題型三 化學平衡的計算(原卷版)

題型三化學平衡的計算化學平衡常數(shù)是近幾年高考的重點和熱點，化學平衡常數(shù)是近幾年高考的重點和熱點，有關平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的有關計算有所增加，常結(jié)合圖像或表格進行考查，意在考查考生變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認知的學科素養(yǎng)，以及知識整合、科學思維的關鍵能力。化學平衡常數(shù)、反應物轉(zhuǎn)化率將以生產(chǎn)、生活實際為載體，結(jié)合化學圖像共同考查繼續(xù)成為高考命題熱點。預計在今后的高考會從不同角度考查平衡常數(shù)的計算如用平衡分壓等計算平衡常數(shù)、利用平衡常數(shù)分析平衡移動方向、利用平衡常數(shù)的表達式分析反應之間平衡常數(shù)的關系、結(jié)合圖像圖表考查平衡常數(shù)等，考查考生的分析能力、數(shù)據(jù)處理能力。一、化學平衡計算模式對以下反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，令A、B起始物質(zhì)的量分別為amol、bmol，達到平衡后，A的消耗量為mx，容器容積為VL。mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始/(mol)ab00轉(zhuǎn)化/(mol)mxnxpxqx平衡/(mol)a-mxb-nxpxqx二、壓強平衡常數(shù)Kp的計算模式一、有關化學平衡的計算1．極端假設法確定各物質(zhì)的濃度范圍可逆反應不能進行到底，因此各物質(zhì)平衡時都有一定的范圍，可通過極端假設法設定反應正向或逆向進行到底求出各物質(zhì)濃度的最大值和最小值，從而確定它們的濃度范圍。2．化學平衡計算題的“萬能鑰匙”——“三段式”如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，設A、B起始物質(zhì)的量濃度分別為amol·L－1、bmol·L－1，達到平衡后消耗A的物質(zhì)的量濃度為mxmol·L－1。mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始(mol·L－1)ab00變化(mol·L－1)mxnxpxqx平衡(mol·L－1)a－mxb－nxpxqx二、分壓平衡常數(shù)(Kp)計算1．分壓平衡常數(shù)(Kp)(1)氣體的分壓p(B)：相同溫度下，當某組分氣體B單獨存在且具有與混合氣體總體積相同的體積時，該氣體B所具有的壓強，稱為氣體B的分壓強，簡稱氣體B的分壓。符號為p(B)，單位為Pa或kPa或MPa(2)分壓定律①分壓定律：混合氣體的總壓等于相同溫度下各組分氣體的分壓之和p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)＋…＝p②氣體的分壓之比等于其物質(zhì)的量之比：eq\f(p（B）,p（D）)＝eq\f(n（B）,n（D）)③某氣體的分壓p(B)與總壓之比等于其物質(zhì)的量分數(shù)：eq\f(p（B）,p)＝eq\f(n（B）,n)＝x(B)則：氣體的分壓＝氣體總壓×體積分數(shù)＝總壓×物質(zhì)的量分數(shù)(3)分壓平衡常數(shù)Kp(只受溫度影響)一定溫度下，氣相反應：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)達平衡時，氣態(tài)生成物分壓冪之積與氣態(tài)反應物分壓冪之積的比值為一個常數(shù)，稱為該反應的壓強平衡常數(shù)，用符號Kp表示，Kp的表達式如下：，其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)分別為A、B、C、D各氣體的分壓2．Kp計算的兩種模板模板1．根據(jù)“某氣體的分壓＝氣體總壓強×該氣體的體積分數(shù)(或物質(zhì)的量分數(shù))”計算壓強平衡常數(shù)第一步根據(jù)“三段式”法計算平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度第二步計算各氣體組分的物質(zhì)的量分數(shù)或體積分數(shù)。第三步根據(jù)分壓計算公式求出各氣體物質(zhì)的分壓，某氣體的分壓＝氣體總壓強×該氣體的體積分(或物質(zhì)的量分數(shù))第四步根據(jù)平衡常數(shù)計算公式代入計算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，壓強平衡常數(shù)表達式為Kp＝eq\f(p2（NH3）,p（N2）·p3（H2）)模板2．直接根據(jù)分壓強計算壓強平衡常數(shù)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)p(始)：p03p00Δp：p3p2pp(平)：p0－p3p0－3p2pKp＝一、濃度平衡常數(shù)Kc的計算1．(2023年河北卷)氮是自然界重要元素之一，研究氮及其化合物的性質(zhì)以及氮的循環(huán)利用對解決環(huán)境和能源問題都具有重要意義。已知：1mol物質(zhì)中的化學鍵斷裂時所需能量如下表。物質(zhì)N2(g)O2(g)NO(g)能量/kJ945498631回答下列問題：(1)恒溫下，將1mol空氣(N2和O2的體積分數(shù)分別為0.78和0.21，其余為惰性組分)置于容積為VL的恒容密閉容器中，假設體系中只存在如下兩個反應：i．N2(g)＋O2(g)2NO(g)K1△H1ii．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)K2△H2＝－114kJ?mol-1①△H1＝_______kJ?mol-1。②以下操作可以降低上述平衡體系中NO濃度的有_______(填標號)。A．縮小體積B．升高溫度C．移除NO2D．降低N2濃度③若上述平衡體系中c(NO2)＝amol·L-1，c(NO)＝bmol·L-1，則c(O2)＝_______mol·L-1，K1＝_______(寫出含a、b、V的計算式)。2.(2022年6月浙江卷)主要成分為H2S的工業(yè)廢氣的回收利用有重要意義。(1)回收單質(zhì)硫。將三分之一的H2S燃燒，產(chǎn)生的SO2與其余H2S混合后反應：2H2S(g)＋SO2(g)eq\f(3,8)S8(s)＋2H2O(g)。在某溫度下達到平衡，測得密閉系統(tǒng)中各組分濃度分別為c(H2S)＝2.0×10-5mol·L－1、c(SO2)＝5.0×10-5mol·L－1、c(H2O)＝4.0×10-3mol·L－1，計算該溫度下的平衡常數(shù)K＝。3．(2022年河北卷節(jié)選)氫能是極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，以氫燃料為代表的燃料電池有良好的應用前景?2)工業(yè)上常用甲烷水蒸氣重整制備氫氣，體系中發(fā)生如下反應。Ⅰ．CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)Ⅱ．CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)①下列操作中，能提高CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率的是_______(填標號)。A．增加CH4(g)用量B．恒溫恒壓下通入惰性氣體C．移除CO(g)D．加入催化劑②恒溫恒壓條件下，1molCH4(g)和1molH2O(g)反應達平衡時，CH4(g)的轉(zhuǎn)化率為α，CO2(g)的物質(zhì)的量為bmol，則反應Ⅰ的平衡常數(shù)Kx＝(寫出含有α、b的計算式；對于反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，，x為物質(zhì)的量分數(shù))。其他條件不變，H2O(g)起始量增加到5mol，達平衡時，α＝0.90，b＝0.65，平衡體系中H2(g)的物質(zhì)的量分數(shù)為(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。二、分壓常數(shù)Kp的計算4．(2023?湖北省選擇性考試，19節(jié)選)(4)1200K時，假定體系內(nèi)只有反應C40H12(g)C40H10(g)+H2(g)發(fā)生，反應過程中壓強恒定為0(即C40H12的初始壓強)，平衡轉(zhuǎn)化率為α，該反應的平衡常數(shù)K為_______(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。5．(2023年福建卷節(jié)選)探究甲醇對丙烷制丙烯的影響。丙烷制烯烴過程主要發(fā)生的反應有i．