K值专练高考化学.docx

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K值专练高考化学

K值专练

1．采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。

回答下列问题

（1）F．Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5（g）分解反应：

其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。

体系的总压强p随时间t的变化如下表所示（t=∞时，N2O5（g）完全分解）：

t/min

0

40

80

160

260

1300

1700

∞

p/kPa

35.8

40.3

42.5.

45.9

49.2

61.2

62.3

63.1

①25℃时N2O4（g）

2NO2（g）反应的平衡常数Kp=_______kPa（Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数）。

【答案】13.4

【解析】④根据表中数据可知五氧化二氮完全分解时的压强是63.1kPa，根据方程式可知完全分解时最初生成的二氧化氮的压强是35.8kPa×2＝71.6kPa，氧气是35.8kPa÷2＝17.9kPa，总压强应该是71.6kPa+17.9kPa＝89.5kPa，平衡后压强减少了89.5kPa－63.1kPa＝26.4kPa，所以根据方程式2NO2（g）

N2O4（g）可知平衡时四氧化二氮对应的压强是26.4kPa，二氧化氮对应的压强是71.6kPa－26.4kPa×2＝18.8kPa，则反应的平衡常数

。

2近期发现，H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。

回答下列问题：

（1）H2S与CO2在高温下发生反应：

H2S（g）+CO2（g）

COS（g）+H2O（g）。

在610K时，将0.10molCO2与0.40molH2S充入2.5L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。

①H2S的平衡转化率

=_______%，反应平衡常数K=________。

【答案】2.52.8×10–3

【解析】

（2）设反应的H2S物质的量为x，由题意列三段式得：

因为反应平衡后水的物质的量分数为0.02，所以

=0.02，解得x=0.01；①H2S的平衡转化率α1＝0.01÷0.40×100%=2.5%；反应平衡常数K＝

=

≈2.849×10-3（或2.8×10－3或2.85×10－3）。

3．H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害，工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放，回答下列各方法中的问题。

用氨水除去SO2

（1）已知25℃，NH3·H2O的Kb=1.8×10−5，H2SO3的Ka1=1.3×10−2，Ka2=6.2×10−8。

若氨水的浓度为2.0mol·L-1，溶液中的c（OH−）=_________________mol·L−1。

将SO2通入该氨水中，当c（OH−）降至1.0×10−7mol·L−1时，溶液中的c（

）/c（

）=___________________。

【答案】6.0×10-30.62

【解析】

（1）根据NH3·H2O的Kb=1.8×10−5可知，

=1.8×10−5，当氨水的浓度为2.0mol·L-1时，溶液中的c（OH−）=c（NH4+）=

=6.0×10-3mol·L-1。

根据H2SO3的Ka2=6.2×10−8可知，

=6.2×10−8，，当c（OH−）降至1.0×10−7mol·L−1，溶液中的c（SO32-）/c（HSO3-）=0.62。

4．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）在一定温度时为常数，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

________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化的曲线是_______（填曲线编号），平衡常数值K2=_____；温度t2___t1（填“小于”“等于”或“大于”）,判断理由是______。

【答案】

（1）3小于（每空2分，共4分）

（2）B（1分）7/3（2分）大于（1分）放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动（1分）

【解析】

（1）根据v（正）=k（正）c（顺）、

，则v（正）=0.006c（顺）,v（逆）=k（逆）c（反），

v（逆）="0.002"c（反）,达到化学平衡状态时正逆反应速率相等，则

0.006c（顺）="0.002"c（反），K1=c（反）/c（顺）=0.006÷0.002=3；该反应的活化能Ea（正）小于Ea（逆），说明断键吸收的能量小于成键释放的能量，即该反应为放热反应，则

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,放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动,所以温度t2大于t1。

5．碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。

回答下列问题：

（1）Bodensteins研究了下列反应：

2HI（g）

H2（g）+I2（g）

在716K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x（HI）与反应时间t的关系如下表：

t/min

0

20

40

60

80

120

x（HI）

1

0.91

0.85

0.815

0.795

0.784

x（HI）

0

0.60

0.73

0.773

0.780

0.784

①根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为：

___________。

②上述反应中，正反应速率为v正=k正·x2（HI），逆反应速率为v逆=k逆·x（H2）·x（I2），其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________（以K和k正表示）。

