2025届高三化学二轮专题练习+-+多种平衡常数的相关计算VIP

多种平衡常数的相关计算1.(2023·广州高三统考)臭氧脱硝反应为2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g)。T℃时,将NO2和O3混合气体以物质的量之比2∶1充入一个容积为2L的恒容密闭容器中发生上述反应,测得NO2的物质的量随时间变化关系如下图所示:(1)平衡时,O2的体积分数=%(保留两位小数)。

(2)若起始压强为p0,T℃下反应的平衡常数Kp=(Kp为用平衡分压表示的平衡常数,即用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

2.(2023·重庆九龙坡区二模)尿素CO(NH2)2是一种高效化肥,也是一种化工原料。(1)尿素-SCR技术可用于汽车尾气的处理,该过程中会生成NH3,反应如下。Ⅰ.CO(NH2)2(s)HNCO(g)+NH3(g)ΔH>0Ⅱ.HNCO(g)+H2O(g)NH3(g)+CO2(g)ΔH<0一定温度下,向恒容容器中投入足量CO(NH2)2(s)和一定量的H2O(g),当上述反应达到平衡时,测得c(NH3)=pmol/L、c(CO2)=qmol/L。则c(HNCO)=mol/L(用含p、q的代数式表示,下同),反应Ⅰ的平衡常数为(mol/L)2。

(2)在T1℃和T2℃时(T1<T2),向恒容容器中投入等物质的量的HNCO(g)和NH3(g),发生以下反应:HNCO(g)+NH3(g)CO(NH2)2(g)ΔH<0。平衡时lgp(NH3)与lgp[CO(NH2)2]的关系如图所示,p为物质的分压强(单位为kPa)。若v正=k正·p(HNCO)·p(NH3)、v逆=k逆·p[CO(NH2)2]。T1℃时,k正k逆=kPa-1。若点A时继续投入等物质的量的两种反应物,再次达到平衡时(温度不变),CO(NH2)2的体积分数(填“变大”“变小”或“不变”3.(2023·枣庄二模)已知:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步:步骤ⅠⅡ反应2NO(g)N2O2(g)(快)N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)活化能Ea1Ea2正反应速率方程v1正=k1·c2(NO)v2正=k3·c(N2O2)·c(O2)逆反应速率方程v1逆=k2·c(N2O2)v2逆=k4·c2(NO2)(1)则反应Ⅰ与反应Ⅱ的活化能:Ea1Ea2

(填“>”“<”或“=”)。反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常数Kc=(用k1、k2、k3、k4表示)。

(2)在400K、初始压强为3×105Pa的恒温刚性容器中,按2∶1通入NO和O2,一定条件下发生反应。达平衡时NO转化率为90%,O2转化率为40%。则2NO(g)N2O2(g)的平衡常数Kc=(分压=总压×物质的量分数;理想气体状态方程pV=nRT,R=8314Pa·L·mol-1·K-1)。

4.(2023·忻州一模)采用双合金团簇催化甲烷干法重整法(DRM)取得了良好效果。甲烷干法重整反应为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH=+247.3kJ/mol。已知:甲烷干法重整过程中发生副反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH>0,T℃时,在恒压反应器中,通入2molCH4和1molCO2,总压强为p0,平衡时甲烷的转化率为40%,H2O的分压为p。(1)关于上述平衡体系,下列说法正确的是(填标号)。

A.n(CH4)∶n(CO2)=2∶1B.将H2O(g)液化,可以提高主反应的速率C.若反应在恒容条件下进行,甲烷转化率小于40%D.若降低反应温度,主、副反应均逆向进行(2)DRM反应的Kp=

(列出计算式即可,分压=总压×物质的量分数)。5.(2023·烟台模拟)研究含氮元素物质的反应对生产、生活、科研等方面具有重要的意义。(1)为避免汽车尾气中的氮氧化合物对大气的污染,需给汽车安装尾气净化装置。在净化装置中CO和NO发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH=-746.8kJ·mol-1。实验测得:v正=k正·p2(NO)·p2(CO),v逆=k逆·p(N2)·p2(CO2)。其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,只与温度有关;p为气体分压(分压=物质的量分数×总压)。①达到平衡后,仅升高温度,k正增大的倍数(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍数。

②一定温度下在刚性密闭容器中充入CO、NO和N2物质的量之比为2∶2∶1,压强为p0kPa。达平衡时压强为0.9p0kPa,则k正k逆=(2)我国科技人员计算了在一定温度范围内下列反应的平衡常数Kp:①3N2H4(l)4NH3(g)+N2(g)ΔH1Kp1②4NH3(g)2N2(g)+6H2(g)ΔH2Kp2绘制pKp1-T和pKp2-T的线性关系图如图所示:(已知:pKp=-lgKp)①由图可知,ΔH10(填“>”或“<”)。