C3H8(g)＝C3H6(g)＋H2(g)△H1＝＋124kJ?mol－1△S1＝127J?K-1?mol－1Kp1ii．C3H8(g)＝C2H4(g)＋CH4(g)△H2＝＋82kJ?mol－1△S2＝135J?K-1?mol－1Kp2iii．C3H8(g)＋2H2(g)＝3CH4(g)△H3＝－120kJ?mol－1△S3＝27.5J?K-1?mol－1Kp3已知：Kp為用氣體分壓表示的平衡常數(shù)，分壓＝物質(zhì)的量分數(shù)×總壓。在0.1Mpa、t℃下，丙烷單獨進料時，平衡體系中各組分的體積分數(shù)φ見下表。物質(zhì)丙烯乙烯甲烷丙烷氫氣體積分數(shù)(%)2123.755.20.10(2)①在該溫度下，Kp2遠大于Kp1，但φ(C3H6)和φ(C2H4)相差不大，說明反應iii的正向進行有利于反應i的__________反應和反應ⅱ的___________反應(填“正向”或“逆向”)。②從初始投料到達到平衡，反應i、ii、iii的丙烷消耗的平均速率從大到小的順序為：__________。③平衡體系中檢測不到H2，可認為存在反應：3C3H8(g)＝2C2H6(g)＋3CH4(g)Kp，下列相關說法正確的是_____________(填標號)。a．Kp＝Keq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(p1))?Kp3b．Kp＝eq\f(0.2102×0.5523×0.12,0.0013)(MPa)2c．使用催化劑，可提高丙烯的平衡產(chǎn)率d．平衡后再通入少量丙烷，可提高丙烯的體積分數(shù)④由表中數(shù)據(jù)推算：丙烯選擇性＝eq\f(n生成(丙烯),n轉(zhuǎn)化(丙烯))×100%＝(列出計算式)。6．(2023年遼寧卷節(jié)選)硫酸工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有重要地位。(3)接觸法制硫酸的關鍵反應為SO2的催化氧化：SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)SO3(g)ΔH＝－98.9kJ·mol-1(i)為尋求固定投料比下不同反應階段的最佳生產(chǎn)溫度，繪制相應轉(zhuǎn)化率(α)下反應速率(數(shù)值已略去)與溫度的關系如下圖所示，下列說法正確的是_______。a．溫度越高，反應速率越大b．α=0.88的曲線代表平衡轉(zhuǎn)化率c．α越大，反應速率最大值對應溫度越低d．可根據(jù)不同α下的最大速率，選擇最佳生產(chǎn)溫度(ii)為提高釩催化劑的綜合性能，我國科學家對其進行了改良。不同催化劑下，溫度和轉(zhuǎn)化率關系如下圖所示，催化性能最佳的是_______(填標號)。(iii)設O2的平衡分壓為P，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為αe，用含P和αe的代數(shù)式表示上述催化氧化反應的Kp＝_______________(用平衡分壓代替平衡濃度計算)。7．(2023?全國乙卷，28節(jié)選)(3)將FeSO4置入抽空的剛性容器中，升高溫度發(fā)生分解反應：2FeSO4(s)Fe2O3(s)+SO2(g)+SO3(g)(Ⅰ)。平衡時的關系如下圖所示。時，該反應的平衡總壓P總=_______kPa、平衡常數(shù)KP(Ⅰ)=_______(kPa)2。KP(Ⅰ)隨反應溫度升高而_______(填“增大”“減小”或“不變”)。(4)提高溫度，上述容器中進一步發(fā)生反應2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)(Ⅱ)，平衡時_______(用表示)。在時，，則_______kPa，KP(Ⅱ)=_______kPa(列出計算式)。8．(2023年新課標卷節(jié)選)氨是最重要的化學品之一，我國目前氨的生產(chǎn)能力位居世界首位。回答下列問題：(4)在不同壓強下，以兩種不同組成進料，反應達平衡時氨的摩爾分數(shù)與溫度的計算結(jié)果如下圖所示。其中一種進料組成為＝0.75、＝0.25，另一種為＝0.675、＝0.225、xAt＝0.10。(物質(zhì)i的摩爾分數(shù)：xi＝eq\f(ni,n總))①圖中壓強由小到大的順序為_______，判斷的依據(jù)是___________________________。②進料組成中含有情性氣體Ar的圖是_______。③圖3中，當P2＝20MPa、＝0.20時，氮氣的轉(zhuǎn)化率α＝_______。該溫度時，反應eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)的平衡常數(shù)Kp＝__________(MPa)-1(化為最簡式)。9．(2023年湖北卷節(jié)選)納米碗C40H10是一種奇特的碗狀共軛體系。高溫條件下，C40H10可以由C40H20分子經(jīng)過連續(xù)5步氫抽提和閉環(huán)脫氫反應生成。C40H20(g)eq\o(,\s\up7(H?))C40H18(g)＋H2(g)的反應機理和能量變化如下：(4)1200K時，假定體系內(nèi)只有反應C40H12(g)C40H10(g)＋H2(g)發(fā)生，反應過程中壓強恒定為P0(即C40H12的初始壓強)，平衡轉(zhuǎn)化率為α，該反應的平衡常數(shù)Kp為_______(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。(5)EQ\*jc2\*hps32\o\ad(\s\up9(?),C)40H19(g)C40H18(g)＋H?(g)及反應的lnK(K為平衡常數(shù))隨溫度倒數(shù)的關系如圖所示。已知本實驗條件下，lnK＝－eq\f(△H,RT)＋c(R為理想氣體常數(shù)，c為截距)。圖中兩條線幾乎平行，從結(jié)構(gòu)的角度分析其原因是______________________________________________________。10．(2023年重慶卷節(jié)選)銀及其化合物在催化與電化學等領域中具有重要應用。(2)一定條件下，銀催化劑表面上存在反應：Ag2O(s)2Ag(s)＋eq\f(1,2)O2(g)，該反應平衡壓強Pc與溫度T的關系如下：T/K401443463Pc/kPa1051100①463K時的平衡常數(shù)Kp＝_______(kPa)eq\f(1,2)。②起始狀態(tài)Ⅰ中有Ag2O、Ag和O2，經(jīng)下列過程達到各平衡狀態(tài)：已知狀態(tài)Ⅰ和Ⅲ的固體質(zhì)量相等，下列敘述正確的是_______(填字母)。A．從Ⅰ到Ⅱ的過程△S＞0B．Pc(Ⅱ)＞Pc(Ⅲ)C．平衡常數(shù)：K(Ⅱ)＞K(Ⅳ)D．若體積V(Ⅲ)＝2V(Ⅰ)，則Q(Ⅰ)＝eq\r(2)K(Ⅲ)E．逆反應的速率：v(Ⅰ)＞v(Ⅱ)＝v(Ⅲ)＞v(Ⅳ)③某溫度下，向恒容容器中加入Ag2O，分解過程中反應速率v(O2)與壓強P的關系為v(O2)＝k(1－eq\f(P,Pc))，k為速率常數(shù)(定溫下為常數(shù))。當固體質(zhì)量減少4%時，逆反應速率最大。若轉(zhuǎn)化率為14.5%，則v(O2)＝_______(用k表示)。11．(2022·全國甲卷)金屬鈦(Ti)在航空航天、醫(yī)療器械等工業(yè)領域有著重要用途，目前生產(chǎn)鈦的方法之一是將金紅石(TiO2)轉(zhuǎn)化為TiCl4，再進一步還原得到鈦。TiO2轉(zhuǎn)化為TiCl4有直接氯化法和碳氯化法(ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(g)＋O2(g)ΔH1＝172kJ·mol－1(ⅱ)碳氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)=TiCl4(g)＋2CO(g)ΔH2＝－51kJ·mol－1在1.0×105pa，將TiO2、C、Cl2以物質(zhì)的量比1∶2.2∶2進行反應。體系中氣體平衡組成比例(物質(zhì)的量分數(shù))隨溫度變化的理論計算結(jié)果如圖所示。反應C(s)＋CO2(g)2CO(g)的平衡常數(shù)Kp(1400℃)＝_______Pa12．(2022·全國乙卷)油氣開采、石油化工、煤化工等行業(yè)廢氣普遍含有的硫化氫，需要回收處理并加以利用。H2S熱分解反應：2H2S(g)=S2(g)＋2H2ΔH4＝170kJ·mol－1在1470K、100kPa反應條件下，將n(H2S)：n(Ar)＝1：4的混合氣進行H2S熱分解反應。平衡時混合氣中H2S與H2的分壓相等，H2S平衡轉(zhuǎn)化率為________，平衡常數(shù)Kp＝________kPa13．(2022·湖南卷)2021年我國制氫量位居世界第一，煤的氣化是一種重要的制氫途徑。