若k正=0.0027min-1，在t=40min时，v正=________min-1

【答案】

（1）①

；②k逆=k正/K；1.95×10-3

【解析】

（1）①问中的反应是比较特殊的，反应前后气体体积相等，不同的起始态很容易达到等效的平衡状态。

大家注意表格中的两列数据是正向和逆向的两组数据。

716K时，取第一行数据计算：

2HI（g）

H2（g）+I2（g）

n（始）（取1mol）100

Δn（0.216）（0.108）（0.108）

n（平）0.784（0.108）（0.108）

化学平衡常数为

本小题易错点：

计算式会被误以为是表达式。

②问的要点是：

平衡状态下，v正=v逆，故有：

k正·x2（HI）=k逆·x（H2）·x（I2）

变形：

k正/k逆=｛x（H2）·x（I2）｝/x2（HI）=K

故有：

k逆=k正/K

6．二氧化碳的有效回收利用，既能缓解能源危机，又可减少温室效应的影响，具有解决能源问题及环保问题的双重意义。

Zn/ZnO热化学循环还原CO2制CO的原理如下图所示，回答下列问题：

（1）二甲醚是主要的有机物中间体，在一定条件下利用CO2与H2可直接合成二甲醚：

2CO2（g）+6H2（g）

CH3OCH3（g）+3H2O（g），

=3时，实验测得CO2的平衡转化率随温度及压强变化如下图所示。

①若在1L密闭容器中充入0.2molCO2和0.6molH2，CO2的平衡转化率对应下图中A点，则在此温度，该反应的化学平衡常数是___________（保留整数）。

②合成二甲醚过程中往往会生成一氧化碳，合成时选用硅铝化合物做催化剂，硅铝比不同时，生成二甲醚或一氧化碳的物质的量分数不同。

硅铝比与产物选择性如下图所示。

图中A点和B点的化学平衡常数比较：

KA____KB（填“>、<、=”）。

根据以上两条曲线，写出其中一条变化规律：

_______________________。

【答案】23=a．温度越高，二甲醚的选择性越大；b．低温时硅铝比对二甲醚的选择性影响不大，高温时随着硅铝比增大，二甲醚的选择性先增大后减小

【解析】

（1）

①根据A点，利用三段式法计算平衡常数；

2CO2（g）+6H2（g）⇌CH3OCH3（g）+3H2O（g）

起始量（mol/L）0.20.600

反应量（mol/L）0.10.30.050.15

平衡量（mol/L）0.10.30.050.15

K=

≈23；

②平衡常数只受温度影响，图中280℃下的A点和B点的平衡常数相等；从图中两条曲线的变化趋势及对比情况可以看出：

230℃的曲线变化相对平缓，280℃的曲线变化程度较大且先升后降，280℃二甲醚物质的量分数较大，温度升高，二甲醚的物质的量浓度的变化受影响的程度也有所改变等，因此可以概括为：

a．温度越高，二甲醚的选择性越大；b．低温时硅铝比对二甲醚的选择性影响不大，高温时随着硅铝比增大。

7．丙烯（C3H6）是重要的有机化工原料。

丙烷脱氢制丙烯发生的主要反应及能量变化如下图。

（1）下图为丙烷直接脱氢法中丙烷和丙烯的平衡体积分数与温度、压强的关系（图中的压强分

别为104Pa和105Pa）。

①104Pa时，图中表示丙烯的曲线是____（填“ⅰ”、“ⅱ”、“ⅲ”或“ⅳ”）。

②104Pa、500℃时，主反应用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=_____（已知：

气体分压=气体总压×体积分数）。

【答案】ⅰ3.3×103Pa

【解析】

（1）①丙烷脱氢制丙烯为气体体积增大的反应，增大压强，平衡想逆反应方向移动，丙烯的平衡体积分数减小，故曲线ⅰ代表104Pa时丙烯的平衡体积分数，故答案为：

ⅰ；

②104Pa、500℃时，丙烯的平衡体积分数为33%，设起始丙烷为1mol，转化率为x，由题意建立如下三段式：

C3H8（g）

C3H6（g）+H2（g）

起（mol）100

变（mol）xxx

平（mol）1-xxx

则由丙烯的平衡体积分数为33%可得，x/（1+x）=0.33，解得x≈0.5，丙烷、丙烯和氢气的分压均为104Pa×1/3，则用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=（104Pa×1/3）×（104Pa×1/3）/（104Pa×1/3）=104Pa×1/3=3.3×103Pa，故答案为：

