2025版高考化学一轮复习课时分层提升练二十三化学平衡常数化学反应进行的方向含解析新人教版

PAGE20-化学平衡常数化学反应进行的方向一、选择题1.(2024·潮州模拟)水的三态的熵值的大小关系正确的是 ()A.S(s)>S(l)>S(g) B.S(l)>S(s)>S(g)C.S(g)>S(l)>S(s) D.S(g)>S(s)>S(l)【解析】选C。按H2O(g)→H2O(l)→H2O(s),水分子的排列越来越有序,水分子的运动范围越来越小,故混乱度越来越小,其熵越来越小。2.(2024·咸阳模拟)下列变更过程中,ΔH<0、ΔS>0的是 ()A.2SO32SO2+O2B.2C2H6(g)+7O2(g)4CO2(g)+6H2O(g)C.NH4NO3(s)NH4+(aq)+NOD.Cl22Cl【解析】选B。乙烷燃烧是放热反应,反应后气体分子数量增加,所以该反应过程中,ΔH<0,ΔS>0。3.已知NH3催化氧化制备NO时发生竞争反应:①4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)ΔH1=-905kJ·mol-1;②4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)ΔH2=-1266.6kJ·mol-1。为分析催化剂的选择性,向1L恒容密闭容器中通入1molNH3和2molO2,测得NO和N2的物质的量与温度的关系如图所示:下列有关该反应的说法错误的是 ()A.两个反应只能在低温下自发进行B.两个反应在化学热力学上趋势很大C.该催化剂在840℃时主要选择反应①D.NO的物质的量W点小于Z点的主要缘由为W点温度更高,反应②正向进行程度小【解析】选A。两个反应均为放热的熵增反应,任何条件均可自发,A项错误;两个反应均为放热许多的放热反应,在热力学上进行趋势很大,B项正确;由题给图象可知该催化剂在840℃时主要选择反应①,C项正确;在840℃后该催化剂主要选择反应①,由于反应②放热,W点温度更高,故反应②正向进行程度小,NO的物质的量小,D项正确。4.(2024·衡水模拟)已知下列反应在常温下均为非自发反应,则在高温下仍为非自发的是 ()A.Ag2O(s)2Ag(s)+12O2(g)B.Fe2O3(s)+32C(s)2Fe(s)+32CO2C.N2O4(g)2NO2(g)D.6C(s)+6H2O(l)C6H12O6(s)【解析】选D。在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,这个原理叫熵增原理,在用来推断过程的方向时,称为熵判据。对于同一种物质而言,S(g)>S(l)>S(s)。A、C都是分解反应,都是吸热反应,即ΔH>0,又是熵增反应,即ΔS>0,因此当高温时可能有ΔH-TΔS<0,故在高温下可自发进行,而B也是熵增反应,也是吸热反应,同A、C一样在高温下可自发进行。D是熵减小反应,温度越高,则ΔH-TΔS的值越大,因此在高温下不能自发进行。5.(2024·西安模拟)反应C(s)+2H2(g)CH4(g)在1000K时Kp=9955.75,当总压为101kPa,气体组成是H270%,CH420%,N210%时,上述反应 ()A.正向移动 B.逆向移动C.达到平衡 D.不肯定【解析】选A。Qp=p(CH4)p2(H2)=20%×101×103(706.(2024·临沂模拟)在3种不同条件下,分别向容积为2L的恒容密闭容器中充入2molA和1molB,发生反应:2A(g)+B(g)2D(g)ΔH=QkJ·mol-1。相关条件和数据见下表:试验编号试验Ⅰ试验Ⅱ试验Ⅲ反应温度/℃700700750达平衡时间/min40530n(D)平衡/mol1.51.51化学平衡常数K1K2K3下列说法正确的是 ()A.试验Ⅲ达平衡后,恒温下再向容器中通入1molA和1molD,平衡不移动B.上升温度能加快反应速率的原理是降低了活化能,使活化分子百分数提高C.