在一定溫度下，向體積固定的密閉容器中加入足量的C(s)和1molH2O(g)，起始壓強為0.2MPa時，發(fā)生下列反應生成水煤氣：Ⅰ.C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)ΔH1＝+131.4kJ·mol－1Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝－41.1kJ·mol－1反應平衡時，H2O(g)的轉(zhuǎn)化率為50%，CO的物質(zhì)的量為0.1mol，反應Ⅰ的平衡常數(shù)Kp＝_______(以分壓表示，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))14．(2021·湖北卷)對于反應I，總壓恒定為100kPa，在密閉容器中通入C3H8和N2的混合氣體(N2不參與反應)，從平衡移動的角度判斷，達到平衡后“通入N2”的作用是_________________________；在溫度為T1時，C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率與通入氣體中C3H8的物質(zhì)的量分數(shù)的關系如圖所示，計算T1時反應I的平衡常數(shù)Kp＝______kPa(保留一位小數(shù))1．(2024·浙江省浙南名校聯(lián)盟高三第一次聯(lián)考節(jié)選)接觸法制硫酸的關鍵反應為SO2的催化氧化：SO2(g)＋1/2O2(g)SO3(g))ΔH2＝-98.9kJ·mol?1對于氣體參與的反應，可用氣體組分(B)的平衡壓強p(B)代替該氣體物質(zhì)的量濃度c(B)來表示平衡常數(shù)Kp。設O2的平衡分壓為p，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為αe，則上述催化氧化反應的Kp=(用含p和αe的代數(shù)式表示)。2．(2024·浙江省諸暨市高三適應性考試節(jié)選)工業(yè)廢氣硫化氫(H2S)具有高腐蝕性和毒性，需要回收處理并加以利用。(1)已知下列反應的熱化學方程式：Ⅰ、2H2S(g))2H2(g)＋S2(g)ΔH1Ⅱ、CH4(g)＋S2(g)CS2(g)＋2H2O(g)ΔH2＝+64kJ·mol?1Ⅲ、2H2S(g)＋CH4(g)CS2(g)＋4H2(g)ΔH3＝+234kJ·mol?1若在1470K、100反應條件下，將的混合氣進行H2S熱分解反應。平衡時混合氣中H2S與H2的分壓(即組分的物質(zhì)的量分數(shù)×總壓)相等，H2S平衡轉(zhuǎn)化率為，平衡常數(shù)。3．研究CO2加氫制CH4對資源綜合利用有重要意義。相關的主要化學反應如下：Ⅰ.CO2(g)＋4H2(g)?CH4(g)＋2H2O(g)ΔH1<0Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)?CO(g)＋H2O(g)ΔH2Ⅲ.2CO(g)＋2H2(g)?CO2(g)＋CH4(g)ΔH3＝－247.1kJ·mol－1在一定條件下，向體積為VL的恒容密閉容器中通入1molCO2和4molH2發(fā)生上述反應，20min時，容器內(nèi)反應達到平衡，容器中CH4(g)為amol，CO為bmol，以H2表示的0～20min內(nèi)平均反應速率v(H2)＝________mol·L－1·min－1(用含a、b、V的代數(shù)式表示，下同)，此時H2O(g)的濃度為________mol·L－1，反應Ⅱ的平衡常數(shù)為________(列出計算式)。4．(2024·安徽普通高等學校招生考試適應性測試節(jié)選)(3)一定條件下，反應：丙烷平衡轉(zhuǎn)化率與平衡常數(shù)的關系可表示為：，式中為系統(tǒng)總壓。分別為和時，丙烷平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關系如圖所示，其中表示下的關系曲線是(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。時，KP=MPa(保留2位有效數(shù)字)。5．為減少CO2對環(huán)境造成的影響，可采用“CO2催化加氫制甲醇”方法將其資源化利用。恒溫恒壓密閉容器中，加入2molCO2和4molH2，發(fā)生下列反應：I．CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1II．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2初始壓強為p0，在300℃發(fā)生反應，反應達平衡時，CO2的轉(zhuǎn)化率為50%，容器體積減小20%，則達到平衡時H2的轉(zhuǎn)化率為________，反應II的平衡常數(shù)K＝________(保留兩位有效數(shù)字)。6．CO2在Cu?ZnO催化下，可同時發(fā)生如下的反應I、II，其可作為解決溫室效應及能源短缺的重要手段。I．CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－57.8kJ·mol－1II．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41.2kJ·mol－1對于氣體參加的反應，表示平衡常數(shù)Kp時，用氣體組分(B)的平衡分壓p(B)代替該氣體的平衡濃度c(B)，則反應II的Kp=___________已知：氣體各組分的分壓p(B)，等于總壓乘以其體積分數(shù)］。在Cu?ZnO存在的條件下，保持溫度T不變，在一剛性密閉容器中，充入一定量的CO2及H2，起始及達平衡時，容器內(nèi)各氣體物質(zhì)的量如下表：CO2H2CH3OH(g)COH2O(g)總壓強/kPa起始/mol5.07.0000p0平衡/moln1n2p若反應I、II均達平衡時，p0＝1.2p，則表中n1＝_____；若此時n2＝3。則反應I的平衡常數(shù)Kp＝_____(無需帶單位，用含總壓p的式子表示)。7．(2024·遼寧省朝陽市建平區(qū)高三期末節(jié)選)(3)利用H2S的熱分解反應可生產(chǎn)H2：2H2S(g)S2(g)＋2H2(g)。現(xiàn)將0.20molH2S通入某恒壓(壓強)密閉容器中，在不同溫度下測得H2S的平衡轉(zhuǎn)化率如圖所示。已知：對于氣相反應，用某組分(B)的平衡分壓()代替物質(zhì)的量濃度()也可表示平衡常數(shù)()。(的物質(zhì)的量分數(shù)，為平衡時氣體總壓強)。溫度升高時，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量(填“增大”“減小”或“不變”)。溫度為℃時。該反應的平衡常數(shù)KP=MPa(用含a的代數(shù)式表示)。8．甲烷和水蒸氣催化制氫主要有如下兩個反應：①CH4(g)＋H2O(g)?CO(g)＋3H2(g)ΔH＝＋206kJ·mol－1②CO(g)＋H2O(g)?CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41kJ·mol－1恒定壓強為100kPa時，將n(CH4)∶n(H2O)＝1∶3的混合氣體投入反應器中，平衡時，各組分的物質(zhì)的量分數(shù)與溫度的關系如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}：已知投料比為n(CH4)∶n(H2O)＝1∶3的混合氣體，p＝100kPa。600℃時，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為____________，反應①的平衡常數(shù)的計算式為Kp＝__________(Kp是以分壓表示的平衡常數(shù)，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。9．二甲醚是一種清潔能源，用水煤氣制取二甲醚的原理如下：Ⅰ.CO(g)＋2H2(g)?CH3OH(g)Ⅱ.2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)＋H2O(g)500K時，在2L密閉容器中充入4molCO和8molH2，4min達到平衡，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為80%，且2c(CH3OH)＝c(CH3OCH3)，則：(1)0～4min，反應Ⅰ的v(H2)＝_____________________________。(2)反應Ⅱ中CH3OH的轉(zhuǎn)化率α＝_______________，反應Ⅰ的平衡常數(shù)K＝________。10．一定條件下，CO2與H2反應可合成CH2=CH2，2CO2(g)＋6H2(g)CH2=CH2(g)＋4H2O(g)，該反應分兩步進行：i.