1、第1頁共 11 頁跟蹤檢測(四十二)突破1個高考難點一一化學平衡常數及其計算1.03是一種很好的消毒劑，具有高效、潔凈、方便、經濟等優點。03可溶于水，在水中易分解，產生的0為游離氧原子，有很強的殺菌消毒能力。常溫常壓下發生的反應如 下：反應 0302+ 0 AH0 平衡常數為 Ki；反應 0 + 03202AHV0 平衡常數為 K2；總反應：203302AHV0 平衡常數為 K。下列敘述正確的是( () )A .降低溫度，總反應 K 減小B. K= Ki+ K2C適當升溫，可提高消毒效率D 壓強增大，K2減小解析：選 C 降溫，總反應平衡向右移動，K增大，A 項錯誤；C0CL、&平衡

2、向右移動，反應平衡向左移動，c(0)增大，可提高消毒效率，C 項正確；對于給定的反應，平衡常數只與溫度有關，D 項錯誤。2.將一定量氨基甲酸銨( (NH2C00NH4) )加入密閉容器中，發 生反應 NH2C00NH4( (s) 2NH3( (g) + C02(g)。 該反應的平衡常 數的負對數( (一lg K)值隨溫度(T)的變化曲線如圖所示，下列說法中 不正確的是( ( ) )A .該反應的AH0B. NH3的體積分數不變時，該反應一定達到平衡狀態2 294C . A 點對應狀態的平衡常數K(A)的值為 10.D . 30C時，B 點對應狀態的 v正Vv逆解析：選 B 此題的關鍵是弄清lg

3、 K 越小，K 越大，由圖中數據可知隨溫度的升高lg K 逐漸減小，說明隨溫度的升高，化學平衡向右移動，正反應為吸熱反應，A 項正確;2由 NH2COONH4( (s)2NH3(g)+ CO2(g)，可知氨氣的體積分數始終為 3 B 項錯誤；A 點時，一 lg K= 2.294, C 項正確；由 B 點對應的數值可知此時 QK，反應向逆反應方向進行,=C 0 03、K=B 項錯誤；升高溫度，反應如3.6383.1502.7172.2941.87725 30 35 40 45機第2頁共 11 頁v正v逆，D 項正確。3.工業上制備合成氣的工藝主要是水蒸氣重整甲烷：CH4(g)+ H20(g)CO

4、(g) + 3H2(g) 出 0,在一定條件下，向體積為1L 的密閉容器中充入 1 mol CH4(g)和 1 mol H20(g),測得 H2O(g)和H2(g)的濃度隨時間變化曲線如圖所示，下列說法正確的是( () )A .達到平衡時，CH4(g)的轉化率為 75%11B. 010 min 內，v(CO) = 0.075 mol L- minC .該反應的化學平衡常數K= 0.187 5D .當 CH4(g)的消耗速率與 H2( (g)的消耗速率相等時，反應到達平衡mol L1,則:0.25 mol LX100% = 25%，故 A 項錯誤；010 min 內，v(CO)1 mol L=0

5、.187 5，故 C 項正確；同一物質的消耗速率與其生成速率相等時，反應到達平衡，由方程式可知當 CH4(g)的消耗速率與 Hg)的消耗速率為 1 : 3 時，反應到達平衡，故 D 項錯誤。4. (2015 天津高考) )某溫度下，在 2 L 的密閉容器中，加入1 mol X(g)和 2 mol Y(g)發生反應：X(g) + mY(g) 3Z(g)。平衡時，X、Y、Z 的體積分數分別為 30%、60%、10%。 在此平衡體開始 /(mol L1)11001轉化 /(mol L)0.250.250.250.751平衡 /(mol L)0.750.750.250.75CH4(g) + H2O(g