②反应3N2H4(l)3N2(g)+6H2(g)的K=(用Kp1、Kp2表示);该反应的ΔH0(填“>”或“<”),写出推理过程

。

6.(2023·厦门三模)向密闭容器中充入一定量的CH4(g)和NO(g),保持总压为100kPa发生反应:CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH<0。当n(NO)n(CH4)=1时,NO的平衡转化率~1(1)表示T2时NO平衡转化率~n(NO)n(CH4)的关系是(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),T1T(2)在n(NO)n(CH4)=1、T2时,CH4的平衡分压为。已知:该反应的标准平衡常数Kθ=p(CO2)pθ·[p(N2)pθ]2·[p(H2O)pθ]2[p(NO)pθ]4·p(CH4)多种平衡常数的相关计算1.(1)36.36(2)60解析(1)根据数据,可知10min时,已经到达平衡,根据三段式有:则平衡时O2的体积分数=0.82.2×100%=36.36%(2)设平衡时压强为p,则Kp=0.82.2p×0.82.2p(0.42.2p)2×0.22.22.(1)p-2qp(p-2q)(2)1000变大解析(1),,则c(HNCO)=(p-2q)mol/L,则反应Ⅰ的平衡常数K=c(NH3)×c(HNCO)=p(p-2q)(mol/L)2。(2)HNCO(g)+NH3(g)CO(NH2)2(g)为放热反应,升温,平衡逆向移动,则右侧的线为T1℃的,取A点数值,k正k逆=K=p[CO(NH2)2]p(HNCO)×p(NH3)=10510×10=10003.(1)<k1·k3k解析(1)活化能越小,反应速率越快,则反应Ⅰ与反应Ⅱ的活化能:Ea1<Ea2;反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常数Kc=c2(NO2)c(O2)c2(NO)=c2(NO2)c(O2)c(N2O2)×c(N2O2)c2(NO),当反应达到平衡时,v1正=k1·c2(NO)=v1逆=k2·c(N2O2(2)根据已知条件列出“三段式”达平衡时NO转化率为2x2×100%=x=0.9,O2转化率为y=0.4,平衡时气体总物质的量为2.1mol,则平衡时体系总压强为3×105Pa×33=3×105Pa,混合气体的总体积V=nRTp=3mol×8314Pa·L·mol−1·K−1×400K3×105Pa=33.256L,4.(1)CD(2)(解析(1)A.投入量n(CH4)∶n(CO2)=2∶1,主反应消耗量n(CH4)∶n(CO2)=1∶1,副反应消耗CO2,因此主副反应消耗量n(CH4)∶n(CO2)≠2∶1,则平衡时体系中n(CH4)∶n(CO2)≠2∶1,A错误;B.将H2O(g)液化,副反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)平衡正向移动,导致CO2和H2浓度减小,CO浓度增大,则主反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)反应的速率减慢,B错误;C.主反应正向为体积增大的反应,若反应在恒容条件下进行,等效于在恒压的基础上,缩小体积加压,主反应平衡逆向移动,则甲烷转化率小于40%,C正确;D.由于主、副反应正反应均为吸热反应,则若降低反应温度,主、副反应均逆向进行,D正确;故选CD。(2)对主反应列三段式:平衡时,设水的物质的量为xmol,对副反应列三段式:已知,平衡时水的分压为p,在恒温恒压体系下,压强之比等于物质的量之比,所以有pp0=x1.2+0.2−x+1.6+x+1.6−x+x=x4.6,所以x=4.6pp0,n(总)=4.6mol,则平衡时,p(CH4)=1.2p04.6,p(CO2)=0.2−4.6pp04.6×p0,(1.6−(5.(1)①小于②7.5(2)①<②Kp1·Kp2<设T2>T1,由图可知:pKp1(T2)-pKp1(T1)>∣pKp2(T2)-pKp2(T1)∣则:pKp1(T2)-pKp1(T1)>pKp2(T1)-pKp2(T2),pKp1(T2)+pKp2(T2)>pKp1(T1)+pKp2(T1),lg[Kp1(T1)·Kp2(T1)]>lg[Kp1(T2)·Kp2(T2)]即K(T1)>K(T2),因此该反应正反应为放热反应解析(1)①达到平衡后,v正=v逆=k正·p2(NO)·p2(CO)=k逆·p(N2)·p2(CO2),反应的平衡常数K=p(N2)p2(CO2)p2(NO)p2(CO)=k正k逆,反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,K值减小,则仅升高温度,k正增大的倍数小于k逆增大的倍数;②一定温度下在刚性密闭容器中充入CO、NO和N2物质的量之比为2∶2∶1,设初始CO、NO则反应后总的物质的量为(5-x)mol,初始压强为p0kPa,达平衡时压强为0.9p0kPa,则5−x5=0.9p0kPap0kPa,x=0.5mol,平衡时CO、NO、N2、CO2物质的量分别为1mol、1mol、1.5mol、1mol,(0.9p0kPa×14.5)2(0.9p0kPa×1.54.5)(0.9p0kPa×14.5)2(0.9p0kPa×14.5)2=7.5p0;(2)①由图可知,Kp1随着温度的升高而减小,则平衡逆向移动,正反应为放热反应,ΔH1<0;②由盖斯定律可知,①+②得反应3N2H4(l)3N2(g)+6H2(g),则该反应的K=Kp1·Kp2;设T2>T1,由图可知:pKp1(T2)-pKp1(T1)>∣pKp2(T2)-pKp2(T1)∣则:pKp1(T2)-pKp1(T1)>pKp2(T1)-pKp2(T2),pKp1(T2)+pKp2(T2)>pKp1(T1)+pKp2(T1),lg[Kp1(T1)·Kp2(T1)]>lg6.(1)Ⅱ>(2)45kPa1解析(1)由反应方程式CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)可知,随着n(NO)n(CH4)的增大,即增大NO的投入量,平衡正向移动,CH4的转化率增大而NO的转化率却减小,由图所示信息可知,曲线Ⅱ表示T2K下NO平衡转化率~n(NO)n(CH4)的关系,由题干反应方程式CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH<0可知,升高温度平衡逆向移动,