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH1ii.2CO(g)＋4H2(g)CH2=CH2(g)＋2H2O(g)ΔH2T℃，壓強恒定為100kPa時，將n(CO2)：n(H2)=1：3的混合氣體和催化劑投入反應器中，達平衡時，部分組分的物質(zhì)的量分數(shù)如表所示組分H2COCH2=CH2物質(zhì)的量分數(shù)(%)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為________，反應i的平衡常數(shù)Kp=________(Kp是以分壓表示的平衡常數(shù)，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))11．(2024·浙江省9+1高中聯(lián)盟高三聯(lián)考節(jié)選)氫能源是最具應用前景的能源之一。甲烷-水蒸氣催化重整制氫(SMR)是一種制高純氫的方法之一，其涉及的主要反應如下：反應Ⅰ：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)ΔH1＝+206.3kJ·mol?1反應Ⅱ：CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)ΔH2反應Ⅲ：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH3＝-41.1kJ·mol?1(2)一定溫度下，向某容積為1L的恒容容器中按照水碳比[]充入和，tmin后反應達到平衡。達到平衡時，容器中CO為mmol，CO2為nmol。反應Ⅲ的平衡常數(shù)(用含a，m，n的代數(shù)式表示)。12．(2024·浙江省三校高三聯(lián)考選考模擬節(jié)選)將二氧化碳轉(zhuǎn)化為高附加值化學品是目前研究的熱點之一，甲醇是重要的化工原料和優(yōu)良的替代燃料，因此加氫制甲醇被廣泛關注。在催化劑作用下主要發(fā)生以下反應。Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝-49.4kJ·mol?1Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝+41kJ·mol?1Ⅲ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH3(2)恒溫恒容條件下，原料氣CO2(g)、H2(g)以物質(zhì)的量濃度1：3投料時，控制合適條件(不考慮反應Ⅲ)，甲醇的選擇性為。已知初始壓強為2Mp，c(CO2)=1.0mol·L－1，CO2平衡轉(zhuǎn)化率為，則該條件下反應ⅡKP=。(對于氣相反應，用組分B的平衡代替，記作KP。，p為平衡壓強，為平衡系統(tǒng)中的物質(zhì)的量分數(shù)。)13．(2024·THUSSAT中學生標準學術能力高三診斷性測試節(jié)選)在恒容密閉容器中發(fā)生反應：CO2(g)+2NH3(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l)，測得CO的平衡轉(zhuǎn)化率與起始投料比[η=，n分別為1：1、2：1、3：1]和溫度關系如圖所示((不考慮水的蒸氣壓)。曲線a代表的投料比為；若T1℃下，從反應開始至達到M點歷時5min，測得M點對應的總壓強為140kPa，則0~5min內(nèi)，NH3分壓的平均變化率為kPamin-1，M點對應條件下的分壓平衡常數(shù)為(kPa)-3(列出計算式即可)。14．(2024·山東煙臺高三期中聯(lián)考節(jié)選)將CO2轉(zhuǎn)化為高附加值碳基燃料，可有效減少碳排放。將CO2和H2在催化劑作用下，可實現(xiàn)二氧化碳甲烷化。可能發(fā)生反應：i．CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH1ii．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2＝+41.2kJ·mol－1iii．CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)ΔH3＝-206.1kJ·mol－1(2)不同條件下，投料，發(fā)生上述反應，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關系如圖2.升高溫度，反應i的化學平衡常數(shù)(填“增大”或“減小”)；、、由大到小的順序是。壓強為的條件下，溫度高于600℃之后，隨著溫度升高轉(zhuǎn)化率增大的原因是。(3)①在某溫度下，向恒容容器中充入7molCO2和12molH2，初始壓強為19kPa，反應經(jīng)10min達到平衡，此時氣體的總物質(zhì)的量為17mol，，則kPa/min，該溫度下反應ii的化學平衡常數(shù)K=。②若保持溫度不變壓縮容器的體積，CH4的物質(zhì)的量(填“增加”“減小”或“不變”)，反應i的平衡將(填“正向”“逆向”或“不”)移動。15．(2024·陜西西安長安區(qū)教學片高三理科模擬節(jié)選)乙酸是基本的有機化工原料，乙酸制氫具有重要意義，制氫過程發(fā)生如下反應：熱裂解反應Ⅰ：

CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1脫羧基反應Ⅱ：CH3COOH(g)CO2(g)+CH4(g)ΔH2(3)若利用合適的催化劑發(fā)生熱裂解反應Ⅰ和脫羧基反應Ⅱ，溫度為TK時達到平衡，總壓強為a，乙酸體積分數(shù)為20%，其中熱裂解反應Ⅰ消耗的乙酸占投入量的20%，脫羧基反應Ⅱ的平衡常數(shù)K為a(K為以分壓表示的平衡常數(shù))。16．(2024·河南南陽市TOP二十名校高三仿真模擬節(jié)選)(5)一定溫度下，向總壓強恒定為100kPa的反應器中充入1molCO2(g)和3molH2(g)，發(fā)生反應：①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)(主反應)；②2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)(主反應)；③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)(副反應)。達到平衡時CO2轉(zhuǎn)化率為50%，甲醇選擇性為，生成0.05molCH3CH2OH，則反應①的平衡常數(shù)Kp為(寫出數(shù)字表達式即可)[用分壓計算的平衡常數(shù)為壓強平衡常數(shù)Kp，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)；甲醇選擇性：]。17．某些有機物在氧載體Fe2O3的作用下部分氧化，反應混合氣可制備合成氣(CO、H2)。反應體系中主要反應有：反應ⅰCO(g)＋3H2(g)?CH4(g)＋H2O(g)ΔH1＝－205.9kJ·mol－1反應ⅱCO2(g)＋4H2(g)?CH4(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－164.7kJ·mol－1反應ⅲCH4(g)＋CO2(g)?2CO(g)＋2H2(g)ΔH3＝＋247.1kJ·mol－1反應ⅳCO2(g)＋H2(g)?CO(g)＋H2O(g)ΔH4請回答：(1)H表示25℃，101kPa下的焓。則H(CO2)＋H(H2)________H(H2O)＋H(CO)(填“大于”、“小于”或“等于”)。(2)①反應ⅲ的平衡常數(shù)Kx(ⅲ)＝eq\f(x2（CO）·x2（H2）,x（CH4）·x（CO2）)[x(B)表示組分B平衡時的摩爾分數(shù)]。其他條件不變，會導致反應ⅲKx減小的條件是________。A.升溫B.降溫C.加壓D.減壓E.恒容容器中再通入一定量H2(g)②T℃下，測定上述所有反應達平衡時的體系中，反應ⅳ的平衡常數(shù)Kx(ⅳ)＝1.00，x(CO2)＝x(H2O)、x(H2)＝a、x(CH4)＝b，忽略其他反應。則反應ⅲ的平衡常數(shù)Kx(ⅲ)＝_______________________(用含a、b的最簡式子表示)。18．(2024·四川綿陽中學高三高考適應性考試節(jié)選)(2)CO2催化加氫制取甲醇，反應如下：主反應：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.5kJ·mol－1副反應：

CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ·mol－1在一定條件下，向某恒容密閉容器中充入1molCO2和amolH2發(fā)生反應，起始總壓強為。實驗測得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時CH3OH的選擇性隨溫度變化如圖所示：已知：CH3OH的選擇性％。圖中表示平衡時CH3OH的選擇性的曲線為(填“X”或“Y”)，溫度高于280℃時，曲線Y隨溫度升高而升高的原因是。240℃時，反應容器內(nèi)達到平衡狀態(tài)，副反應的，初始充入H2的物質(zhì)的量a=mol。19．H2用于工業(yè)合成氨：N2＋3H22NH3。將n(N2)：n(H2)＝1：3的混合氣體，勻速通過裝有催化劑的反應器反應，反應器溫度變化與從反應器排出氣體中NH3的體積分數(shù)φ(NH3)關系如圖，反應器溫度升高NH3的體積分數(shù)φ(NH3)先增大后減小的原因是______________________________________________某溫度下，n(N2)：n(H2)＝1：3的混合氣體在剛性容器內(nèi)發(fā)生反應，起始氣體總壓為2×l07Pa，平衡時總壓為開始的90%，則H2的轉(zhuǎn)化率為____________，氣體分壓(p分)＝氣體總壓(p總)×體積分數(shù)，用某物質(zhì)的平衡分壓代替物質(zhì)的量濃度也可以表示化學平衡常數(shù)(記作Kp)，此溫度下，該反應的化學平衡常數(shù)Kp＝_________(分壓列計算式、不化簡)20．(2024·廣東湛江高三畢業(yè)班調(diào)研考試節(jié)選)2023年5月，中國神舟十六號載人飛船成功發(fā)射，三位航天員景海鵬、朱楊柱、桂海潮在天宮空間站開啟長達半年的太空生活。(2)航天員呼吸產(chǎn)生的CO2還可以利用Bosch反應：CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)代替Sabatier反應。在250℃時，向體積為2L恒容密閉容器中通入2molH2和1molCO2發(fā)生Bosch反應，測得容器內(nèi)氣壓變化如圖所示。①試解釋容器內(nèi)氣壓先增大后減小的原因：。②該溫度下Bosch反應的Kp=(寫出計算過程，Kp為用氣體的分壓表示的平衡常數(shù)，分壓=氣體的體積分數(shù)×體系總壓)。③在上圖基礎上畫出其他條件相同，向體系加入催化劑時其壓強隨時間的變化曲線。21．“有序介孔碳”和“納米限域催化”的研究雙雙獲得國家自然科學獎一等獎。利用介孔限域催化溫室氣體CO2加氫制甲醇，再通過甲醇制備燃料和化工原料等，是解決能源問題與實現(xiàn)雙碳目標的主要技術之一、反應如下：i.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1ii.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41.2kJ·mol－1iii.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH3＝－90.6kJ·mol－1(1)ΔH1＝________kJ·mol－1。(2)絕熱條件下，將H2、CO2以體積比2∶1充入恒容密閉容器中，若只發(fā)生反應ii，下列可作為反應ii達到平衡的判據(jù)是________。A.c(CO2)與c(CO)比值不變B.容器內(nèi)氣體密度不變C.容器內(nèi)氣體壓強不變D.eq\f(c（CO）·c（H2O）,c（H2）·c（CO2）)不變(3)將H2、CO2以體積比3∶1充入恒容密閉容器中，在某介孔限域催化劑存在下發(fā)生反應i和ii。CO2的平衡轉(zhuǎn)化率及CH3OH的選擇性(生成目標產(chǎn)物所消耗的反應物的物質(zhì)的量與參與反應的反應物的物質(zhì)的量之比)隨溫度變化曲線如圖所示：①CO2加氫制甲醇，________溫(填“高”或“低”，下同)有利于提高反應速率，________溫有利于提高平衡時CH3OH的產(chǎn)率。結(jié)合上圖闡述實際選用300～320℃反應溫度的原因：________________________。②312℃時反應i的Kx＝____________________。(Kx是以組分體積分數(shù)代替物質(zhì)的量濃度表示的平衡常數(shù)，列計算式)22．氫能將在實現(xiàn)“雙碳”目標中起到重要作用，乙醇與水催化重整制氫發(fā)生以下反應。反應Ⅰ：C2H5OH(g)＋H2O(g)2CO(g)＋4H2(g)ΔH1＝＋255.7kJ·mol－1反應Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝－41.2kJ·mol－1反應Ⅲ：C2H5OH(g)＋3H2O(g)?2CO2(g)＋6H2(g)ΔH3回答下列問題：(1)ΔH3＝________kJ·mol－1。(2)壓強為100kPa，H2的平衡產(chǎn)率與溫度、起始時eq\f(n（H2O）,n（C2H5OH）)的關系如圖甲所示，每條曲線表示H2相同的平衡產(chǎn)率。①產(chǎn)率：B點________C點(填>、＝或<)。②A、B兩點H2產(chǎn)率相等的原因是_________________________________。(3)壓強為100kPa下，C2H5OH(g)和H2O(g)投料比1∶3發(fā)生上述反應，平衡時CO2和CO的選擇性、乙醇的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化曲線如圖乙所示[已知：CO的選擇性＝eq\f(n生成（CO）,n生成（CO）＋n生成（CO2）)]①表示CO2選擇性的曲線是________(填標號)。②573K時，生成氫氣的體積分數(shù)為________(保留2位有效數(shù)字，下同)。③573K時，反應Ⅱ的標準平衡常數(shù)Kθ＝eq\f(\f(p（CO2）,pθ)×\f(p（H2）,pθ),\f(p（CO）,pθ)×\f(p（H2O）,pθ))，其中pθ為標準壓強(100kPa)，p(CO2)、p(H2)、p(CO)和p(H2O)為各組分的平衡分壓，則Kθ＝________。(已知：分壓＝總壓×該組分物質(zhì)的量分數(shù))(4)已知CaO(s)＋CO2(g)=CaCO3(s)ΔH＝－178.8kJ·mol－1，向重整體系中加入適量多孔CaO，該做法的優(yōu)點是___________________________________。23．丙醛是一種重要的有機原料，在許多領域都有廣泛的應用。在銠催化劑作用下，乙烯羰基合成丙醛涉及的反應如下：主反應Ⅰ.C2H4(g)＋H2(g)＋CO(g)CH3CH2CHO(g)ΔH1副反應Ⅱ.C2H4(g)＋H2(g)C2H6(g)ΔH2已知：在一定條件下一氧化碳能與銠催化劑結(jié)合生成羰基銠絡合物?；卮鹣铝袉栴}：(1)T℃時，向恒壓容器中充入0.2molC2H4(g)、0.2molH2(g)和0.2molCO(g)，若在該條件下只發(fā)生主反應Ⅰ，達平衡時，放出15.48kJ的能量；若向相同容器中充入0.4molCH3CH2CHO(g)，吸收20.64kJ的能量，則反應Ⅰ的ΔH1＝________kJ/mol。(2)保持溫度不變，在恒容反應器中，按照投料n(C2H4)∶n(CO)∶n(H2)＝1∶1∶1，發(fā)生Ⅰ、Ⅱ反應，總壓為3pkPa，反應達到平衡時C2H4的轉(zhuǎn)化率為80%，C2H6的選擇性為25%，則H2的轉(zhuǎn)化率為________%，反應Ⅰ的Kp＝________kPa－2(用含p的代數(shù)式表示)。(3)在恒壓條件下，按照投料n(C2H4)∶n(CO)∶n(H2)＝1∶1∶1，勻速通入裝有催化劑的反應器中發(fā)生反應Ⅰ和Ⅱ，相同時間內(nèi)，測得不同溫度下C2H4的轉(zhuǎn)化率(α)如圖1曲線所示。測得v(B)________v(D)(填“>”、“＝”、“＜”)，產(chǎn)生這一結(jié)果的原因可能是_________________________________________。(4)在恒壓密閉容器中，通入1molC2H4、1molCO和n(H2)，在一定溫度和銠催化劑作用下，發(fā)生上述反應，測得C2H4的轉(zhuǎn)化率(α)和丙醛選擇性[x(CH3CH2CHO)＝eq\f(n（生成CH3CH2CHO）,n（消耗C2H4）)×100%]隨eq\f(n（H2）,n（CO）)變化關系如圖2所示。曲線b表示________，當1.08<eq\f(n（H2）,n（CO）)<1.1時，曲線a隨eq\f(n（H2）,n（CO）)的增大而降低的原因是______________________________________________。題型三化學平衡的計算化學平衡常數(shù)是近幾年高考的重點和熱點，化學平衡常數(shù)是近幾年高考的重點和熱點，有關平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的有關計算有所增加，常結(jié)合圖像或表格進行考查，意在考查考生變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認知的學科素養(yǎng)，以及知識整合、科學思維的關鍵能力?；瘜W平衡常數(shù)、反應物轉(zhuǎn)化率將以生產(chǎn)、生活實際為載體，結(jié)合化學圖像共同考查繼續(xù)成為高考命題熱點。