6、)1解析：選 C 由圖可知，10 min 時反應到達平衡,平衡時水蒸氣、 氫氣的濃度均為 0.75CO(g) + 3H2(g)平衡時甲烷轉化率=10.25 mol L10 min=0.025mol L1min1,故B 項錯誤；平衡常數K= cCOC3H2CCH4CH2O0.25X0.7530.75X0.75第3頁共 11 頁系中加入1 mol Z(g)，再次達到平衡后，X、Y、Z 的體積分數不變。下列敘述不正確的是( () )A.m= 2B.兩次平衡的平衡常數相同C . X 與 Y 的平衡轉化率之比為 1 : 11D .第二次平衡時，Z 的濃度為 0.4 mol L -第4頁共 11 頁解析：

7、選 D A 項，根據再次加入 1 mol Z（g），平衡后，X、Y、Z 的體積分數不變，可 知該反應是一個反應前后氣體分子數相等的反應，因此m= 2。B 項，由于溫度沒有變化，故兩次平衡的平衡常數相同。 C 項，因為是按照化學方程式中化學計量數之比充入的反應物， 因此二者的平衡轉化率相等。D 項，該反應前后氣體分子數不變，因此反應后氣體的物質的量與反應前一樣，都為 4 mol，而平衡后 Z 的體積分數為 10%，平衡時 Z 的物質的量為 4 molx10% =0.4 mol，容器體積為 2 L, Z 的濃度為 0.2 molI。5. N2O5是一種新型硝化劑，在一定溫度下可發生下列反應：2N2

8、O5（g） 4NO2（g）+02（g） AH0, T1溫度下的部分實驗數據：t/s05001 0001 5001c(N2O5)/(mol L -)5.003.522.502.50下列說法不正確的是（）A.500 s 內 N2O5分解速率為 2.96X103mol L一1 1B.T1溫度下的平衡常數為 K1= 125,1 000 s 時 N2O5的轉化率為 50%C .其他條件不變時，T2溫度下反應到 1 000 s 時測得 N2O5的濃度為 2.98 mol L j則T1VT2D . T1溫度下的平衡常數為 K1, T3溫度下的平衡常數為氏，若 0K3，則 T1T3I起始 /(molL)5.0

9、000轉化 /(molL)2.505.001.25平衡 /(molL)2.505.001.2512.50 mol L 125,OC(N2O5) )=1X100% = 50% , B 正5.00 mol L 確；1 000 s 時，T2溫度下的 N2O5濃度大于 T1溫度下的 N2O5濃度，則改變溫度使平衡逆向移動了，逆向是放熱反應，則降低溫度平衡向放熱反應方向移動，即解析：選 C1(5.00 3.52 mol L311v(N2O5)= 2.96x10mol L, A 正確;500 s1 000第5頁共 11 頁s 后 N2O5的濃度不再發生變化，即達到了化學平衡，列出三段式:2N2O5( (g

10、)4NO2( (g)+ O2( (g)C4(NO2) )c(O2 )_5.004x1.25C2N2O5=2.502T2VT1, C 錯誤；對于第6頁共 11 頁吸熱反應來說，T 越高，K 越大，若KIK3,則TIT3,D 正確。6. TiC時，向容器為 2 L 的密閉容器中充入一定量的A(g)和 B(g),發生如下反應 A(g)+ 2B(g)C(g)。反應過程中測定的部分數據如下表：反應時間/minn(A)/moln(B)/mol01.001.20100.50300.20下列說法錯誤的是( () )A .前 10 min 內反應的平均速率為11v(C) = 0.025 0 mol L minB

11、.其他條件不變，起始時向容器中充入 0.50 mol A(g)和 0.60 mol B(g)，達到平衡時 n(C)v0.25 molC .其他條件不變時，向平衡體系中再充入0.50 mol A，與原平衡相比，達到平衡時B的轉化率增大，A 的體積分數增大D .溫度為 T2C時( (TiT2),上述反應的平衡常數為 20,則該反應的正反應為放熱反 應1 1=0.025 0 mol Lmin,A 正確。10 min 時，反應的 n(B) = 2n(A) = 2x(1.00 mol 0.50 mol)=1.00 mol，貝 U 10 min 時，B 的物質的量為 0.20 mol，與 30 min 時

