第8章 专题拓展突破11 多平衡反应体系的综合分析（word教参）-【正禾一本通】2024高考化学高三一轮总复习高效讲义（老高考）

专题拓展突破11 多平衡反应体系的综合分析 1．多重平衡体系和多重平衡规则 在很多反应体系中，经常有一种或几种物质(可以是反应物，也可以是生成物)同时参与几个不同的化学反应。在一定的条件下，这些反应都达到化学平衡，这种现象称为同时平衡或多重平衡，这种体系称为多重平衡体系。 若多重平衡体系中某个反应由几个反应相加或相减得到，则该反应的平衡常数就等于这几个反应的平衡常数之积或商，这种关系称为多重平衡规则或多重平衡原理。 2．多重平衡问题的解题流程 (1)思维流程 (2)示例分析 其他条件不变，对于ΔH<0的反应，相同时间(或一段时间)内，反应物转化率或产物的产率随温度或压强改变，出现倒U型变化曲线，分析方法： 3．多重平衡问题的常见类型 (1)竞争型多重平衡 1．2­甲氧基­2­甲基丁烷(TAME)常用作汽油添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如图反应： 回答下列问题： (1)为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1.0 mol TAME，控制温度为353 K，测得TAME的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3＝9.0，则平衡体系中B的物质的量为______mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1＝________。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将____________(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。平衡时，A与CH3OH物质的量浓度之比c(A)∶c(CH3OH)＝__________。 (2)为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH。控制温度为353 K，A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为__________(填“X”或“Y”)；t＝100 s时，反应Ⅲ的正反应速率v正_________逆反应速率v逆(填“＞”“＜”或“＝)。 解析：(1)向某反应容器中加入1.0 mol TAME，控制温度为353 K，测得TAME的平衡转化率为α，则平衡时n(TAME)＝(1－α)mol，n(A)＋n(B)＝n(CH3OH)＝α mol。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3＝9.0，则＝9.0，将该式代入上式可以求出平衡体系中B的物质的量为0.9α mol，n(A)＝0.1α mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1＝＝。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将向着分子数增大的方向移动，即逆向移动。平衡时，TAME的转化率变大，但是平衡常数不变，A与CH3OH物质的量浓度之比不变，c(A)∶c(CH3OH)＝0.1α∶α＝1∶10。(2)温度为353 K，反应Ⅲ的平衡常数Kx3＝9.0，＝9.0。由A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化曲线可知，X代表的平衡浓度高于Y，则代表B的变化曲线为X。由母线的变化趋势可知，100 s以后各组分的浓度仍在变化，t＝100 s时＝≈10.2>9，因此，反应Ⅲ正在向逆反应方向移动，故其正反应速率v正小于逆反应速率v逆。 答案：(1)0.9α　　逆向移动　1∶10 (2)X　< (2)连续型多重平衡 2．某温度下，N2O5 气体在一体积固定的密闭容器中发生反应：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)(慢反应)　ΔH＜0，2NO2(g) N2O4(g)(快反应)　ΔH＜0，体系的总压强p总和p(O2)随时间的变化如图所示： (1)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＝0.12p(N2O5) kPa·h－1，t＝10 h时，p(N2O5)＝____________kPa，v＝________kPa·h－1(结果保留两位小数，下同)。 (3)该温度下2NO2(g) N2O4(g)反应的平衡常数Kp＝____________kPa－1(Kp为以分压表示的平衡常数)。 解析：(1)根据题图信息分析，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变化曲线。 (2)t＝10 h时，p(O2)＝12.8 kPa，由2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)知，反应的N2O5的分压为25.6 kPa，起始压强为53.8 kPa，所以10 h时p(N2O5)＝(53.8－25.6)kPa ＝28.20 kPa，N2O5 分解的反应速率v＝0.12p(N2O5) kPa·h－1＝0.12×28.20 kPa·h－1≈3.38 kPa·h－1。 (3)N2O5完全分解时，p(NO2)＝53.8 kPa×2＝107.6 kPa，p(O2)＝＝26.9 kPa。 　　　　 　2NO2(g) N2O4 (g) 起始分压/kPa　 107.6