa)2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)Kp(1)平衡时p(H2O)p((2)平衡后,用总压为101kPa的潮湿空气[其中p(H2O)=8kPa、p(CO2)=0.4kPa]替换容器中的气体,50℃下达到新平衡。容器内CuSO4·5H2O的质量将(填“增加”“削减”或“不变”,下同),NaHCO3质量将。

3.二甲醚是一种清洁能源,用水煤气制取二甲醚的原理如下:Ⅰ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)Ⅱ.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)500K时,在2L密闭容器中充入4molCO和8molH2,4min达到平衡,平衡时CO的转化率为80%,且2c(CH3OH)=c(CH3OCH3),则:(1)0~4min,反应Ⅰ的v(H2)=。

(2)反应Ⅱ中CH3OH的转化率α=,反应Ⅰ的平衡常数K=。

4.(2024·浙江兰溪一中检测节选)当今,世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点,因此,研发二氧化碳利用技术、降低空气中二氧化碳含量成为探讨热点。(1)雨水中含有来自大气的CO2,溶于水中的CO2进一步与水反应,发生电离:①CO2(g)CO2(aq)②CO2(aq)+H2O(l)H+(aq)+HCO3-25℃时,反应②的平衡常数为K2。溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比(分压=总压×物质的量分数),比例系数为ymol·L-1·kPa-1,当大气压强为pkPa,大气中CO2(g)的物质的量分数为x时,溶液中H+浓度为mol·L-1(写出表达式,忽视HCO3(2)105℃时,将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中,存在如下平衡:2MHCO3(s)M2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)上述反应达平衡时体系的总压为46kPa。保持温度不变,起先时在体系中先通入确定量的CO2(g),再加入足量MHCO3(s),欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5kPa,CO2(g)的初始压强应大于kPa。

5.(2024·浙江上虞中学月考节选)航天员呼吸产生的CO2用下列反应处理,可实现空间站中O2的循环利用。Sabatier反应:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)水电解反应:2H2O(g)2H2(g)+O2(g)一种新的循环利用方案是用Bosch反应CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)ΔH<0代替Sabatier反应,再电解水实现O2的循环利用。350℃时,向容积为2L的恒容密闭容器中通入8molH2和4molCO2发生以上反应,若反应起始和平衡时温度相同(均为350℃),测得反应过程中压强随时间的变更如表所示:时间/min0102030405060压强6.00p5.60p5.30p5.15p5.06p5.00p5.00p(1)350℃时Bosch反应的Kp=(Kp为用气体的分压表示的平衡常数,分压=气体的体积分数×体系总压)

(2)Bosch反应的速率方程:v(正)=k正·c(CO2)·c2(H2),v(逆)=k逆·c2(H2O)(k是速率常数,只与温度有关)。30min时,k正k逆(填“>”“<”或“=”,下同)c2(H2O6.(2024·浙江嵊州一中检测节选)确定条件下,乙酸水蒸气重整制氢包括的反应如下:主反应:Ⅰ.CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1=+213.7kJ·mol-1K1Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH2=-40.1kJ·mol-1K2副反应:Ⅲ.CH3COOH(g)CH4(g)+CO2(g)ΔH3=-33.5kJ·mol-1K3乙酸重整时,水碳比[n(H2O)n(图1图2(1)图1中c代表的物质是(填化学式)。当投料的水碳比[n(H2O)n(CH3COOH)]增大时,H(2)水碳比为5时,温度对平衡时反应产物中各气体含量的影响如图2所示。600℃后,随温度的上升,体系中H2的含量起先减小的缘由是

。

(3)在T℃的恒压容器中若只发生反应Ⅰ:CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g),总压为pPa,CH3COOH的平衡转化率为a,则T℃时该反应的平衡常数Kp=Pa3(列出含a、p的计算式,不必化简,Kp为以气体分压表示的平衡常数,气体分压=总压×物质的量分数)。

7.CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法,其过程中主要发生下列反应:反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.2kJ·mol-1反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=-122.5kJ·mol-1在恒压、CO2和H2的起始量确定的条件下,CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变更如图所示。其中:CH3OCH3的选择性=2×C(1)温度高于300℃,CO2平衡转化率随温度上升而上升的缘由是

。

(2)220℃时,在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后,测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不变更反应时间和温度,确定能提高CH3OCH3选择性的措施有。