3.3×103Pa。

8．有效除去大气中的SO2和氮氧化物，是打赢蓝天保卫战的重中之重。

（1）某温度下，N2O5气体在一体积固定的容器中发生如下反应：

2N2O5（g）=4NO2（g）＋O2（g）（慢反应）△H＜0，2NO2（g）

N2O4（g）（快反应）△H＜0，体系的总压强p总和pO2随时间的变化如下图所示：

①上图中表示O2压强变化的曲线是______________________（填“甲”或“乙”）。

②已知N2O5分解的反应速率v＝0.12pN2O5（kPa•h－1），t＝10h时，pN2O5＝_________kPa，v＝_________kPa•h－1（结果保留两位小数，下同）。

③该温度下2NO2

N2O4反应的平衡常数Kp＝__________________kPa－1（Kp为以分压表示的平衡常数）。

【答案】乙28.23.380.05

【解析】

（1）①根据反应分析，随着反应的进行氧气的压强从0开始逐渐增大，所以乙为氧气的压强曲线；

②t＝10h时，pO2=12.8kPa，2N2O5（g）=4NO2（g）＋O2（g）分析，反应的五氧化二氮的分压为25.6kPa，起始压强为53.8kPa，所以10h时pN2O5＝53.8-25.6=28.2kPa，N2O5分解的反应速率v＝0.12pN2O5（kPa•h－1）=0.12×28.2=3.38kPa•h－1；

③2N2O5（g）=4NO2（g）＋O2（g）

53.8107.626.9

2NO2

N2O4

起始分压107.60

改变分压2xx

平衡分压107.6-2xx

有107.6-2x+x+26.9=94.7，解x=39.8kPa，平衡常数=

=0.05kPa－1。

9．氮的氧化物既是空气的重要污染物，同时也是重要的化工原料。

（1）在373K时，向体积为2L的恒容真空容器中通入0.40molNO2，发生反应：

2NO2（g）

N2O4（g）ΔH=−57.0kJ·mol−1。

测得NO2的体积分数[φ（NO2）]与反应时间（t）的关系如下表：

t/min

0

20

40

60

80

φ（NO2）

1.0

0.75

0.52

0.40

0.40

①0～20min内，v（N2O4）=________mol·L−1·min−1。

②上述反应中，v正（NO2）=k1·c2（NO2），v逆（N2O4）=k2·c（N2O4），其中k1、k2为速率常数，则373K时，k1、k2的数学关系式为__________。

改变温度至T1时k1=k2，则T1_____373K（填“>”“<”或“=”）。

【答案】2.0×10−3k1=60k2>

【解析】

（1）①设0～20min内生成N2O4的物质的量是xmol。

2NO2（g）

N2O4（g）

开始（mol/L）：

0.20

转化（mol/L）：

x

20min（mol/L）：

（0.2−x）

，解得：

x=0.08，v（N2O4）=

mol/L÷20min=2.0×10−3mol/（L·min）；

②设平衡时N2O4的浓度为xmol/L。

2NO2（g）

N2O4（g）

开始：

0.2mol/L0

转化：

2xmol/Lxmol/L

平衡：

（0.2−2x）mol/Lxmol/L

，x=0.075，v正（NO2）∶v逆（N2O4）=2∶1，即k1·c2（NO2）∶k2·c（N2O4）=2∶1，k1×0.052∶k2×0.075=2∶1，所以k1=60k2。

若改变温度至T1时k1=k2，则根据平衡时k1·c2（NO2）∶k2·c（N2O4）=2∶1可知c（NO2）较原平衡增大，c（N2O4）较原平衡减小，说明平衡逆向移动，该反应正反应放热，所以T1>373K，

