2025届高考化学一轮总复习真题演练第8章化学反应速率与化学平衡第40讲化学平衡常数化学反应的方向与调控

第40讲化学平衡常数化学反应的方向与调控1．(2024·新高考湖南卷)向一恒容密闭容器中加入1molCH4和确定量的H2O，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)⇌CO(g)＋3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x[x＝eq\f(n(CH4),n(H2O))]随温度的变更曲线如图所示。下列说法错误的是()A．x1<x2B．反应速率：vb正<vc正C．点a、b、c对应的平衡常数：Ka<Kb＝KcD．反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态解析：选B。a→b温度上升，CH4的平衡转化率增大，说明正反应为吸热反应；温度相同时，H2O(g)越多，CH4的平衡转化率越高，但x越小，故x1<x2；b、c点达到平衡状态，H2O(g)越多，反应速率越大，即vb正>vc正。结合分析可知，A项正确，B项错误；该反应为吸热反应，温度上升，平衡常数增大，故平衡常数Ka<Kb＝Kc，C项正确；该反应为反应前后气体分子数不相等的反应，恒温恒容时，容器内压强不再发生变更，说明反应达到平衡状态，D项正确。2.(2024·新高考江苏卷)用尿素水解生成的NH3催化还原NO，是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应为4NH3(g)＋O2(g)＋4NO(g)⇌4N2(g)＋6H2O(g)，下列说法正确的是()A．上述反应的ΔS＜0B．上述反应的平衡常数K＝eq\f(c4(N2)·c6(H2O),c4(NH3)·c(O2)·c4(NO))C．上述反应中消耗1molNH3，转移电子的数目为2×6.02×1023D．实际应用中，加入尿素的量越多，柴油机车辆排放的尾气对空气污染程度越小解析：选B。A．由化学方程式可知，该反应是一个气体分子数增大的反应，即熵增的反应，ΔS＞0，故A错误；B．由化学方程式可知，该反应的平衡常数K＝eq\f(c4(N2)·c6(H2O),c4(NH3)·c(O2)·c4(NO))，故B正确；C．由化学方程式可知，每消耗4molNH3，转移12mol电子，故反应中消耗1molNH3，转移电子的数目为3×6.02×1023，故C错误；D．实际应用中，加入尿素的量过多时，尿素水解生成的NH3过量，柴油机车辆排放的尾气中NH3的量增大，对空气污染程度增大，故D错误。3．(2024·新高考重庆卷)两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为p1和p2。反应1：NH4HCO3(s)⇌NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)p1＝3.6×104Pa反应2：2NaHCO3(s)⇌Na2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)p2＝4×103Pa该温度下，刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体，平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是()A．反应2的平衡常数为4×106Pa2B．通入NH3，再次平衡后总压强增大C．平衡后总压强为4.36×105PaD．缩小体积，再次平衡后总压强不变解析：选B。A．反应2的平衡常数为Kp2＝p(CO2)·p(H2O)＝p2×eq\f(1,2)×p2×eq\f(1,2)＝4×106Pa2，A正确；B．温度不变，平衡常数不变，再次达平衡后，容器内各气体分压不变，总压强不变，B错误；C．Kp2＝4×106Pa2，p(CO2)＝p(H2O)＝2×103Pa，Kp1＝p(NH3)·p(CO2)·p(H2O)＝(1.2×104)3Pa3，p(NH3)＝eq\f((1.2×104)3,4×106)Pa＝4.32×105Pa，所以总压强为p(NH3)＋p(CO2)＋p(H2O)＝4.36×105Pa，C正确；D．平衡后，缩小体积，平衡逆向移动，温度不变，平衡常数不变，再次平衡后总压强不变，D正确。4．(2024·新高考辽宁卷)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)⇌SO3(g)ΔH＝－98.9kJ·mol－1。设O2的平衡分压为p，SO2的平衡转化率为αe。用含p和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算)。解析：设SO2的起始分压为2x，结合题中信息可得：Kp＝eq\f(p(SO3),p(SO2)·p\s\up6(\f(1,2))(O2))＝eq\f(2xαe,2x(1－αe)·p\s\up6(\f(1,2)))＝eq\f(αe,(1－αe)·p\s\up6(\f(1,2)))。答案：eq\f(αe,(1－αe)·p\s\up6(\f(1,2)))5．(2024·高考全国乙卷)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：(1)将FeSO4置入抽空的刚性容器中，上升温度发生分解反应：2FeSO4(s)⇌Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)。平衡时peq\s\do5(eq\a\vs4\al(SO3－))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)随反应温度上升而________(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)提高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3(g)⇌2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)，平衡时peq\s\do5(eq\a\vs4\al(O2))＝__________(用peq\s\do5(eq\a\vs4\al(SO3))、peq\s\do5(eq\a\vs4\al(SO2))表示)。在929K时，p总＝84.6kPa、peq\s\do5(eq\a\vs4\al(SO3))＝35.7kPa，则peq\s\do5(eq\a\vs4\al(SO2))＝________kPa，Kp(Ⅱ)＝____________kPa(列出计算式)。解析：(1)由反应(Ⅰ)可知，平衡体系中peq\s\do5(eq\a\vs4\al(SO2))＝peq\s\do5(eq\a\vs4\al(SO3))，由题图可知，660K时，该反应的平衡总压p总＝1.5×2kPa＝3.0kPa，Kp(Ⅰ)＝peq\s\do5(eq\a\vs4\al(SO2))·peq\s\do5(eq\a\vs4\al(SO3))＝1.52(kPa)2＝2.25(kPa)2。由题图可知，随反应温度上升，peq\s\do5(eq\a\vs4\al(SO3))增大，故Kp(Ⅰ)增大。(2)综合2FeSO4(s)⇌Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)、2SO3(g)⇌2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)可知，平衡时的eq\f(peq\s\do5(eq\a\vs4\al(SO2))－peq\s\do5(eq\a\vs4\al(SO3)),2)为反应(Ⅱ)生成的SO2的分压，而反应(Ⅱ)中SO2和O2的化学计量数之比为2∶1，故peq\s\do5(eq\a\vs4\al(O2))＝eq\f(1,2)×eq\f(peq\s\do5(eq\a\vs4\al(SO2))－peq\s\do5(eq\a\vs4\al(SO3)),2)＝eq\f(peq\s\do5(eq\a\vs4\al(SO2))－peq\s\do5(eq\a\vs4\al(SO3)),4)，p总＝peq\s\do5(eq\a\vs4\al(SO3))＋peq\s\do5(eq\a\vs4\al(SO2))＋peq\s\do5(eq\a\vs4\al(O2))＝35.7kPa＋peq\s\do5(eq\a\vs4\al(SO2))＋eq\f(peq\s\do5(eq\a\vs4\al(SO2))－35.7kPa,4)＝84.6kPa，故peq\s\do5(eq\a\vs4\al(SO2))＝46.26kPa，peq\s\do5(eq\a\vs4\al(O2))＝2.64kPa，Kp(Ⅱ)＝eq\f(p2eq\s\do5(eq\a\vs4\al(SO2))·peq\s\do5(eq\a\vs4\al(O2)),