預計在今后的高考會從不同角度考查平衡常數(shù)的計算如用平衡分壓等計算平衡常數(shù)、利用平衡常數(shù)分析平衡移動方向、利用平衡常數(shù)的表達式分析反應之間平衡常數(shù)的關系、結(jié)合圖像圖表考查平衡常數(shù)等，考查考生的分析能力、數(shù)據(jù)處理能力。一、化學平衡計算模式對以下反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，令A、B起始物質(zhì)的量分別為amol、bmol，達到平衡后，A的消耗量為mx，容器容積為VL。mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始/(mol)ab00轉(zhuǎn)化/(mol)mxnxpxqx平衡/(mol)a-mxb-nxpxqx二、壓強平衡常數(shù)Kp的計算模式一、有關化學平衡的計算1．極端假設法確定各物質(zhì)的濃度范圍可逆反應不能進行到底，因此各物質(zhì)平衡時都有一定的范圍，可通過極端假設法設定反應正向或逆向進行到底求出各物質(zhì)濃度的最大值和最小值，從而確定它們的濃度范圍。2．化學平衡計算題的“萬能鑰匙”——“三段式”如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，設A、B起始物質(zhì)的量濃度分別為amol·L－1、bmol·L－1，達到平衡后消耗A的物質(zhì)的量濃度為mxmol·L－1。mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始(mol·L－1)ab00變化(mol·L－1)mxnxpxqx平衡(mol·L－1)a－mxb－nxpxqx二、分壓平衡常數(shù)(Kp)計算1．分壓平衡常數(shù)(Kp)(1)氣體的分壓p(B)：相同溫度下，當某組分氣體B單獨存在且具有與混合氣體總體積相同的體積時，該氣體B所具有的壓強，稱為氣體B的分壓強，簡稱氣體B的分壓。符號為p(B)，單位為Pa或kPa或MPa(2)分壓定律①分壓定律：混合氣體的總壓等于相同溫度下各組分氣體的分壓之和p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)＋…＝p②氣體的分壓之比等于其物質(zhì)的量之比：eq\f(p（B）,p（D）)＝eq\f(n（B）,n（D）)③某氣體的分壓p(B)與總壓之比等于其物質(zhì)的量分數(shù)：eq\f(p（B）,p)＝eq\f(n（B）,n)＝x(B)則：氣體的分壓＝氣體總壓×體積分數(shù)＝總壓×物質(zhì)的量分數(shù)(3)分壓平衡常數(shù)Kp(只受溫度影響)一定溫度下，氣相反應：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)達平衡時，氣態(tài)生成物分壓冪之積與氣態(tài)反應物分壓冪之積的比值為一個常數(shù)，稱為該反應的壓強平衡常數(shù)，用符號Kp表示，Kp的表達式如下：，其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)分別為A、B、C、D各氣體的分壓2．Kp計算的兩種模板模板1．根據(jù)“某氣體的分壓＝氣體總壓強×該氣體的體積分數(shù)(或物質(zhì)的量分數(shù))”計算壓強平衡常數(shù)第一步根據(jù)“三段式”法計算平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度第二步計算各氣體組分的物質(zhì)的量分數(shù)或體積分數(shù)。第三步根據(jù)分壓計算公式求出各氣體物質(zhì)的分壓，某氣體的分壓＝氣體總壓強×該氣體的體積分(或物質(zhì)的量分數(shù))第四步根據(jù)平衡常數(shù)計算公式代入計算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，壓強平衡常數(shù)表達式為Kp＝eq\f(p2（NH3）,p（N2）·p3（H2）)模板2．直接根據(jù)分壓強計算壓強平衡常數(shù)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)p(始)：p03p00Δp：p3p2pp(平)：p0－p3p0－3p2pKp＝一、濃度平衡常數(shù)Kc的計算1．(2023年河北卷)氮是自然界重要元素之一，研究氮及其化合物的性質(zhì)以及氮的循環(huán)利用對解決環(huán)境和能源問題都具有重要意義。已知：1mol物質(zhì)中的化學鍵斷裂時所需能量如下表。物質(zhì)N2(g)O2(g)NO(g)能量/kJ945498631回答下列問題：(1)恒溫下，將1mol空氣(N2和O2的體積分數(shù)分別為0.78和0.21，其余為惰性組分)置于容積為VL的恒容密閉容器中，假設體系中只存在如下兩個反應：i．N2(g)＋O2(g)2NO(g)K1△H1ii．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)K2△H2＝－114kJ?mol-1①△H1＝_______kJ?mol-1。②以下操作可以降低上述平衡體系中NO濃度的有_______(填標號)。A．縮小體積B．升高溫度C．移除NO2D．降低N2濃度③若上述平衡體系中c(NO2)＝amol·L-1，c(NO)＝bmol·L-1，則c(O2)＝_______mol·L-1，K1＝_______(寫出含a、b、V的計算式)?！敬鸢浮?1)①181②CD③eq\f(0.21,V)－eq\f(2a＋b,2)eq\f(b2,(eq\f(0.78,V)－eq\f(a＋b,2))×(eq\f(0.21,V)－eq\f(2a＋b,2)))【解析】(1)①△H1＝反應物總鍵能－生成物總鍵能＝(945kJ/mol＋498kJ/mol)－2×631kJ/mol＝＋181kJ/mol；②A項，縮小體積，所有物質(zhì)濃度均增大，A不符合題意；B項，升高溫度，平衡向著放熱方向進行，反應i為吸熱反應，則升溫平衡正向進行，NO濃度增大，B不符合題意；C項，移除NO2，平衡ii向正向進行，NO濃度降低，C符合題意；D項，降低N2濃度，平衡逆向進行，消耗NO，NO濃度降低，D符合題意；故選CD；③根據(jù)三段式：N2(g)＋O2(g)2NO起始(mol/L)eq\f(0.78,V)eq\f(0.21,V)0轉(zhuǎn)化(mol/L)eq\f((a＋b),2)eq\f((a＋b),2)(a＋b)平衡(mol/L)eq\f(0.78,V)－eq\f((a＋b),2)eq\f(0.21,V)－eq\f((a＋b),2)(a＋b)2NO(g)＋O2(g)2NO2起始(mol/L)(a＋b)eq\f(0.21,V)－eq\f((a＋b),2)0轉(zhuǎn)化(mol/L)aeq\f(a,2)a平衡(mol/L)beq\f(0.21,V)－eq\f((a＋b),2)－eq\f(a,2)ac(O2)＝eq\f(0.21,V)－eq\f((2a＋b),2)，K1＝eq\f(c2(NO),c(N2)c(O2))＝eq\f(b2,(eq\f(0.78,V)－eq\f(a＋b,2))×(eq\f(0.21,V)－eq\f(2a＋b,2)))；故答案為：eq\f(0.21,V)－eq\f((2a＋b),2)；eq\f(b2,(eq\f(0.78,V)－eq\f(a＋b,2))×(eq\f(0.21,V)－eq\f(2a＋b,2)))。2.(2022年6月浙江卷)主要成分為H2S的工業(yè)廢氣的回收利用有重要意義。(1)回收單質(zhì)硫。將三分之一的H2S燃燒，產(chǎn)生的SO2與其余H2S混合后反應：2H2S(g)＋SO2(g)eq\f(3,8)S8(s)＋2H2O(g)。在某溫度下達到平衡，測得密閉系統(tǒng)中各組分濃度分別為c(H2S)＝2.0×10-5mol·L－1、c(SO2)＝5.0×10-5mol·L－1、c(H2O)＝4.0×10-3mol·L－1，計算該溫度下的平衡常數(shù)K＝?！敬鸢浮?1)8×108L·mol－1【解析】(1)根據(jù)方程式可知該溫度下平衡常數(shù)K＝eq\f(c2(H2O),c2(H2S)×c(SO2))＝eq\f((4×10-3)2,(2×10-5)2×5×10-5)L/mol＝8×108L/mol。3．(2022年河北卷節(jié)選)氫能是極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，以氫燃料為代表的燃料電池有良好的應用前景?2)工業(yè)上常用甲烷水蒸氣重整制備氫氣，體系中發(fā)生如下反應。Ⅰ．CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)Ⅱ．CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)①下列操作中，能提高CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率的是_______(填標號)。A．