第7章 第35讲 化学平衡常数及其相关计算(Word教参)-【正禾一本通】2025年高考化学高三一轮总复习高效讲义（人教版2019 双选版）

第35讲　化学平衡常数及其相关计算 【备考目标】　1.了解化学平衡常数(K)的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。2.掌握平衡常数和平衡转化率计算的一般方法。3.了解速率常数与化学平衡常数的关系并能进行有关计算。 考点1　化学平衡常数 　　　　　　　　　　　　　　　　 1．化学平衡常数 (1)表达式 对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)，在一定温度下达到平衡时化学平衡常数可表示为K＝。 [注意]　固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中。 (2)意义及影响因素 ①K越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大(当K>105时，该反应进行基本完全)。 ②K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。 ③催化剂能加快化学反应速率，但对化学平衡常数无影响。 2．化学平衡常数的应用 (1)判断可逆反应进行的程度 K越小，说明正反应进行的程度越小，反应物的转化率越低。 K ＜10－5 10－5～105 ＞105 反应程度 很难进行 可逆 可接近完全 (2)判断反应是否达到平衡或向哪个方向进行 对于化学反应aA(g)＋bB(g)⇌cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商： Q＝。 Q＜K 反应向正反应方向进行，v正＞v逆 Q＝K 反应处于化学平衡状态，v正＝v逆 Q＞K 反应向逆反应方向进行，v正＜v逆 (3)判断反应的热效应 【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度(×) (2)催化剂既能改变速率常数，也能改变化学平衡常数(×) (3)对于同一可逆反应，升高温度，则化学平衡常数增大(×) (4)增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大(×) (5)Cl2＋H2O⇌HCl＋HClO的平衡常数表达式K＝(×) (6)某一化学反应的平衡常数与反应的温度有关，还与反应本身有关(√) (7)温度一定时，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数(√) (8)当生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积比值小于K时，v正<v逆(×) (9)化学平衡常数K发生变化，平衡一定移动(√) 一、化学平衡常数及其应用 1．一定温度下，反应MgCl2(l)⇌Mg(l)＋Cl2(g)达到平衡时，下列说法错误的是(　　 ) A．该反应的平衡常数K＝c(Cl2) B．将容器体积压缩为原来的一半，当体系再次达到平衡时，Cl2的浓度增大 C．减小氯气浓度，平衡正向移动，平衡常数不变 D．温度升高该反应的化学平衡常数K增大 解析：选B。固体或液体纯物质一般不列入平衡常数，A正确；K＝c(Cl2)，温度不变，平衡常数不变，因此将容器体积压缩为原来的一半，当体系再次达到平衡时，Cl2的浓度不变，B错误；平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，C正确；镁在氯气中燃烧是放热反应，则MgCl2(l)⇌Mg(l)＋Cl2(g)为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数K增大，D正确。 2．已知反应：FeO(s)＋CO(g)⇌Fe(s)＋CO2(g)　ΔH>0。 (1)此反应的平衡常数表达式为K＝________。 (2)温度降低，则K________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)已知1 100 ℃时，K＝0.263。若1 100 ℃时测得c(CO2)＝0.025 mol·L－1，c(CO)＝0.01 mol·L－1，此时该反应________(填“处于”或“不处于”)化学平衡状态，化学反应速率：正反应速率________(填“>”“<”或“＝”)逆反应速率。 答案：(1)　(2)减小　(3)不处于　< 3．(人教选择性必修1 P54T9)在一个容积不变的密闭容器中发生反应：CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g)，其平衡常数(K)和温度(t)的关系如下表所示。 t/℃ 700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 请填写下列空白。 (1)该反应的平衡常数表达式为K＝________________，该反应为______反应(填“吸热”或“放热”)。 (2)在830 ℃时，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，保持温度不变，反应达到平衡后，其平衡常数________1.0(填“大于”“小于”或“等于”)。 (3)若1 200 ℃时，在某时刻反应混合物中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 mol/L、2 mol/L、4 mol/L、4 mol/L，则此时上述反应的平衡移动方向为____________(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)。 解析：(1)由表可知：升高温度，化学平衡常数增大，说明平衡正向移动，正反应为吸热反应。 (2)温度不变，化学平衡常数不变，830 ℃时，K＝1.0。 (3)1 200 ℃时，K＝2.6，在某时刻反应混合物中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 mol·L－1、2 mol·L－1、4 mol·L－1、4 mol·L－1，则Q＝＝4>2.6，说明此时反应向逆反应方向进行。 答案：(1)　吸热　(2)等于　(3)逆反应方向 二、化学平衡常数与速率常数的关系 4．(2023·河南郑州模拟)氨气去除NO的反应原理为：4NH3(g)＋6NO(g)⇌5N2(g)＋6H2O(g)　ΔH<0，反应速率与浓度之间存在如下关系：v正＝k正·c4(NH3)·c6(NO)，v逆＝k逆·c5(N2)·c6(H2O)，k正、k逆为速率常数，只受温度影响。350 ℃时，在2 L恒容密闭容器中，通入0.9 mol NH3(g)和1.2 mol NO(g)发生反应，保持温度不变，5 min后反应达平衡，NO的转化率为50%。下列说法正确的是(　　 ) A．用NH3表示的化学反应速率为0.06 mol·L－1·min－1 B．350 ℃时，该反应的平衡常数为0.5 C．其他条件不变，往反应后的容器中再通入0.9 mol NH3(g)和1.2 mol NO(g)，重新达平衡时NO的体积分数增大 D．当温度改变为T ℃时，若k正＝k逆，则T>350 解析：选C。由题意可得如下三段式： 　　　　　4NH3(g)＋6NO(g)⇌5N2(g)＋6H2O(g) 起(mol/L)　0.45　　0.6　　　　0　　　0 变(mol/L)　0.2　　0.3　　　0.25　　0.3 平(mol/L)　0.25　　0.3　　　0.25　　0.3 由三段式数据可知，用氨气表示的化学反应速率为＝0.04 mol·L－1·min－1，A错误；由三段式数据可知，350 ℃时，反应的平衡常数为＝0.25，B错误；其他条件不变，往反应后的容器中再通入0.9 mol氨气和1.2 mol一氧化氮，相当于增大压强，该反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，一氧化氮的体积分数增大，C正确；反应达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等，则反应速率k正·c4(NH3)·c6(NO)＝k逆·c5(N2)·c6(H2O)，＝＝K，当k正＝k逆时，平衡常数K＝1>0.25说明平衡向正反应方向移动，该反应为放热反应，则反应温度小于350 ℃，D错误。 5．（双选）(2023·山东青岛模拟)T1温度下，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中发生如下反应：2NO2(g)⇌2NO(g)＋O2(g)　ΔH＞0。实验测得：v正＝k正c2(NO2)，v逆＝k逆c2(NO)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是(　　 ) 容器 编号 物质的起始浓度/ (mol·L－1) 物质的平衡浓度/(mol·L－1) c(NO2) c(NO) c(O2) c(O2) Ⅰ 0.6 0 0 0.2 Ⅱ 0.3 0.5 0.2 Ⅲ 0 0.5 0.35 A.设K为该反应的化学平衡常数，则有K＝ B．若改变温度为T2，且T2>T1，则k正∶k逆<0.8 C．容器Ⅱ中起始时平衡正向移动，达平衡时，容器Ⅱ中NO2的转化率比容器Ⅰ中的小 D．达平衡时，容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比大于20∶17 解析：选CD。根据反应方程式和容器Ⅰ中O2的平衡浓度可知：平衡时，c(NO)＝0.4 mol·L－1，c(NO2)＝0.2 mol·L－1，则T1温度下，该反应的平衡常数K＝＝＝0.8。平衡时，正、逆反应速率相等，则有k正c2(NO2)＝k逆c2(NO)·c(O2)，所以K＝＝，A错误；由于该反应正反应是吸热反应，温度T2＞T1，所以T2时平衡常数增大，则k正∶k逆>0.8，B错误；针对容器Ⅰ内反应可知：NO2的转化率为＝，容器Ⅱ中起始时平衡正向移动，假设容器Ⅱ中NO2的转化率也为，则： 　　　　　　2NO2(g)⇌2NO(g)＋O2(g) 开始(mol/L)　0.3 　 　0.5　　　0.2 转化(mol/L)　0.2 　 　0.2　　　0.1 平衡(mol/L)　0.1 　 　0.7　　　0.3 浓度商Q＝＝14.7>0.8，所以容器Ⅱ中NO2的转化率小于，即容器Ⅱ中起始平衡正向移动，达平衡时，容器Ⅱ中NO2的转化率比容器Ⅰ中的小，C正确； T1温度下，该反应的平衡常数K＝0.8，容器Ⅱ中浓度商Q＝＝0.56<0.8，反应正向进行，气体的总量大于1 mol，而容器Ⅲ中反应向左进行，气体的总量小于0.85 mol，所以达平衡时，容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比大于20∶17，D正确。 考点2　化学平衡常数与平衡转化率的计算 　　　　　　　　　　　　　　　　 1．