12、 B 的物質的量相等，則反應 10 min 時已達到平衡狀態；其他條件不變，若起始時向容器中充入 0.50 mol A(g)和 0.601mol B(g),將容積縮小為原來的時與原平衡等效，達到平衡時 n(C) = 0.25 mol，但擴大容積，恢復到原體積，壓強減小，平衡逆向移動，故達到平衡時n(C)v0.25 mol, B 正確。其他條件不變時，向平衡體系中再充入0.50 mol A，平衡正向移動，與原平衡相比，達到平衡時B的轉化率增大，A 的體積分數增大，C 正確。由上述分析可知，10 min 時 n(A) = 0.50 mol,此時達到平衡狀態，A、B、C 的濃度(mol L1)分別為

13、 0.25、0.10 和 0.25,則有 K(T1) =二;0 25=0 102.x0.25= 100 K(T2) = 20,說明升高溫度，平衡正向移動，則該反應的正反應為吸熱反應，D 錯誤。解析：選 D前 10 min 內消耗 0.50 mol A，同時生成 0.50 mol C ,則有 v(C)=0.50mol2 Lx第7頁共 11 頁7.工業合成氨反應為N2( (g)+ 3H2(g)高溫、高壓2NH3( (g)，對其研究如下：已知 H H 鍵的鍵能為 436 kJ mo1, N H 鍵的鍵能為 391 kJ mo1, N 三 N 鍵的 鍵能是 945.6 kJ mo二 則上述反應的 出=

14、_ 。(2) 上述反應的平衡常數 K 的表達式為 _。-一13若反應方程式改寫為？N2( (g)+尹 29)NH3( (g)，在該溫度下的平衡常數K1=_(用 K 表示) )。(3) 在 773 K 時，分別將 2 mol N2和 6 mol H2充入一個固定容積為 1 L 的密閉容器中，隨著反應的進行，氣體混合物中n(H2)、n(NH3)與反應時間 t 的關系如下表：t/min051015202530n(H2)/mol6.004.503.603.303.033.003.00n(NH3)/mol01.001.601.801.982.002.001該溫度下，若向同容積的另一容器中投入的N2、H2

15、、NH3的濃度分別為 3 mol L3 mol L_1 3 mol L - j 則此時 v正_(填大于小于”或等于”)v逆。2由上表中的實驗數據計算得到“濃度一時間”的關系可用下圖中的曲線表示，表示c(N2)-t 的曲線是 _。在此溫度下，若起始充入4 mol N2和 12 mol H2,則反應剛達到平衡時，表示c(H2)-t的曲線上相應的點為_。解析：( (1)根據 AH = E(反應物的總鍵能) )E(生成物的總鍵能) )，知 AH = 945.6 kJ moL1+436 kJ mol1x3391 kJ mol1x6=92.4 kJ mol1O(2)該反應的平衡常數cNH313-E5K14

16、15 10 15 20 25 30 35 40 45t/min1第8頁共 11 頁c2N2c2H2該溫度下，25 min 時反應處于平衡狀態，平衡時 c(N2)= 1 mol L1 c(H2) = 3 mol L1第9頁共 11 頁2 23 mol，則Q二卅垠二爲二 rK，反應向正反應方向進行，故v正大于 v逆；起始充入 4 mol N2和 12 mol H2，相當于將充入 2 mol N2和 6 mol H2的兩個容器“壓縮”為一個容器，假設平衡不移動，則平衡時c(H2) )= 6 mol L I而“壓縮”后壓強增大,反應速率加快，平衡正向移動，故平衡時3 mol L-1 c(H2)v6 m