增加CH4(g)用量B．恒溫恒壓下通入惰性氣體C．移除CO(g)D．加入催化劑②恒溫恒壓條件下，1molCH4(g)和1molH2O(g)反應達平衡時，CH4(g)的轉(zhuǎn)化率為α，CO2(g)的物質(zhì)的量為bmol，則反應Ⅰ的平衡常數(shù)Kx＝(寫出含有α、b的計算式；對于反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，，x為物質(zhì)的量分數(shù))。其他條件不變，H2O(g)起始量增加到5mol，達平衡時，α＝0.90，b＝0.65，平衡體系中H2(g)的物質(zhì)的量分數(shù)為(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)?！敬鸢浮?2)①BC②eq\f((α－b)(3α＋b)3,(1－α)(1－α－b)(2＋2α)2)0.43【解析】(2)①A項，增加CH4(g)用量可以提高H2O(g)的轉(zhuǎn)化率，但是CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率減小，A不符合題意；B項，恒溫恒壓下通入惰性氣體，相當于減小體系壓強，反應混合物中各組分的濃度減小，反應Ⅰ的化學平衡正向移動，能提高CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率，B符合題意；C項，移除CO(g)，減小了反應混合物中CO(g)的濃度，反應Ⅰ的化學平衡正向移動，能提高CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率，C符合題意；D項，加入催化劑不能改變平衡狀態(tài)，故不能提高CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率，D不符合題意；故選BC；②恒溫恒壓條件下，1molCH4(g)和1molH2O(g)反應達平衡時，CH4(g)的轉(zhuǎn)化率為α，CO2(g)的物質(zhì)的量為bmol，則轉(zhuǎn)化的CH4(g)為αmol，剩余的CH4(g)為(1-α)mol，根據(jù)C元素守恒可知，CO(g)的物質(zhì)的量為(α－b)mol，根據(jù)H和O守恒可知，H2O(g)的物質(zhì)的量為(1－α－b)mol，H2(g)的物質(zhì)的量為(3α+b)mol，則反應混合物的總物質(zhì)的量為(2α+2)mol，平衡混合物中，CH4(g)、H2O(g)、CO(g)、H2(g)的物質(zhì)的量分數(shù)分別為eq\f(1－α,2＋2α)、eq\f(1－α－b,2＋2α)、eq\f(α－b,2＋2α)、eq\f(3α＋b,2＋2α)，因此，反應I的平衡常數(shù)Kx＝eq\f(eq\f(α－b,2＋2α)×(eq\f(3α＋b,2＋2α))3,eq\f(1－α,2＋2α)×eq\f(1－α－b,2＋2α))＝eq\f((α－b)(3α＋b)3,(1－α)(1－α－b)(2＋2α)2)；其他條件不變，H2O(g)起始量增加到5mol，達平衡時，α＝0.90，b=0.65，則平衡時，CH4(g)為0.1mol，根據(jù)C元素守恒可知，CO(g)的物質(zhì)的量為0.25mol，，根據(jù)H和O守恒可知，H2O(g)的物質(zhì)的量為(5－0.90－0.65)mol=3.45mol，H2(g)的物質(zhì)的量為(3α+b)mol=3.35mol，平衡混合物的總物質(zhì)的量為(2α＋6)mol=7.8mol，平衡體系中H2(g)的物質(zhì)的量分數(shù)為eq\f(3.35,7.8)≈0.43。二、分壓常數(shù)Kp的計算4．(2023?湖北省選擇性考試，19節(jié)選)(4)1200K時，假定體系內(nèi)只有反應C40H12(g)C40H10(g)+H2(g)發(fā)生，反應過程中壓強恒定為0(即C40H12的初始壓強)，平衡轉(zhuǎn)化率為α，該反應的平衡常數(shù)K為_______(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))?！敬鸢浮?4)【解析】(4)1200K時，假定體系內(nèi)只有反應C40H12(g)C40H10(g)+H2(g)發(fā)生，反應過程中壓強恒定為0(即C40H12的初始壓強)，平衡轉(zhuǎn)化率為α，設起始量為1mol，則根據(jù)信息列出三段式為：則，，，該反應的平衡常數(shù)=。5．(2023年福建卷節(jié)選)探究甲醇對丙烷制丙烯的影響。丙烷制烯烴過程主要發(fā)生的反應有i．C3H8(g)＝C3H6(g)＋H2(g)△H1＝＋124kJ?mol－1△S1＝127J?K-1?mol－1Kp1ii．C3H8(g)＝C2H4(g)＋CH4(g)△H2＝＋82kJ?mol－1△S2＝135J?K-1?mol－1Kp2iii．C3H8(g)＋2H2(g)＝3CH4(g)△H3＝－120kJ?mol－1△S3＝27.5J?K-1?mol－1Kp3已知：Kp為用氣體分壓表示的平衡常數(shù)，分壓＝物質(zhì)的量分數(shù)×總壓。在0.1Mpa、t℃下，丙烷單獨進料時，平衡體系中各組分的體積分數(shù)φ見下表。物質(zhì)丙烯乙烯甲烷丙烷氫氣體積分數(shù)(%)2123.755.20.10(2)①在該溫度下，Kp2遠大于Kp1，但φ(C3H6)和φ(C2H4)相差不大，說明反應iii的正向進行有利于反應i的__________反應和反應ⅱ的___________反應(填“正向”或“逆向”)。②從初始投料到達到平衡，反應i、ii、iii的丙烷消耗的平均速率從大到小的順序為：__________。③平衡體系中檢測不到H2，可認為存在反應：3C3H8(g)＝2C2H6(g)＋3CH4(g)Kp，下列相關說法正確的是_____________(填標號)。a．Kp＝Keq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(p1))?Kp3b．Kp＝eq\f(0.2102×0.5523×0.12,0.0013)(MPa)2c．使用催化劑，可提高丙烯的平衡產(chǎn)率d．平衡后再通入少量丙烷，可提高丙烯的體積分數(shù)④由表中數(shù)據(jù)推算：丙烯選擇性＝eq\f(n生成(丙烯),n轉(zhuǎn)化(丙烯))×100%＝(列出計算式)。【答案】(2)①正向逆向②ii＞i＞iii③ab④eq\f(21,21＋23.7＋eq\f(55.2－23.7,3))×100%＝38.04%【解析】Kp為用氣體分壓表示的平衡常數(shù)，分壓=物質(zhì)的量分數(shù)×總壓，巧用蓋斯定律解決問題。結(jié)合阿伏加德羅定律將物質(zhì)的量和體積進行轉(zhuǎn)化。(2)iii的正向進行氫氣濃度減小，有利于i正向；iii的正向進行甲烷濃度增大，有利于ii逆向，根據(jù)平衡體積分數(shù)φ(甲烷)＞φ(乙烯)＞φ(丙烯)，消耗1mol丙烷生成1mol丙烯或1mol乙烯或3mol甲烷，可知反應速率ii＞i＞iii根據(jù)蓋斯定律：目標反應＝2i＋iii，故Kp＝Keq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(p1))?Kp3；分壓＝物質(zhì)的量分數(shù)×總壓＝體積分數(shù)×總壓，故Kp＝eq\f(P3(CH4)×P2(C2H6),P3(C3H8))＝eq\f((0.5521)3×(0.21×1)2,0.0013)＝eq\f(0.5523×0.212,0.0013)；催化劑不能影響平衡；通入丙烷平衡正向移動，根據(jù)勒夏特列原理并不能夠?qū)⒈樵黾拥挠绊懴?，因此丙烯的體積分數(shù)會降低；在相同條件下，物質(zhì)的量之比等于體積之比；同時消耗1mol丙烷生成1mol丙烯或1mol乙烯或3mol甲烷，生成乙烯時同時生成等量的甲烷，因此丙烯的選擇性＝eq\f(n生成(丙烯),n轉(zhuǎn)化(丙烯))×100%＝eq\f(21,21＋23.7＋eq\f(55.2－23.7,3))×100%＝38.04%。6．(2023年遼寧卷節(jié)選)硫酸工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有重要地位。(3)接觸法制硫酸的關鍵反應為SO2的催化氧化：SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)SO3(g)ΔH＝－98.9kJ·mol-1(i)為尋求固定投料比下不同反應階段的最佳生產(chǎn)溫度，繪制相應轉(zhuǎn)化率(α)下反應速率(數(shù)值已略去)與溫度的關系如下圖所示，下列說法正確的是_______。a．溫度越高，反應速率越大b．α=0.88的曲線代表平衡轉(zhuǎn)化率c．α越大，反應速率最大值對應溫度越低d．可根據(jù)不同α下的最大速率，選擇最佳生產(chǎn)溫度(ii)為提高釩催化劑的綜合性能，我國科學家對其進行了改良。