高考化学二轮复习广东版专题九 化学平衡常数与转化率的计算Word文件下载.docx
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L-1
0.1
0.2
平衡浓度/mol·
0.05
下列说法中正确的是( )
A.发生的反应可表示为A+B2C
B.反应达到平衡时B的转化率为25%
C.若起始时密闭容器中有0.1molA、0.1molB、0.2molC时,反应达平衡时,c(A)=0.05mol·
D.改变起始时容器中各气体的物质的量,可以改变此反应的平衡常数
解析 根据表格中数据,可知发生的反应为A+3B2C,A项错误;
反应达平衡时,B的转化率=
=75%,B项错误;
起始时密闭容器中有0.1molA、0.1molB、0.2molC时,与原平衡是等效平衡,达平衡时各物质浓度相同,C正确;
温度不变,反应的平衡常数不变,D错误。
答案 C
4.(2014·
清远模拟)某温度时,N2+3H22NH3的平衡常数K=a,则此温度下,NH3
H2+
N2的平衡常数为( )
A.
B.
C.
aD.
解析 K=
=a,而NH3
N2的平衡常数K′=
=a-
。
答案 A
5.(2014·
肇庆模拟)将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:
①NH4I(s)NH3(g)+HI(g);
②2HI(g)H2(g)+I2(g)
达到平衡时,c(H2)=0.5mol·
L-1,c(HI)=4mol·
L-1,则此温度下反应①的平衡常数为( )
A.9B.16
C.20D.25
解析 求反应①的平衡常数的关键是求氨气的平衡浓度,若碘化氢不分解,NH3(g)和HI(g)的平衡浓度是相等的,因此c(NH3)平衡=2c(H2)平衡+c(HI)平衡=2×
0.5mol·
L-1+4mol·
L-1=5mol·
L-1,故此温度下反应①的平衡常数为20。
6.某温度下2L密闭容器中,3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如下表所示。
下列说法正确的是( )
X
Y
W
n(起始状态)/mol
2
1
n(平衡状态)/mol
0.5
1.5
A.该温度下,此反应的平衡常数K=6.75
B.升高温度,若W的体积分数减小,则此反应ΔH>0
C.增大压强、正、逆反应速率均增大,平衡向正反应方向移动
D.该温度下,此反应的平衡常数表达式是K=
解析 在化学反应中,化学反应速率之比等于物质的化学计量数之比,从表中数据看,X、Y是反应物,W是生成物,化学计量数之比为(2-1)∶(1-0.5)∶1.5=2∶1∶3。
平衡时各物质的浓度:
c(X)=0.5mol·
L-1,c(Y)=0.25mol·
L-1,c(W)=0.75mol·
L-1,可逆反应方程式为2X(g)+Y(g)3W(g)。
A项,K=
=6.75,正确;
B项,W是生成物,升高温度,W的体积分数减小,说明平衡向逆反应方向移动,正反应为放热反应,错误;
C项,该反应为等气体分子数反应,增大压强,平衡不移动,错误;
D项,该可逆反应的平衡常数表达式为K=
,错误。
7.(2014·
揭阳模拟)某温度下,对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·
mol-1。
N2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。
A.将1molN2、3molH2置于1L密闭容器中发生反应,放出的热量为92.4kJ
B.平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)<K(B)
C.上述反应在达到平衡后,增大压强(减小体积),H2的转化率增大
D.升高温度,平衡向逆反应方向移动,说明逆反应速率增大,正反应速率减小
解析 因为该反应为可逆反应,加入1molN2、3molH2,两者不可能完全反应生成2molNH3,所以放出的热量小于92.4kJ,A错;
从状态A到状态B的过程中,改变的是压强,温度没有改变,所以平衡常数不变,B错;
因为该反应的正反应是气体体积减小的反应,增大压强(减小体积)平衡向正反应方向移动,H2的转化率增大,C对;
升高温度,正、逆反应速率都增大,D错。
8.恒温、恒压下,将1molO2和2molSO2气体充入一体积可变的容器中(状态Ⅰ),发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),状态Ⅱ时达平衡,则O2的转化率为( )
A.60% B.40%
C.80%D.90%
解析 恒温、恒压下,气体的体积比等于物质的量之比。
设O2的转化率为x。
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
n(始)/mol210
n(变)/mol2xx2x
n(平)/mol2-2x1-x2x
有(2-2x)+(1-x)+2x=3×
,解得x=0.6。
9.(2014·
汕头调研)N2O5是一种新型硝化剂,在一定温度下可发生下列反应:
2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH>0
T1温度下的部分实验数据如表所示:
t/s
500
1000
1500
c(N2O5)/mol·