常考点8多平衡体系平衡常数的计算及平衡移动1.D依据图像可知混合体系达平衡后,c(CO2)·c(H2)>c(CO),故A正确;依据图像可知,CO浓度达到最大值时表明反应Ⅰ达平衡,此时CO2浓度未达最大值,即反应Ⅱ尚未达平衡状态,说明反应Ⅰ的反应速率大于反应Ⅱ,即活化能:反应Ⅰ<反应Ⅱ,故B正确;依据图像中CO2和CO浓度变更以及反应Ⅰ、Ⅱ可知,c(CO)浓度变小的缘由是CO2的生成导致反应Ⅰ平衡逆向移动,故C正确;过程Ⅰ和Ⅱ均为可逆过程,则c(HCOOH)不行能降为0,故D错误。2.答案(1)94(kPa)2(2)增加削减解析(1)设发生分解的CuSO4·5H2O的物质的量为2mol,依据反应CuSO4·5H2O(s)CuSO4·3H2O(s)+2H2O(g),则生成水蒸气的物质的量为4mol,设发生分解的NaHCO3的物质的量为1mol,依据反应2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g),则生成的水蒸气和二氧化碳分别为0.5mol,利用相同条件下物质的量之比等于压强之比,p(H2O)p(CO(2)平衡后,用总压为101kPa的潮湿空气[其中p(H2O)=8kPa、p(CO2)=0.4kPa]替换容器中的气体,50℃下达到新平衡。对于反应CuSO4·5H2O(s)CuSO4·3H2O(s)+2H2O(g),Qp1=(8kPa)2=64(kPa)2>Kp1,平衡逆向进行,容器内CuSO4·5H2O的质量将增加;对于反应2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g),Qp2=p(H2O)·p(CO2)=3.2(kPa)2<3.答案(1)0.8mol·L-1·min-1(2)80%1.25解析利用C、H、O原子守恒计算平衡时各物质的物质的量,再求各物质的平衡浓度,代入平衡常数表达式计算。(1)设平衡时CO为xmol,H2为ymol,CH3OH为zmol,则CH3OCH3为2zmol,H2O为2zmol,依据:C元素守恒:x+z+2×2z=4H元素守恒:2y+4z+6×2z+2×2z=2×8O元素守恒:x+z+2z+2z=4CO的转化率为4-x4=80%,解得x=0.8,y=1.6,z=0.64,v(H2)=(8-1.6)mol(2)反应Ⅰ中CO的转化率为80%,则生成的CH3OH的物质的量为4mol×80%=3.2mol,反应Ⅱ生成的CH3OCH3的物质的量为2zmol即2×0.64mol=1.28mol,则反应Ⅱ转化的CH3OH的物质的量为2×1.28mol=2.56mol,则反应Ⅱ中CH3OH的转化率α=2.563.2×100%=80%。依据之前所解方程,可得平衡时:CH3OH、H2、CO的浓度分别为0.32mol·L-1、0.8mol·L-1、0.4mol·L-1,反应Ⅰ的平衡常数K4.答案(1)K2ypx(2)100解析(1)由于溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比,比例系数为ymol·L-1·kPa-1,因此当大气压强为pkPa,大气中CO2(g)的物质的量分数为x时,溶液中CO2(aq)浓度为ypxmol·L-1。设溶液中H+浓度为amol·L-1,由反应②CO2(aq)+H2O(l)H+(aq)+HCO3-(aq),可得c(HCO3-)=c(H+)=amol·L-1,c[CO2(aq)]=ypxmol·L-1,则K2=a2ypx,解得a=K2ypx。(2)平衡体系总压为46kPa,则由2MHCO3(s)M2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)可得p(H2O)=p(CO2)=23kPa,Kp=23×23kPa2。若保持温度不变,设起先先通入CO2的压强为2MHCO3(s)M2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)起始/kPa 0 x转化/kPa 5 5平衡/kPa 5 5+xKp=23×23kPa2=5×(5+x)kPa2,解得x=100.8,故为使平衡时水蒸气分压小于5kPa,CO2(g)的初始压强应大于100.8kPa。5.答案(1)1p解析(1)向容积为2L的恒容密闭容器中通入8molH2和4molCO2发生题述反应,结合三段式计算平衡状态气体物质的量,设达到平衡状态消耗二氧化碳物质的量为xmol,CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)起始/mol 4 8 0变更/mol x 2x 2x平衡/mol 4-x 8-2x 2x气体压强之比等于物质的量之比,4+84-x+8-2x+2x=65,得出x=2,则平衡时n(CO2)=2mol,n(2)30min时,由表格数据分析可知反应正向进行,v(正)>v(逆),则得到v(正)=k正·c(CO2)·c2(H2)>v(逆)=k逆·c2(H2O),k正k逆>c2(H2O)6.答案(1)CO减小(2)反应Ⅰ为吸热反应,升温平衡正向移动,使H2含量增大;反应Ⅱ为放热反应,升温平衡逆向移动,使H2含量减小;600℃后以反应Ⅱ为主(3)(解析(1)随着水碳比[n(H2O)(3)