不同催化劑下，溫度和轉(zhuǎn)化率關系如下圖所示，催化性能最佳的是_______(填標號)。(iii)設O2的平衡分壓為P，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為αe，用含P和αe的代數(shù)式表示上述催化氧化反應的Kp＝_______________(用平衡分壓代替平衡濃度計算)?！敬鸢浮?3)(i)cd(ii)d(iii)eq\f((1－αe),αe×P)【解析】(3)(i)a項，根據(jù)不同轉(zhuǎn)化率下的反應速率曲線可以看出，隨著溫度的升高反應速率先加快后減慢，a錯誤；b項，從圖中所給出的速率曲線可以看出，相同溫度下，轉(zhuǎn)化率越低反應速率越快，但在轉(zhuǎn)化率小于88%的時的反應速率圖像并沒有給出，無法判斷α＝0.88的條件下是平衡轉(zhuǎn)化率，b錯誤；c項，從圖像可以看出隨著轉(zhuǎn)化率的增大，最大反應速率不斷減小，最大反應速率出現(xiàn)的溫度也逐漸降低，c正確；d項，從圖像可以看出隨著轉(zhuǎn)化率的增大，最大反應速率出現(xiàn)的溫度也逐漸降低，這時可以根據(jù)不同轉(zhuǎn)化率選擇合適的反應溫度以減少能源的消耗，d正確；故選cd；(ii)為了提高催化劑的綜合性能，科學家對催化劑進行了改良，從圖中可以看出標號為d的催化劑V－K－Cs－Ce對SO2的轉(zhuǎn)化率最好，產(chǎn)率最佳，故選d；(iii)利用分壓代替濃度計算平衡常數(shù)，反應的平衡常數(shù)Kp＝eq\f(P(SO3),P(SO2)×P(O2))＝eq\f(eq\f(n(SO3),n(總))P(總),eq\f(n(SO2),n(總))P(總)×P(O2))＝eq\f(n(SO3),n(SO2)×P(O2))；設SO2初始量為mmol，則平衡時n(SO2)＝m·αe，n(SO3)＝m－m·αe＝m(1－αe)，Kp＝eq\f(m(1－αe),m·αe×P(O2))=eq\f((1－αe),αe×P)，故答案為eq\f((1－αe),αe×P)。7．(2023?全國乙卷，28節(jié)選)(3)將FeSO4置入抽空的剛性容器中，升高溫度發(fā)生分解反應：2FeSO4(s)Fe2O3(s)+SO2(g)+SO3(g)(Ⅰ)。平衡時的關系如下圖所示。時，該反應的平衡總壓P總=_______kPa、平衡常數(shù)KP(Ⅰ)=_______(kPa)2。KP(Ⅰ)隨反應溫度升高而_______(填“增大”“減小”或“不變”)。(4)提高溫度，上述容器中進一步發(fā)生反應2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)(Ⅱ)，平衡時_______(用表示)。在時，，則_______kPa，KP(Ⅱ)=_______kPa(列出計算式)?！敬鸢浮?3)32.25增大(4)46.26【解析】(3)將FeSO4置入抽空的剛性容器中，升高溫度發(fā)生分解反應：2FeSO4(s)Fe2O3(s)+SO2(g)+SO3(g)(Ⅰ)。由平衡時的關系圖可知，660K時，，則，因此，該反應的平衡總壓3kPa、平衡常數(shù)。由圖中信息可知，隨著溫度升高而增大，因此，KP(Ⅰ)隨反應溫度升高而增大。(4)提高溫度，上述容器中進一步發(fā)生反應2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)(Ⅱ)，在同溫同壓下，不同氣體的物質(zhì)的量之比等于其分壓之比，由于僅發(fā)生反應(Ⅰ)時，則，因此，平衡時。在929K時，，則、，聯(lián)立方程組消去，可得，代入相關數(shù)據(jù)可求出46.26kPa，則，。8．(2023年新課標卷節(jié)選)氨是最重要的化學品之一，我國目前氨的生產(chǎn)能力位居世界首位?；卮鹣铝袉栴}：(4)在不同壓強下，以兩種不同組成進料，反應達平衡時氨的摩爾分數(shù)與溫度的計算結(jié)果如下圖所示。其中一種進料組成為＝0.75、＝0.25，另一種為＝0.675、＝0.225、xAt＝0.10。(物質(zhì)i的摩爾分數(shù)：xi＝eq\f(ni,n總))①圖中壓強由小到大的順序為_______，判斷的依據(jù)是___________________________。②進料組成中含有情性氣體Ar的圖是_______。③圖3中，當P2＝20MPa、＝0.20時，氮氣的轉(zhuǎn)化率α＝_______。該溫度時，反應eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)的平衡常數(shù)Kp＝__________(MPa)-1(化為最簡式)?！敬鸢浮?4)①P1＜P2＜P3合成氨的反應為氣體分子數(shù)減少的反應，壓強越大平衡時氨的摩爾分數(shù)越大②圖4③33.33%eq\r(\f(1,432))【解析】(4)①合成氨的反應中，壓強越大越有利于氨的合成，因此，壓強越大平衡時氨的摩爾分數(shù)越大。由圖中信息可知，在相同溫度下，反應達平衡時氨的摩爾分數(shù)P1＜P2＜P3，因此，圖中壓強由小到大的順序為P1＜P2＜P3，判斷的依據(jù)是：合成氨的反應為氣體分子數(shù)減少的反應，壓強越大平衡時氨的摩爾分數(shù)越大。②對比圖3和圖4中的信息可知，在相同溫度和相同壓強下，圖4中平衡時氨的摩爾分數(shù)較小。在恒壓下充入情性氣體Ar，反應混合物中各組分的濃度減小，各組分的分壓也減小，化學平衡要朝氣體分子數(shù)增大的方向移動，因此，充入情性氣體Ar不利于合成氨，進料組成中含有情性氣體Ar的圖是圖4。③圖3中，進料組成為＝0.75、＝0.25兩者物質(zhì)的量之比為3∶1。假設進料中氫氣和氮氣的物質(zhì)的量分別為3mol和1mol，達到平衡時氮氣的變化量為xmol，則有：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)起始(mol)130轉(zhuǎn)化(mol)x3x2x平衡(mol)1－x3－3x2x當P2＝20MPa、＝0.20時，＝eq\f(2x,4－2x)＝0.20，解之得x＝eq\f(1,3)，則氮氣的轉(zhuǎn)化率α＝eq\f(1,3)×100%≈33.33%，平衡時N2、H2、NH3的物質(zhì)的量分別為eq\f(2,3)mol、2mol、eq\f(2,3)mol，其物質(zhì)的量分數(shù)分別為eq\f(1,5)、eq\f(3,5)、eq\f(1,5)，則該溫度下Keq\o\al(',P)＝eq\f((eq\f(1,5)P2)2,eq\f(1,5)P2×(eq\f(3,5)P2)3)＝eq\f(25,27×400)(MPa)-2因此，該溫度時，反應eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)的平衡常數(shù)Kp＝eq\r(Keq\o\al(',P))＝eq\r(eq\f(25,27×400)(MPa)-2)＝eq\r(\f(1,432))(MPa)-1。9．(2023年湖北卷節(jié)選)納米碗C40H10是一種奇特的碗狀共軛體系。高溫條件下，C40H10可以由C40H20分子經(jīng)過連續(xù)5步氫抽提和閉環(huán)脫氫反應生成。C40H20(g)eq\o(,\s\up7(H?))C40H18(g)＋H2(g)的反應機理和能量變化如下：(4)1200K時，假定體系內(nèi)只有反應C40H12(g)C40H10(g)＋H2(g)發(fā)生，反應過程中壓強恒定為P0(即C40H12的初始壓強)，平衡轉(zhuǎn)化率為α，該反應的平衡常數(shù)Kp為_______(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。(5)EQ\*jc2\*hps32\o\ad(\s\up9(?),C)40H19(g)C40H18(g)＋H?(g)及反應的lnK(K為平衡常數(shù))隨溫度倒數(shù)的關系如圖所示。已知本實驗條件下，lnK＝－eq\f(△H,RT)＋c(R為理想氣體常數(shù)，c為截距)。圖中兩條線幾乎平行，從結(jié)構(gòu)的角度分析其原因是______________________________________________________?！敬鸢浮?4)P0eq\f(α2,1－α2)(5)在反應過程中，斷裂和形成的化學鍵相同【解析】(4)1200K時，假定體系內(nèi)只有反應C40H12(g)C40H10(g)＋H2(g)的△H＝發(fā)生，反應過程中壓強恒定為P0(即C40H12的初始壓強)，平衡轉(zhuǎn)化率為α，設起始量為1mol，則根據(jù)信息列出三段式為：C40H12(g)C40H10(g)＋H2(g)起始(mol)100轉(zhuǎn)化(mol)ααα平衡(mol)1－ααα則P(C40H12)＝P0eq\f(1－α,1＋α)，P(C40H10)＝P0eq\f(α,1＋α)，P(H2)＝P0eq\f(α,1＋α)，該反應的平衡常數(shù)Kp＝eq\f((P0eq\f(α,