5.00
3.52
2.50
下列说法不正确的是(双选)( )
A.500s内N2O5的分解速率为2.96×
10-3mol·
L-1·
s-1
B.T1温度下的平衡常数K1=125,1000s时N2O5的转化率为50%
C.其他条件不变时,T2温度下反应到1000s时测得N2O5(g)的浓度为2.98mol·
L-1,则T1<T2
D.T1温度下的平衡常数为K1,T3温度下的平衡常数为K3,若K1>K3,则T1<
T3
解析 由v=
=
=0.00296mol·
s-1=2.96×
s-1,A项正确;
T1温度下的平衡常数K1=125,1000s时c(N2O5)=2.50mol·
L-1,转化率为50%,B项正确;
其他条件不变时,T2温度下反应到1000s时测得N2O5(g)的物质的量浓度为2.98mol·
L-1,T1温度下反应到1000s时测得N2O5(g)的物质的量浓度为2.50mol·
L-1,正反应是吸热反应,综合所有信息,T2低于T1,C项错误;
由于该反应为吸热反应,温度升高平衡向正反应方向移动,K增大,故若K1>K3,则T1>T3,D项错误。
答案 CD
10.(2014·
东莞调研)利用醋酸二氨合铜[Cu(NH3)2Ac]溶液吸收CO,能达到保护环境和能源再利用的目的,反应方程式为Cu(NH3)2Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·
CO。
已知该反应的化学平衡常数与温度的关系如表所示:
温度/℃
15
50
100
化学平衡常数
5×
104
1.9×
10-5
下列说法正确的是(双选)( )
A.上述正反应为放热反应
B.15℃时,反应[Cu(NH3)]Ac·
COCu(NH3)2Ac+CO+NH3的平衡常数为0.5
C.保持其他条件不变,减小压强,CO的转化率减小
D.醋酸二氨合铜溶液的浓度大小对CO的吸收没有影响
解析 A项,据表可知温度升高,化学平衡常数减小,说明正反应是放热反应,正确;
B项,15℃时,Cu(NH3)2Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·
CO的化学平衡常数为5×
104,则其逆反应的化学平衡常数为2×
10-5,错误;
C项,该反应的正反应是气体体积缩小的反应,减小压强,平衡逆向移动,CO的转化率减小,正确;
D项,增大醋酸二氨合铜溶液的浓度,平衡正向移动,有利于CO的吸收,错误。
答案 AC
11.(2014·
信阳模拟,31)已知A(g)+B(g)C(g)+D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下:
700
800
830
1200
平衡常数
1.7
1.1
1.0
0.6
0.4
回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K=________,ΔH________0(填“<”、“>”或“=”);
(2)830℃时,向一个5L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B,如反应初始6s内A的平均反应速率v(A)=0.003mol·
s-1,则6s时c(A)=________mol·
L-1,C的物质的量为________mol;
反应经一段时间,达到平衡时A的转化率为________,如果这时向该密闭容器中再充入1mol氩气,平衡时A的转化率为________;
(3)判断该反应是否达到平衡的依据为________(填正确选项前的字母);
a.压强不随时间改变
b.气体的密度不随时间改变
c.c(A)不随时间改变
d.单位时间里生成C和D的物质的量相等
(4)1200℃时反应C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数的值为________。
解析
(1)根据反应A(g)+B(g)C(g)+D(g),可写出平衡常数K=
,随着温度升高,K值减小,即升温平衡逆向移动,正反应为放热反应,即ΔH<0。
(2)6s内消耗的A为0.003mol·
s-1×
6s×
5L=0.09mol,则此时A的物质的量浓度为
=0.022mol·
L-1;
生成C的物质的量与消耗A的物质的量相等,均为0.09mol。
设平衡时参与反应的A为xmol,则平衡时A、B、C、D的物质的量分别为(0.20-x)mol,(0.80-x)mol、xmol、xmol,根据平衡常数的表达式和此时K=1.0,求得x=0.16,即平衡时A的转化率为80%;
向该平衡体系中充入氩气等稀有气体,对该平衡无影响,即平衡时A的转化率依然为80%。
答案
(1)
<
(2)0.022 0.09 80% 80% (3)c (4)2.5
12.[高考题组合]
(1)[2014·
北京理综,26
(2)]2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。
在其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线(如图)。
①比较p1、p2的大小关系________。
②随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是________。
(2)[2014·
广东理综,31