试验Ⅲ达平衡后容器内的压强是试验Ⅰ的910D.K3>K2>K1【解析】选A。试验Ⅲ中,2A(g)+B(g)2D(g)起始(mol·L-1) 1 0.5 0反应(mol·L-1) 0.5 0.25 0.5平衡(mol·L-1) 0.5 0.25 0.5化学平衡常数为K=c2(D)c2(·L-1,c(B)=0.25mol·L-1,c(D)=1mol·L-1,此时浓度商Qc=120.25×12=4=K,平衡不发生移动,故A正确;B.上升温度,增大了分子的能量,增加了活化分子百分数,使反应速率加快,但反应的活化能不变,故B错误;C.依据志向气体状态方程pV=nR1mol,依据反应方程式,则平衡时n(A)=1mol,n(B)=0.5mol,试验Ⅰ达平衡时,n(D)=1.5mol,依据反应方程式,n(A)=0.5mol,n(B)=0.25mol,则试验Ⅲ达平衡后容器内的压强与试验Ⅰ达平衡后容器内的压强之比为pⅢpⅠ=nⅢTⅢnⅠTⅠ=(1+0.5+1)×(750+273.15)(0.5+0.25+1.5)×7.(2024·北京朝阳区模拟)乙烯气相干脆水合反应制备乙醇:C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)。乙烯的平衡转化率随温度、压强的变更关系如图[起始时,n(H2O)=n(C2H4)=1mol,容器体积为1L]。下列分析不正确的是 ()A.乙烯气相干脆水合反应的ΔH<0B.图中压强的大小关系为p1>p2>p3C.图中a点对应的平衡常数K=5D.达到平衡状态a、b所须要的时间:a>b【解析】选B。压强不变时,上升温度乙烯转化率降低,平衡逆向移动,正反应为放热反应,则ΔH<0,A正确;相同温度下,增大压强平衡正向移动,乙烯转化率增大,依据图知,相同温度下转化率:p1<p2<p3,则压强p1<p2<p3,B错误;a点乙烯转化率为20%,则消耗的n(C2H4)=1mol×20%=0.2mol,可逆反应C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)起先(mol·L-1) 1 1 0消耗(mol·L-1) 0.2 0.2 0.2平衡(mol·L-1) 0.8 0.8 0.2化学平衡常数K=c(C2H58.温度为TK时,将0.40molA气体充入2.0L固定容积的密闭容器中,发生反应A(g)2B(g)ΔH>0,经过一段时间后达到平衡。反应过程中测得的部分数据见下表:时间/s0204080100n(A)/mol0.400.200.10n(B)/mol00.240.600.60下列说法正确的是 ()A.0～40s的平均反应速率v(B)=0.01mol·L-1·s-1B.TK时该反应的平衡常数为3.6C.相同条件下,若起始时充入0.80molA,则达到平衡时c(B)小于0.60mol·L-1D.相同条件下,若起始时向容器中充入0.05molA、0.70molB,则反应达到平衡前v(正)>v(逆)【解析】选C。0～40s的平均反应速率v(B)=2v(A)=2×(00.005mol·L-1·s-1,A项错误;100s时反应处于平衡状态,平衡常数K=c20.3020.05=1.8,B项错误;相同条件下,若起始时投入0.80molA,则达到的平衡相当于原平衡缩小一半容器体积的效果,平衡向左移动,C项正确;Qc=0.3520.二、非选择题9.有A、B、C、D四个反应:反应ABCDΔH/kJ·mol-110.51.80-126-11.7ΔS/J·mol-1·K-130.0-113.084.0-105.0则在任何温度下都能自发进行的反应是__________;任何温度下都不能自发进行的反应是__________;另两个反应中,在温度高于________℃时可自发进行的反应是__________;在温度低于________℃时可自发进行的反应是___________________________________。