17、ol L1，且達到平衡的時間縮短，故對應的點為 B。2 1答案：92.4 kJmo1(2)K = 山學二山學二K( (或K) )( (3) )大于 乙B8甲烷在日常生活及有機合成中用途廣泛，某研究小組研究甲烷在高溫下氣相裂解反 應的原理及其應用。(1)已知：CH4(g)+ 2O2( (g)=CO2( (g) + 20(1)-1ZH1= 890.3 kJ mol5C2H2(g) +QO2(g)=2CO2(g) + H2O(l)1少2= 1 299.6 kJ mol2H2(g) + O2(g)=2H2O(l)AH3= 571.6 kJ mol-1則甲烷氣相裂解反應：2CH4(g)C2H2( (g)

18、+ 3H2(g)的 AH =_(2)該研究小組在研究過程中得出當甲烷分解時，幾種氣體平衡時分壓的關系如圖所示。C時，向 2 L 恒容密閉容器中充入 0.3 mol CH4只發生反應 2CH4(g)C2H4( (g)+ 2H2(g)，達到平衡時，測得C(CQH4)= c(CH4)。該反應達到平衡時，CH4的轉化率為c(NH3)= 2 mol241X33=27在該溫度下，若向同容積的另一容器中投入的N2、H2和 NH3的濃度均為(Pa)與溫度( (C)5431-1-3-51 725 1 225 A 725225溫度/T第10頁共 11 頁對上述平衡狀態， 若改變溫度至 T2C，經 10 s 后再次

19、達到平衡，c(CH4) =2C(C2H4)，則 10 s內CQH4的平均反應速率v(CQH4)=_，上述變化過程中 T1_(填“”或“T2。結合的計算結杲，設重新達到平衡時，甲烷的濃度變化了 y molL-S 根據“三段式”法進行計算:2CH4(g)C2H4(g) + 2H2(g)起始 /(mol L1)0.050.050.1轉化 /(mol L)y0.5yyC2H4( (g) + 2H2(g)起始 /(mol L)0.150轉化 /(mol L1)x0.5x平衡 /(mol L1)0.15 x0.5x則有 0.15 x = 0.5x，解得x= 0.1,0 1CH4的轉化率為 孟X100%疋疋

20、66.7%。由圖像0.15則有0.05+0.5X0.025 mol L；10 s=0.0012CH4( (g)故第12頁共 11 頁平衡 /(mol L1)0.05 + y0.05 0.5y0.1 y第13頁共 11 頁1X1031X10-11X104flX104|X1X10-1平衡常數K=仆仆 1032=1X曲平衡常數只與溫度有關，由題給圖像可知該反應為吸熱反應，則升高溫度可使化學平衡常數增大。答案：( (1)+ 376.4 kJ mol-166.7% 0.001 25 mol L-1s-1 從題給圖像判斷出該反應為吸熱反應，對比T1C和 T2C兩種平衡狀態，由 T1C到 T2C,CH4濃度

21、增大，說明平衡逆向移動，則 T T21X105B9.I.某壓強下工業合成氨生產過程中，N2與 H2按體積比為 1 : 3 投料時，反應混合物中氨的體積分數隨溫度的變化曲線如圖甲所示，其中一條是經過一定時間反應后的曲線，另一條是平衡時的曲線。(1) 圖甲中表示該反應的平衡曲線的是 _ (填“I”或“n”) )；由圖甲中曲線變化趨勢可推知工業合成氨的反應是 _ (填“吸熱”或“放熱”) )反應。(2) 圖甲中 a 點，容器 內氣體 n(N2) ): n(NH3) = _,圖甲中 b 點，v(正)_ V(逆)(填=”或“V”) )。n.以工業合成氨為原料，進一步合成尿素的反應原理為 2NH3( (g