故答案为：

2.0×10−3；k1=60k2；>。

10．研究含氮污染物的治理是环保的一项重要工作。

合理应用和处理氮的化合物，在生产生活中有重要意义。

（1）T℃时，将0.6molNO和0.2molO3气体充入到2L固定容积的恒温密闭容器中，NO的浓度随反应时间的变化如图所示。

①T℃时，反应3NO（g）+O3（g）

3NO2（g）的平衡常数K=______________。

【答案】240（或240L·mol-1）

【解析】

（1）①由图像分析可知反应10min时达到平衡，平衡时c（NO）=0.1mol/L，据此列三段式：

3NO（g）+O3（g）

3NO2（g）

起始浓度（mol/L）：

0.30.10

反应浓度（mol/L）：

0.20.2/30.2

平衡浓度（mol/L）：

0.10.1/30.2

T℃时反应的平衡常数:

K=0.23/[0.13

）3]=240。

11．I．氮及其化合物在工业生产中有广泛应用。

（1）已知25℃时，NH3・H2O的Kb＝1.8×10－5，H2SO3的Ka1＝1.3×10－2，Ka2＝6．2×10－8。

若氨水的浓度为2.0mol・L－1，将SO2通入该氨水中，当溶液呈中性时，溶液中的

______。

【答案】2.24

【解析】

（1）NH3·H2O的电离方程式为NH3·H2O

NH4＋＋OH－，SO2通入氨水中，根据电荷守恒有c（NH4＋）＋c（H＋）=c（HSO3－）＋2c（SO32－）＋c（OH－），当溶液呈中性时c（H＋）=c（OH－），则c（NH4＋）=c（HSO3－）＋2c（SO32－），Ka2=

，c（SO32－）=

，c（NH4＋）=c（HSO3－）＋2×

=c（HSO3－）×

，

=

，故答案为：

2.24。

12．面对全球近期的气候异常，环境问题再次成为焦点。

SO2、NOx、CO2是对环境影响较大的气体，对他们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。

（1）①已知：

在2L密闭容器中，17℃、1.01×105Pa条件下，2NO2（g）

N2O4（g）ΔH<0的平衡常数K=13.3。

当此反应达到平衡时，若n（NO2）=0.060mol，则c（N2O4）=_______（保留两位有效数字）。

【答案】0.012mol/L

【解析】

（1）①平衡时n（NO2）=0.060mol，容器的容积为2L，所以平衡时NO2的浓度为c（NO2）=0.060mol÷2L=0.030mol/L，根据2NO2（g）

N2O4（g）的化学平衡常数K=

=13.3，c（N2O4）=K×c2（NO2）=0.012mol/L。

13．合成氨所需H2取自CH4，CH4和O2作用成CO2、H2（反应①），然而CH4和O2反应还能生成CO2、H2O（反应②），当有水生成时，H2O和CH4反应（反应③）。

下表为三个反应在不同温度下的平衡常数K。

（1）反应①的平衡常数K①的表达式为_______________。

（2）反应①②③的平衡常数K①、K②、K③之间的关系为K②=_____________（用含K①、K③的式子表示）。

【答案】

K①2/K③

【解析】

（1）根据化学平衡常数表达式，K①=

；

（2）K①=

，K②=

，K③=

，因此K②=K①2/K③。

14．CO2和CH4均为温室气体，若得以综合利用，对温室气体整治具有重大意义。

（1）合成甲醇的主要反应是CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）。

初始压强P1下，向体积为2L的恒容密闭容器中充入bmolCO和2bmolH2，平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图所示。