【解析】放热的熵增反应在任何温度下都能自发进行,吸热的熵减反应在任何温度下都不能自发进行。放热的熵减反应在低温下能自发进行,吸热的熵增反应在高温下可以自发进行,详细温度可以依据ΔH-TΔS=0计算出来。答案:CB77A-161.6D10.(2024·潍坊模拟)硫—碘循环分解水制氢主要涉及下列反应:ⅠSO2+2H2O+I2H2SO4+2HIⅡ2HIH2+I2Ⅲ2H2SO42SO2+O2+2H2O(1)分析上述反应,下列推断正确的是________。

a.反应Ⅲ易在常温下进行b.反应Ⅰ中SO2氧化性比HI强c.循环过程中需补充H2Od.循环过程产生1molO2的同时产生1molH2(2)肯定温度下,向1L密闭容器中加入1molHI(g),发生反应Ⅱ,H2物质的量随时间的变更如图所示。该温度下,H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数K=________。相同温度下,若起先加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,则________是原来的2倍。

a.平衡常数b.HI的平衡浓度c.达到平衡的时间d.平衡时H2的体积分数【解析】(1)H2SO4沸点较高,在常温下不发生分解;反应Ⅰ中SO2的还原性比HI强;循环过程中H2O分解生成了H2与O2,需补充;循环过程中产生1molO2同时产生2molH2,c正确。(2)2HI(g)H2(g)+I2(g)初始(mol·L-1): 1 0 0平衡(mol·L-1): 0.8 0.1 0.1该反应的平衡常数K1=c(H2)·c(I2)c2(HI)=该温度下,起先加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,平衡常数不变,HI、H2、I2平衡浓度均为原来的2倍,初始浓度变大,反应速率加快,HI、H2、I2的体积分数均不变,故选b。答案:(1)c(2)64b11.顺-1,2-二甲基环丙烷和反-1,2-二甲基环丙烷可发生如下转化:该反应的速率方程可表示为v(正)=k(正)c(顺)和v(逆)=k(逆)c(反),k(正)和k(逆)在肯定温度时为常数,分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题:(1)已知:t1温度下,k(正)=0.006s-1,k(逆)=0.002s-1,该温度下反应的平衡常数值K1=________;该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆),则ΔH________0(填“小于”“等于”或“大于”)。

(2)t2温度下,图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变更的曲线是________(填曲线编号),平衡常数值K2=________;温度t2________t1(填“小于”“等于”或“大于”),推断理由是________________________________。

【解析】(1)依据v(正)=k(正)c(顺)、k(正)=0.006s-1,则v(正)=0.006c(顺),v(逆)=k(逆)c(反),k(逆)=0.002s-1,v(逆)=0.002c(反),达到化学平衡状态时正逆反应速率相等,则0.006c(顺)=0.002c(反),K1=c(反)/c(顺)=0.006÷0.002=3;该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆),说明断键汲取的能量小于成键释放的能量,即该反应为放热反应,则ΔH小于零。(2)随着时间的推移,顺式异构体的质量分数不断减小,则符合条件的曲线是B,设顺式异构体的起始浓度为x,该可逆反应左右物质系数相等,均为1,则平衡时,顺式异构体的浓度为0.3x,反式异构体的浓度为0.7x,所以平衡常数值K2=0.7x÷0.3x=7/3,因为K1>K2,放热反应上升温度时平衡向逆反应方向移动,所以温度t2大于t1。答案:(1)3小于(2)B7/3大于放热反应上升温度时平衡向逆反应方向移动12.丙烯是三大合成材料的基本原料。丙烷脱氢是工业生产丙烯的重要途径,其热化学方程式为:C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)ΔH。请回答下列相关问题。(1)下表为部分键能数据,据此可算出ΔH=________kJ·mol-1

化学键C—CCCC—HH—H键能(kJ·mol-1)332611414436(2)肯定温度下,向2L的密闭容器中充入2molC3H8发生脱氢反应,经过10min达至平衡状态,测得平衡时气体压强比起始时增加40%。①C3H8的平衡转化率为________。

②向如上平衡体系中再充入肯定量的C3H8,反应再次达到平衡,C3H8的平衡转化率将__________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(3)脱氢反应分别在压强为p1和p2时发生,丙烷及丙烯的平衡物质的量分数随温度变更如图所示。①压强:p1______p2(填“>”或“<”)。