22、) +CO2(g)CO(NH2)2(1) + H20(g)。工業生產時，需要原料氣帶有水蒸氣，圖乙中曲線I、n、川表示在不同水碳比時，CO2的平衡轉化率與氨碳比弓弊?I之間的關系。(C02 )(1) 寫出該反應的化學平衡常數表達式 ：S S3 1 9 7 5川32瑾卡聲雄左囁第14頁共 11 頁狀態后繼續升溫，氨氣的體積分數減小，這表明平衡后升高溫度， 平衡逆向移動，故合成氨是放熱反應。因合成氨為放熱反應， 故隨著溫度的升高，平衡逆向移動，NH3的體積分數會逐漸降低，故曲線I表示該反應平衡時的曲線。(2)設反應前 N2、H2的物質的量分別為 1 mol、3 mol, a 點時消耗 N2的物質的

23、量為 x mol。N2+ 3H22NH3n(初始)/mol130n(變化)/molx3x2xn(平衡)/mol 1 x 3 3x 2x2x224=50%，解得 x=;,此時 n(N2) : n(NH3)= 1 : = 1 : 4。由圖甲知，b 點后 4 2x33 3NH3的體積分數仍在增大，說明反應仍在向正反應方向進行，此時v(正) v(逆)。n.(2)當氨碳比一定時，水碳比越大，說明原料氣中含水蒸氣越多，故二氧化碳的轉化率越小，則曲線i、n、川中對應的水碳比最大的是曲線 川。(3)B 點二氧化碳的平衡轉化率為60%，氨氣的平衡轉化率是40%，設 NH3、CO?的起1x始物質的量分別為 x m

24、ol、y mol，貝Ux molx40%x-= y molx60%，解得 y=3，即 X1= 3。川當氨碳比相同時，水碳比越大，CO2的平衡轉化率越小(3)310.甲醚又稱二甲醚， 簡稱 DME ,熔點一 141.5C,沸點一 24.9C,與石油液化氣( (LPG) 相似，被譽為“ 21 世紀的清潔燃料”。由合成氣( (CO、H2)制備二甲醚的反應原理如下：CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g)ZH1= 90.0 kJ mol1 2CH3OH(g)CH3OCH3(g) + H2O(g) AH2回答下列問題：(1)若由合成氣(CO、H2)制備 1 mol CH3OCH3(g)，且生成 H2

25、O(l)，整個過程中放岀的熱量答案：I.(1)I放熱(2)1 : 4n.(1)K=2CH20c NH3c CO2第15頁共 11 頁為 244 kJ，貝 UAH2=_kJ - mol 。已知： 出 0(1)=日20(g)AH = + 44.0 kJ mol (2)有人模擬該制備原理，500 K 時，在 2 L 的密閉容器中充入 2 mol CO 和 6 mol H2,5 min達到平衡，平衡時 CO 的轉化率為 60%，c(CH3OCH3) = 0.2 mol L1，用 出表示反應的速率是_ mol L1min1，可逆反應的平衡常數&=_。若在 500 K 時，測第16頁共 11 頁得

26、容器中 n(CH3OCH3) )= 2n(CH3OH)，此時反應的v正_v逆(填或=)。(3) 在體積一定的密閉容器中發生反應，如果該反應的平衡常數K2值變小，下列說法正確的是_ 。A 在平衡移動過程中逆反應速率先增大后減小B.容器中 CH3OCH3的體積分數增大C 容器中混合氣體的平均相對分子質量減小D 達到新平衡后體系的壓強增大(4) 一定條件下在恒溫恒容的密閉容器中，按不同投料比充入 CO(g)和 H2( (g)進行反應,平衡時 CO(g)和 H2(g)的轉化率如圖所示，則a =_ (填數值) )。起始量 /(mol L-1)0.6解析：(1)已知 CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g)AH 1= - 90.0 kJ mol-2CH3OH(g) CH3OCH3( (g)+H20(g) AH2,H2O(I)=H20(g)AH3= +44.0 kJ mol-1由合成氣(CO、H2)制備 1 mol CH3OCH3(g)，且生成