请回答：

①200℃时，该反应的平衡常数K=_______（用含b的代数式表示）。

若上述反应经过tmin达到平衡，则该时间段内氢气的平均反应速率为_______。

（2）实验室可用Na2CO3与盐酸混合制备少量CO2。

在25℃时，取10．6gNa2CO3与盐酸混合所得的一组体积为1L的溶液，溶液中部分微粒与pH的关系如图所示。

则：

①根据图中数据，计算CO32－的水解常数K=____________________。

【答案】4/b2

【解析】

（1）℃时，CO的转化率为0.5，所以平衡时CO、H2、CH3OH的浓度分别0.25bmol/L、0.5bmol/L、0.25bmol/L，所以平衡常数K=0.25b/（0.5b）2×0.25b=4/b2，若200℃时，上述反应经过tmin达到平衡，氢气转化的浓度为0.5bmol/L，所以该时间段内氢气的平均反应速率为0.5b/tmol/（L•min）=b/2tmol/（L•min），故答案为：

4/b2；b/2tmol/（L•min）。

（2）0.6g碳酸钠的物质的量为：

n（Na2CO3）=10.6g/106g/mol=0.1mol，CO32-+H2O

HCO3-+OH-的平衡常数K=c（HCO3−）∙c（OH−）/c（CO32−），由图中数据可知，当pH=11时，c（HCO3−）=c（CO32−），CO32－平衡常数K=c（OH−）=1.0×10-3，故答案为：

1.0×10-3。

15．含氮化合物在生产、生命活动中有重要的作用。

回答下列问题：

（1）肌肉中的肌红蛋白（Mb）可与O2结合生成MbO2：

Mb（aq）+O2（g）

MbO2（aq），其中k正和k逆分别表示正反应和逆反应的速率常数，即V正=k正·c（Mb）·P（O2），V逆=k逆·c（MbO2）。

37℃时测得肌红蛋白的结合度（α）与P（O2）的关系如下表[结合度（α）指已与O2结合的肌红蛋白占总肌红蛋白的百分比]：

P（O2）

0.50

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

α（MbO2%）

50.0

67.0

80.0

85.0

88.0

90.3

91.0

①计算37℃、P（O2）为2.00kPa时，上述反应的平衡常数K=___________。

②导出平衡时肌红蛋白与O2的结合度（α）与O2的压强[P（O2）]之间的关系式α=___________（用含有k正、k逆的式子表示）。

【答案】2.00

【解析】（1①37℃、P（O2）=2.00kPa时，结合度为80%，化学平均常数K=

kPa-1；

②由结合度的定义式可知，反应达平衡时，V正=V逆，所以K=

，可求出c（MbO2）=

，代入结合度定义式

=

可得a=

；

16．合理利用和转化NO2、SO2、CO、NO等污染性气体是环保领域的重要课题。

（1）已知2NO（g）+O2（g）

2NO2（g）的反应历程分两步：

①2NO（g）

N2O2（g）（快）v1正=k1正·c2（NO），v1逆=k1逆·c（N2O2）

②N2O2（g）+O2（g）

2NO2（g）（慢）v2正=k2正·c（N2O2）·c（O2），v2逆=k2逆·c2（NO2）

一定温度下，反应2NO（g）+O2（g）

2NO2（g）达到平衡状态，该反应的平衡常数的表达式K=______________________（用k1正、k1正、k2逆、k2逆表示），反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小关系为E1___________E2（填“＞”“＜”或“=”）

（3）用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为：

C（s）+2NO（g）

N2（g）+CO2（g）。

向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，恒温（T℃）时，各物质的浓度随时间的变化如下表：

①T℃时，该反应的平衡常数为___________（保留两位有效数字）

【答案】

＜.56

【解析】

（1）v1正=k1正·c2（NO），v1逆=k1逆·c（N2O2），v2正=k2正·c（N2O2）·c（O2），v2逆=k2逆·c2（NO2），可知c2（NO）=

，c（N2O2）=

，c（N2O2）·c（O2）=

，c2（NO2）=

，

因而K=

，

①2NO（g）

N2O2（g）（快）；② N2O2（g）+O2（g）

2NO2（g）（慢），反应①的速率大于反应②，可知活化能E1＜E2，

因此，本题正确答案是：

；＜；

（3）①平衡状态物质的平衡浓度为，c（NO）=0.04mol/L；c（N2）=0.03mol/L；c（CO2）=0.03mol/L；K=

=

=0.56；

因此，本题正确答案是：

0.56。

17．工业上利用脱硫后的天然气合成氨的某流程如下：

（1）已知N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）△H<0，平