②为了同时提高反应速率和反应物的平衡转化率,可实行的措施是______________________________。

③若p1=0.1MPa,起始时充入丙烷发生反应,则Q点对应温度下反应的平衡常数Kp=________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

④恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应,起始n(氩气)n(丙烷)越大,丙烷的平衡转化率越大,其缘由是【解析】(1)依据反应热ΔH=反应物总键能-生成物总键能,可得ΔH=2×332+8×414-(6×414+332+611+436)=+113(kJ·mol-1)。(2)①依据平衡时气体压强比起始时增加40%,则反应后平衡体系中气体的物质的量=2×(1+40%)=2.8mol设反应的丙烷的物质的量为xmol,则可列出三段式,得出2+x=2.8,解得x=0.8,所以C3H8的平衡转化率为0.8÷2×100%=40%。②向如上平衡体系中再充入肯定量的C3H8,可认为在完全相同的反应容器中先充入肯定量的丙烷,则转化率与原体系相同;后将两容器中的反应气体压缩到同一个容器里面,相当于对原容器加压,则平衡逆向移动,丙烷的转化率减小。(3)①其他条件肯定时,加压平衡逆向移动,平衡时丙烷物质的量分数增大,因此p1>p2。②上升温度会使反应速率加快;依据(1)计算结果可知该反应吸热,上升温度平衡正向移动,故上升温度能同时提高反应速率和反应物的平衡转化率。③Q点丙烷的物质的量分数为50%,丙烯和氢气的物质的量之比为1∶1,因此物质的量分数均为25%,p1=0.1MPa,丙烷、丙烯、氢气的平衡分压依次为0.05MPa、0.025MPa、0.025MPa,因此Kp=0.④该反应为气体分子数增加的反应,恒压条件下,n(丙烷)不变,n(氩气)增大反应气体的分压减小,相当于减压,减小压强,平衡向气体分子数增大的方向移动,从而可以提高丙烷的转化率。答案:(1)+113(2)①40%②减小(3)①>②上升温度③0.0125④该反应是气体分子数增大的反应。恒压条件下,增大氩气的量,反应体系中气体的分压减小,相当于减压,从而使平衡正向移动,从而增大了丙烷的平衡转化率一、选择题1.(2024·株洲模拟)下列有关说法不正确的是 ()A.铁生锈和氢燃烧均为自发放热过程B.冰溶化的过程中,熵值增加C.无热效应的自发过程是不存在的D.同一物质固态时熵值最小【解析】选C。自发过程是在肯定条件下不须要外力就能进行的过程。铁生锈和氢燃烧均为放出热量的自发反应,A项正确;冰溶化即有序性减小,混乱度增加,即熵值增加,B项正确;物质由有序转化为无序时,不肯定发生热效应,如分子的扩散现象,C项错误;同一物质在固态时有序性最高,混乱度最小,熵值最小,D项正确。2.放热反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在温度t1时达到平衡,c(CO)1=c(H2O)1=1.0mol·L-1,其平衡常数为K1。上升反应体系的温度至t2时,反应物的平衡浓度分别为c(CO)2和c(H2O)2,平衡常数为K2,则 ()A.K2和K1的单位均为mol·L-1B.K2>K1C.c(CO)2=c(H2O)2D.c(CO)1>c(CO)2【解析】选C。上升温度平衡向逆反应方向移动,平衡常数K2<K1,K1、K2单位均为1,c(CO)1<c(CO)2,C项正确。3.(2024·运城模拟)反应CH3OH(l)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g)在某温度自发向右进行,若其|ΔH|=17kJ·mol-1,|ΔH-TΔS|=17kJ·mol-1,则下列正确的是()A.ΔH>0,ΔH-TΔS<0B.ΔH<0,ΔH-TΔS>0C.ΔH>0,ΔH-TΔS>0D.ΔH<0,ΔH-TΔS<0【解析】选A。当此反应在某温度下自发向右进行时,ΔH-TΔS<0,即ΔH-TΔS<-17kJ·mol-1,因此解除B、C,由于正反应方向是熵增加的反应,即ΔS>0,故只有ΔH>0时,才可能满意条件。4.298K时,下列反应的平衡常数如下:①N2(g)+O2(g)2NO(g),K1=1×10-30②2H2(g)+O2(g)2H2O(g),K2=2×10-82③2CO2(g)2CO(g)+O2(g),K3=4×10-92则常温下NO、H2O、CO2这三个化合物分解放氧的倾向最大的是 ()A.①B.②C.③D.不能推断【解析】选B。NO分解的K=1K1=1030,H2O分解的K=1K2=0.5×1082,依据5.(2024·洛阳模拟)对于可逆反应SiO2(s)+C(s)+N2(g)Si3N4(s)+CO(g)(未配平)ΔH<0,下列叙述正确的是 ()A.该反应的氧化剂为N2,还原产物为COB.增加焦炭的用量,生成氮化硅的反应速率增大C.反应中每生成0.1molSi3N4转移的电子为1.2molD.反应的平衡常数可表示为K=c(CO)c【解析】选C。由产物CO可知,SiO2与C化学计量数之比为1∶2由产物Si3N4可知SiO2与N2化学计量数之比为3∶2,所以SiO2、C、N2化学计量数之比为3∶6∶2,令SiO2的化学计量数为3,结合元素守恒可知Si3N4、CO化学计量数分别为1、6,配平后方程式为3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g)ΔH<0。