(2)(3)(4)]用CaSO4代替O2与燃料CO反应,既可提高燃烧效率,又能得到高纯CO2,是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术,反应①为主反应,反应②和③为副反应。
①1/4CaSO4(s)+CO(g)1/4CaS(s)+CO2(g) ΔH1=-47.3kJ·
mol-1
②CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+CO2(g)+SO2(g) ΔH2=+210.5kJ·
mol-1
③CO(g)1/2C(s)+1/2CO2(g) ΔH3=-86.2kJ·
①反应①~③的平衡常数的对数lgK随反应温度T的变化曲线见下图,结合各反应的ΔH,归纳lgK~T曲线变化规律:
a.__________________________________________________________;
b.__________________________________________________________。
②向盛有CaSO4的真空恒容密闭容器中充入CO,反应①于900℃达到平衡,c平衡(CO)=8.0×
10-5mol·
L-1,计算CO的转化率(忽略副反应,结果保留两位有效数字)。
③为减少副产物,获得更纯净的CO2,可在初始燃料中适量加入________。
解析
(1)①2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的正反应方向是气体物质的量减小的反应,压强增大,平衡正向移动,在同温度下,p2时NO的转化率较大,故p1<
p2,②压强相同时,温度升高,NO的转化率减小,平衡逆向移动,NO、O2的浓度增大,NO2浓度减少,结合化学平衡常数表达式K=
可知,K将减小。
(2)①结合图像和反应特点可知,a.反应①③为放热反应,随温度升高,lgK降低;
反应②为吸热反应,随温度升高,lgK增大;
b.放出或吸收热量越多的反应,其lgK受温度影响越大。
②由图像可知,当反应①在900℃时,lgK=2,即平衡常数K=100。
设起始时CO的浓度为amol·
L-1,转化量为xmol·
L-1。
CaSO4(s)+CO2(g)
CaS(s)+CO2(g)
a0
xx
8.0×
10-5x
根据:
K=
=100,解得x=8.0×
10-3。
a-x=8.0×
10-5,解得a=8.08×
所以CO的转化率=
×
100%≈99%
③要获得更纯净的二氧化碳,必须减少二氧化硫的量,通过反应②的分析可知,当二氧化碳浓度增大时,可使平衡向左移动,所以可在初始燃料(CO)中加入适量二氧化碳,减少二氧化硫的产生,获得更纯净的二氧化碳。
答案
(1)①p1<
p2 ②减小
(2)①a.放热反应的lgK随温度升高而下降(或“吸热反应的lgK随温度升高而升高”) b.放出或吸收热量越多的反应,其lgK受温度影响越大
②99% ③二氧化碳(或CO2)
13.(2014·
天津理综,10)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·
一种工业合成氨的简易流程图如下:
(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS。
一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式:
__________________________________________________________。
(2)步骤Ⅱ中制氢气原理如下:
①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.4kJ·
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2kJ·
mol-1
对于反应①,一定可以提高平衡体系中H2百分含量,又能加快反应速率的措施是________。
a.升高温度b.增大水蒸气浓度
c.加入催化剂d.降低压强
利用反应②,将CO进一步转化,可提高H2产量。
若1molCO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应,得到1.18molCO、CO2和H2的混合气体,则CO转化率为________。
(3)图1表示500℃、60.0MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。
根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数:
________。
(4)依据温度对合成氨反应的影响,在图2坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从通入原料气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图。
(5)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)________。
简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法:
__________________________________________________________
__________________________________________________________。
解析
(1)依据题意,NH4HS被空气中氧气氧化,将-2价S元素氧化成S,同时生成一水合氨,其反应方程式为2NH4HS+O2
2NH3·
H2O+2S↓。
(2)结合反应特点,正反应方向是气体物质的量增大的吸热反应,若要加快反应速率又增加H2的百分含量,可升高温度,a项正确;
增加水蒸气浓度,能加快反应速率,使平衡正向移动,但H2增加的量没有水蒸气增加的量多,H2的百分含量减少,b项错误;
加入催化剂平衡不移动,H2的百分含量不变,c项错误;
降低压强反应速率减慢,d项错误。
根据“三段式”法有:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
开始(mol)0.200.8
转化(mol)xxx
一定时间(mol)0.2-xx0.8+x
则0.2-x+x+0.8+x=1.18,解得x=0.18,故CO转化率为
100%=90%。
(3)根据“三段式”法有
N2 + 3H22NH3
开始(mol)130
转化(mol)x3x2x
平衡(mol)1-x3-3x2x
100%=42%,解之,x=
,
所以N2的平衡体积分数
100%=14.5%。
(4)由于N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<
0,反应开始时,温度大于零,随着反应进行,达到平衡前NH3的物质的量增加,达到平衡后,温度升高,平衡逆向移动,NH3的物质的量将减少,图示见答案。
(5)根据流程图可知,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤见Ⅳ(热交换),用合成氨放出热量对N2和H2进行预热。
合成氨的正反应是气体物质的量减少的放热反应,为提高合成氨原料总转化率,又不降低反应速率,可采取对原料加压、分离液氨,使化学平衡正向移动,同时对未反应的N2、H2循环使用,提高原料转化率。
答案
(1)2NH4HS+O2
H2O+2S↓
(2)a 90%
(3)14.5%
(4)
(5)Ⅳ 对原料气加压,分离液氨未反应的N2、H2循环使用
对点回扣
1.化学反应速率和化学平衡计算的常用基本关系式
对于可逆反应:
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
(1)各物质表示的反应速率之比等于相应的化学计量数之比,即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q。
(2)各物质的变化量之比=相应的化学计量数之比
(3)反应物的平衡量=起始量-消耗量
生成物的平衡量=起始量+增加量
(4)达到平衡时,反应物A(或B)的平衡转化率α:
α(A)(或B)=
100%
2.使用化学平衡常数时的注意要点
(1)化学平衡常数只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关。
(2)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时,由于其浓度可看做“1”而不代入公式。
(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
若反应方向改变,则平衡常数改变。
若方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,化学平衡常数也不一样。
3.化学平衡常数的三种应用
(1)化学平衡常数数值的大小是可逆反应进行程度的标志。
(2)可以利用平衡常数的值作标准判断:
①正在进行的可逆反应是否平衡。
②化学平衡移动的方向。
(3)利用K可判断反应的热效应
若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应;
若升高温度,K值减小,则正反应为放热反应。
[纠错]
易错点一:
易错点二:
4.化学平衡计算常用技巧:
(1)三步法
三步法是化学平衡计算的一般格式,根据题意和恰当的假设列出起始量、转化量、平衡量。
但要注意计算的单位必须保持统一,可用mol、mol·
L-1,也可用L。
(2)差量法
差量法用于化学平衡计算时,可以是体积差量、压强差量、物质的量差量等等。
(3)极端假设法
化学平衡研究的对象是可逆反应,这类反应的特点是不能进行到底。
据此,若假定某物质完全转化(或完全不转化),可求出其他物质的物质的量(或物质的量浓度、气体体积)的范围。
(4)其他方法
讨论法、等效平衡法、虚拟状态法、赋值法、估算法、守恒法等。
5.图像类试题解题关键
解答图像类试题的关键在于分析图像中已存在的文字和数据信息,理解图像中纵、横坐标意义及题中设问,然后根据信息,结合学过的有关化学概念、原理、规律和性质分析问题、解决问题、得出答案。
6.两“会”速解化学图像题
解答化学图像问题时需要两“会”:
(1)会识图:
一看面、二看线、三看点(弄清纵、横坐标的意义;
弄清起点、拐点、终点的意义;
看清曲线的变化趋势)。
(2)会分析:
分析图像中隐含的信息,找出数据之间的关联点。
将其加工成化学语言,同时联系化学概念、化学原理,从而快速解决问题。