微专题原子守恒破解多协同(多重)反应平衡的相关计算-2024高考化学一轮考点击破

微专题4原子守恒破解多协同（多重）反应平衡的相关计算突破核心整合1.多协同（多重）反应平衡类型：包括连续平衡和同向平衡。2.解题关键是理清守恒关系：反应体系中，任何状态均遵循原子守恒，利用原子守恒关系和“三段式”理清起始量、转化量、平衡量之间的关系。①连续平衡是指两个连锁可逆反应，即第一个反应的某一生成物是第二个反应的反应物，则在第一个反应中，该物质的起始量为0，它的平衡量则为第二个反应中该物质的起始量。②同向平衡指两个平行的可逆反应，它们有着某一共同的反应物，该反应物发生了两种不同的反应。如果一种物质是两个平行反应的生成物，则题目中所给平衡量是该物质在这两个反应中的平衡量之和。高考经典再研典例[2022湖南，16节选]2021年我国制氢量位居世界第一，煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题：（1）在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1Ⅰ.C(s)+Ⅱ.CO(g)+①下列说法正确的是BD：A.平衡时向容器中充入惰性气体，反应Ⅰ的平衡逆向移动B.混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡C.平衡时H2的体积分数可能大于2D.将炭块粉碎，可加快反应速率[解析]恒容条件下，充入惰性气体，平衡不移动，A项错误；体系中存在固体，则气体的总质量随着反应进行将发生变化，容器体积不变，则气体的密度随着反应正向进行将增大，当气体密度不再变化时，反应达到平衡，B项正确；随着反应正向进行H2的体积分数不断增大，若1molH2O(g)完全反应，产生0.5molCO2②反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，CO的物质的量为0.1mol。此时，整个体系吸收（填“吸收”或“放出”）热量31.2[解析]反应平衡时，H2O反应了0.5mol，CO的物质的量为0.1mol，根据O原子守恒，可知CO2中含有O原子的物质的量为(0.5−0.1)mol=0.4mol，即CO2的物质的量为0.2mol，CO在反应Ⅰ中生成，反应Ⅱ中消耗，则反应Ⅰ共生成(0.1+0.2)mol=0.3molCO，反应Ⅰ吸收热量(0.3×131.4)kJ，反应Ⅱ放出热量(0.2×41.1)kJ，则整个体系吸收热量0.3×131.4kJ−0.2×41.4kJ=31.2kJ；平衡时H2的物质的量为(0.3+0.2)mol=0.5mol，由上述分析可知体系中气体总物质的量为1.3mol情境素材工业上煤气化制取氢气考查角度计算能力、Kp素养立意变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知变式.CO2在CuⅠ.CO2(gⅡ.CO2(g保持温度T时，在容积不变的密闭容器中，充入一定量的CO2及H起始平衡n(CO0.5n(H0.9n[CH0nn(CO0n[H00.3总压强/kPap0p若反应Ⅰ、Ⅱ均达平衡时，p0=1.4p，则表中n=0.2；反应Ⅰ的平衡常数Kp=[解析]设平衡时CO2的物质的量为xmol，H2的物质的量为ymol，CO的物质的量为zmol，根据C守恒有xmol+nmol+zmol=0.5mol，H守恒有2×ymol+4×nmol+0.3mol×2=0.9mol×2，O守恒有2×xmol+nmol+0.3mol+zmol=0.5mol×2，0.5+0.9x+y+n+0.3+z=模拟对点演习1.[2021湖北新高考适应卷，18节选]甲烷和水蒸气催化制氢主要有如下两个反应：①CH4ΔH=+206②CO(ΔH=−41恒定压强为100kPa时，将n(回答下列问题：（4）已知投料比为n(CH4):n(H2O)=1:3的混合气体，p=100kPa。600℃时，CH4[解析]设甲烷和水蒸气的物质的量分别为a和3a，平衡时CO和CO2的物质的量分别为x、yCH4CO(根据题图中600℃时甲烷的体积分数可得a−x−y4a+2x+2y=0.04，得x+y=0.84a1.08，所以甲烷的平衡转化率为x+ya×100%=0.841.08×100%≈77.8%。反应后混合气体总物质的量为6a1.08，氢气的物质的量为3x+4y=3a1.08，结合x+y=0.84a1.08，解得x=0.36a1.08、y=0.48a2.[2021广东深圳二模]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(Ⅱ.2CH500K时，在2L密闭容器中充入4molCO和8molH2，4min（1）0∼4min，反应Ⅰ的v(H2[解析]设平衡时CO的物质的量为xmol，H2的物质的量为ymol，CH3OH的物质的量为zmol，则CH3OCH3的物质的量为2zmol，H2O的物质的量为bmol，根据C守恒有xmol+zmol+2×2zmol=4mol，H守恒有2×ymol+4×zmol+6×2zmol+2×bmol=2×8（2）反应Ⅱ中CH3OH的转化率α=80%，反应Ⅰ的平衡常数K=[解析]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2×0.64mol=1.28mol，则反应Ⅱ中CH3OH转化的物质的量2×1.28mol=2.56mol，则反应Ⅱ中CH3OH的转化率α=2.56mol3.2mol3.[2022湖南长郡中学模拟]研究CO2加氢制CHⅠ.CO2(gⅡ.CO2(gⅢ.2CO(g在一定条件下，向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和4molH2发生上述反应，20min时，容器内反应达到平衡，容器中CH4(g)为amol，CO为bmol，以H2表示的0∼20min内平均反应速率v(H2)=[解析]设反应Ⅰ消耗CO2xmol，反应Ⅱ消耗CO2ymol，反应Ⅲ生成CO2zmol，达到平衡时，容器中CH4(g)为amol，CO为bmol，则有x+z=a①，y−2z=b②，联立①②得：2x+y=2a+b；故n(H2)=(4x+y+2z)mol=[(2x+y)+(2x+2z)]4.[2021湖南永州三模]合成气是一种重要的化工原料气，可以合成甲醇、甲酸甲酯、二甲醚等化工产品。甲烷、二氧化碳自热重整制合成气的主要反应有：Ⅰ.CH4ΔHⅡ.CH4ΔHⅢ.CH4ΔHⅣ.CO2ΔH一定条件下，向体积为VL的恒容密闭容器中通入2molCH4(g)、1molCO2(g)、1molH2O(g