在氮化硅的合成反应中,氮元素的化合价由0价降低到-3价,所以氮气是氧化剂;碳元素的化合价上升,被氧化成CO,CO是氧化产物,故A错误;增加焦炭的用量,气体的浓度不变,反应速率不变,故B错误;氮元素的化合价总共降低了4×(3-0)=12价,所以每生成1molSi3N4,N2得到12mol电子,当生成0.1molSi3N4时转移电子的物质的量为1.2mol,故C正确;此反应的平衡常数K=c6(CO)c2(N2),6.(2024·江苏高考改编)在恒压、NO和O2的起始浓度肯定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变更)。下列说法错误的是 ()A.反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH<0B.图中X点所示条件下,延长反应时间能提高NO转化率C.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率D.380℃下,c起始(O2)=5.0×10-4mol·L-1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K>2000【解析】选C。A项,实线表示不同温度下相同时间内NO的转化率,虚线表示相同条件下随温度变更的NO的平衡转化率,随着温度上升,由虚线知,NO的平衡转化率减小,即温度上升,2NO+O22NO2的平衡逆向移动,说明该反应为放热反应,ΔH<0,正确;B项,与X点相同温度下,NO的转化率没有达到最大,所以反应没有达到平衡,假如延长时间,使反应达到平衡,则可以提高NO的转化率,正确;C项,Y点处,反应已达平衡,通入O2时,平衡正向移动,NO的转化率会提高,错误;D项,设起始时c(NO)=amol·L-1,则:2NO+O22NO2起始c(mol·L-1) a 5×10-4 0转化c(mol·L-1) 0.5a 0.25a 0.5a平衡c(mol·L-1) 0.5a (5×10-4-0.25a) 0.5aK=(0.当0.25a=0时,K=2000,但0.25a>0,所以K>2000,正确。7.(2024·临沂模拟)某温度下,反应2A(g)B(g)+C(g)的平衡常数为1,在容积为2L的密闭容器中加入A(g),20s时测得各组分的物质的量如下表物质A(g)B(g)C(g)物质的量/mo11.20.60.6下列说法正确的是 ()A.反应前20s的平均速率为v(A)=0.6mol·L-1·s-1B.20s时,正反应速率等于逆反应速率C.达平衡时,A(g)的转化率为100%D.若上升温度,平衡常数将变为0.5,则反应的ΔH<0【解析】选D。依据题意可知,20s内消耗A是1.2mol,所以A的反应速率是1.2mol2L×20s=0.03mol·L-1·s-1,A项错误;20s时,A、B、C的浓度分别是(mol·L-1)0.6、0.3、0.3,所以此时0.3×0.30.62=0.25<1,因此平衡向正反应方向移动,B8.(2024·成都模拟)利用催化技术可将汽车尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,化学方程式:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。某温度下,在容积不变的密闭容器中通入NO和CO,测得不同时间的NO和CO的浓度如下表:时间/s012345c(NO)/×10-3mol·L-11.000.450.250.150.100.10c(CO)/×10-3mol·L-13.603.052.852.752.702.70下列说法中不正确的是 ()A.2s内的平均反应速率v(N2)=1.875×10-4mol·L-1·s-1B.在该温度下,反应的平衡常数K=5C.若将容积缩小为原来的一半,NO转化率大于90%D.运用催化剂可以提高整个过程中单位时间内CO和NO的处理量【解析】选B。A项,2s内Δc(NO)=(1-0.25)×10-3mol·L-1=7.5×10-4mol·L-1,则Δc(N2)=12Δc(NO)=3.75×10-4mol·L-1,则v(N2)=3.75×10-4mol·L-12s=1.875×10-4mol·L-1·s-1,故A正确2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)起始量(×10-3mol·L-1):1 3.6 0 0变更量(×10-3mol·L-1):0.9 0.9 0.9 0.45平衡量(×10-3mol·L-1):0.1 2.7 0.9 0.45则平衡常数K=c2(CO2二、非选择题9.(2024·天津高考节选)将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法,对应的反应依次为:①SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g)ΔH1>0②3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g)ΔH2<0③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g)3SiHCl3(g)ΔH3(1)已知体系自由能变ΔG=ΔH-TΔS,ΔG<0时反应自发进行。三个氢化反应的ΔG与温度的关系如图1所示,可知:反应①能自发进行的最低温度是________;

相同温度下,反应②比反应①的ΔG小,主要缘由是

______________。

(2)不同温度下反应②中SiCl4转化率如图2所示。下列叙述正确的是________(填序号)。

a.B点:v正>v逆b.v正:A点>E点c.反应相宜温度:480～520℃(3)反应③的ΔH3=________(用ΔH1,ΔH2表示)。温度上升,反应③的平衡常数K________(填“增大”“减小”或“不变”)。

【解析】(1)要使ΔG<0,由图可知温度最低为1000℃。反应②中ΔS<0,即-TΔS>0,在相同温度下,ΔG2<ΔG1的主要缘由是ΔH2<ΔH1。(2)B点时反应正向移动,即v正>v逆,a正确。A点温度比E点低,所以v正:vA<vE,b错误。由题图可知,温度为480～520℃时,SiCl4转化率较高,该温度为相宜温度,c正确。(3)依据盖斯定律即可得③=②-①,所以ΔH3=ΔH2-ΔH1。由于ΔH2<0,ΔH1>0,所以ΔH3<0,即反应③为放热反应,升温时反应③逆向移动,平衡常数K减小。答案:(1)1000℃ΔH2<ΔH1导致反应②的ΔG小(2)a、c(3)ΔH2-ΔH1减小10.(2024·全国卷Ⅲ)近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之快速增长。因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学探讨的热点。回答下列问题:(1)Deacon独创的干脆氧化法为:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)。下图为刚性容器中,进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变更的关系:可知反应平衡常数K(300℃)________K(400℃)(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0,依据进料浓度比

c(HCl)∶c(O2)=1∶1的数据计算K(400℃)=________(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率,同时降低产物分别的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分别是__

_________________。

(2)在肯定温度的条件下发生反应:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)ΔH=-116kJ·mol-1。进一步提高HCl的转化率的方法是

_______。(写出2种)

(3)(2024·天津卷节选)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)。

【解析】(1)由图象知,随着温度的上升,HCl的平衡转化率降低,所以4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH<0,上升温度平衡左移,则K(300℃)>K(400℃)。在温度肯定的条件下,c(HCl)和c(O2)的进料比越大,HCl的平衡转化率越低,所以题图中自上而下三条曲线是c(HCl)∶c(O2)(进料浓度比)为1∶1、4∶1、7∶1时的变更曲线。当c(HCl)∶c(O2)=1∶1时,列三段式:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)起始浓度: c0 c0 0 0转化浓度: 0.84c0 0.21c0 0.42c0 0.42c0平衡浓度: (1-0.84)c0 (1-0.21)c0 0.42c0 0.42c0K(400℃)=(0.42c(HCl)∶c(O2)过高时,HCl转化率较低;当c(HCl)∶c(O2)过低时,过量的O2和Cl2分别时能耗较高。(2)由平衡移动的条件可知,为提高HCl的转化率,在温度肯定的条件下,可以采纳增大反应体系的压强、刚好除去产物等措施。(3)由反应③可知,2HI(g)H2(g)+I2(g) 2cmol cmol cmol由反应②可知,4PH3(g)P4(g)+6H2(g) 23(d-c)mol (d-c则反应平衡时体系中的PH3(g)的物质的量为b+2c-23(d-c)mol=(b+8c-2d3)mol,反应①的平衡常数K=c(PH3)·c(HI)=(b+8c-2d3答案:(1)大于(0.42)2×(0.4211.(2024·贵州模拟)制备二甲醚的两种方法原理如下第一种方法:丹麦Topspe工艺的合成气一步法,是特地针对自然气原料开发的一项新技术。①2CH4(g)+O2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH1其次种方法:二甲醚生产二步法,即先合成甲醇,甲醇在催化剂作用下制二甲醚。②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH2③2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH3(1)若由合成气(CO、H2)干脆制备1molCH3OCH3(g),且生成H2O(l),整个过程中放出的热量为244kJ,则ΔH2=________kJ·mol-1。(已知:H2O(l)H2O(g)ΔH=+44.0kJ·mol-1)

(2)下列有关反应①叙述不正确的是______

a.达到平衡后,上升温度,v正削减、v逆增大,平衡逆向移动b.当四种物质的浓度相等,反应达到化学平衡状态c.若变更条件,反应物的转化率肯定增大,正反应速率肯定大于逆反应速率d.当达到平衡时2v正(O2)=v逆(CH4)e.向该恒容平衡体系中充入氩气,v正、v逆均增大,平衡向右移动(3)有人模拟其次种制备原理,绘制如图甲图象:i.说明CO的转化率随温度上升先增大后减小的缘由:____________________________。

ii.反应②自发进行的条件是____________________。

iii.若在350℃时的2L的密闭容器中充入2molCO和6molH2,8min达到平衡,c(CH3OCH3)=0.3mol·L-1,用H2表示反应②的速率是____________;可逆反应③的平衡常数K3=____________。

iv.若350℃时测得容器中n(CH3OH)=n(CH3OCH3),此时反应③v(正)____________v(逆),说明缘由____________。

【解析】(1)利用盖斯定律,合成气(CO、H2)干脆制备1molCH3OCH3(g)的反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(l),其反应热为2×ΔH2+ΔH3-ΔH=-244kJ·mol-1,则ΔH2=(-100-0.5ΔH3)kJ·mol-1。(2)a.上升温度,不管是正反应速率,还是逆反应速率都会增加,a符合题意;b.平衡状态时,只要求各物质浓度保持不变,不要求相等,b符合题意;c.变更条件,比如扩大体积,平衡逆向移动,反应物的转化率减小,c符合题意;d.当达到平衡时,正反应速率等于逆反应速率且成比例,d不符合题意;e.向该恒容平衡体系中充入氩气,各反应物和生成物的浓度不变,化学反应速率不变,e符合题意。(3)i依据图象前部分,温度不高,反应没有达到平衡,反应还在向正向移动,转化率增加;后一部分,温度较高,反应达到平衡,上升温度,平衡逆向移动,转化率降低。ii从反应②可以看出来,反应为熵减小的反应,依据ΔG=ΔH-TΔS,反应要自发,应当在低温下进行;iii350℃下,CO的转化率为70%,CO消耗1.4mol,则H2消耗2.8mol,v(H2)=ΔnV×Δt=2.8mol2L×8min=0.175mol2