常用的四个公式 (1)反应物的转化率＝×100%＝×100%。 (2)生成物的产率＝×100%。 一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。 (3)平衡时混合物中某组分的百分含量＝×100%。 (4)某组分的体积分数＝×100%。 2．平衡常数的计算步骤 (1)写出有关可逆反应的化学方程式，写出平衡常数表达式。 (2)利用“三段式”，确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度。 (3)将平衡浓度代入平衡常数表达式。 (4)注意单位的统一。 3．压强平衡常数 (1)理解Kp的含义 在化学平衡体系中，用各气体物质的分压代替浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数。 (2)计算技巧 一、化学平衡常数与平衡转化率的计算 1．羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡：CO(g)＋H2S(g)⇌COS(g)＋H2(g)　K＝0.1。反应前CO的物质的量为10 mol，平衡后CO的物质的量为8 mol。下列说法正确的是(　　 ) A．升高温度，H2S浓度增大，表明该反应是吸热反应 B．通入CO后，正反应速率逐渐增大 C．反应前H2S的物质的量为7 mol D．CO的平衡转化率为80% 解析：选C。A项，升高温度，H2S浓度增大，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应吸热，正反应放热，错误；B项，通入CO气体的瞬间正反应速率增大，达到最大值，向正反应方向建立新的平衡，正反应速率逐渐减小，错误；C项，设反应前H2S的物质的量为n mol，容器的容积为V L，则 　　　　　CO(g)＋H2S(g)⇌COS(g)＋H2(g) n(始)/mol　10　　n　　　　0　　　0 n(转)/mol　2　　2　　　　 2　　　2 n(平)/mol　8　　n－2　　　2　　　2 K＝＝0.1，解得n＝7，正确；D项，根据上述计算可知CO的平衡转化率为20%，错误。 2．内酯在化工、医药、农林等领域有广泛的应用。内酯可以通过有机羧酸异构化制得。某羧酸A在0.2 mol·L－1盐酸中转化为内酯B的反应可表示为A(aq)⇌B(aq)，忽略反应前后溶液体积变化。一定温度下，当A的起始浓度为a mol·L－1时，A的转化率随时间的变化如下表所示： t/min 0 21 36 50 65 80 100 ∞ A的转化率/% 0 13.3 20.0 27.8 33.3 40.0 45.0 75.0 (1)反应进行到100 min时，B的浓度为____mol·L－1。 (2)v正(t＝50 min)________(填“>”“<”或“＝”)v逆(t＝∞ min)。 (3)增加A的起始浓度，A在t＝∞ min时转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)该温度下，平衡常数K＝________；在相同条件下，若反应开始时只加入B，B的起始浓度也为a mol·L－1，平衡时B的转化率为________。 (5)研究发现，其他条件不变时，减小盐酸的浓度，反应速率减慢，但平衡时B的含量不变，原因是________________________________________________________________________。 解析：(1)100 min时，A的转化率为45%，所以c(B)＝0.45a mol·L－1。(2)一定温度下，化学反应速率受反应物浓度的影响，在反应建立平衡的过程中，反应物浓度不断减小，所以v正(t＝50 min)＞v逆(t＝∞ min)＝v正(t＝∞ min)。 (3)　　　　　　　A(aq)⇌B(aq) 起始/(mol·L－1)　　c　 　 　0 转化/(mol·L－1) 　 cα　　 　cα 平衡/(mol·L－1)　 c－cα　 　cα K＝＝，温度一定时，K是常数，则增加A的起始浓度，A在t＝∞ min时转化率将不变。(4)由表知，该温度下，A在t＝∞ min时转化率为75%，则平衡常数K＝＝＝＝3；在相同条件下，若反应开始时只加入B，B的起始浓度也为a mol·L－1，则 　　　　　　 A(aq)⇌B(aq) 起始/(mol·L－1)　0　　　a 转化/(mol·L－1)　x　　　x 平衡/(mol·L－1)　x　　　a－x 则K＝＝3，得x＝0.25a，平衡时B的转化率为×100%＝25%。 答案：(1)0.45a　(2)＞　(3)不变　(4)3　25%　(5)盐酸是催化剂，催化剂浓度减小，反应速率减慢，催化剂不影响化学反应的限度 二、压强平衡常数 3．N2O5在一定条件下可发生分解：2N2O5(g)⇌4NO2(g)＋O2(g)　ΔH>0。向恒容密闭容器加入N2O5。某温度下测得恒容密闭容器中N2O5的浓度随时间的变化如下表： t/min 0 1 2 3 4 5 c(N2O5) /(mol·L－1) 1.00 0.71 0.50 0.35 0.35 0.35 反应开始时体系压强为p0，第3 min时体系压强为p1，则p1∶p0＝________。该温度下反应的平衡常数Kp＝____________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量的分数，请列出用p0表示平衡常数表达式，不用计算)。 解析：　　　　　 2N2O5(g)⇌4NO2(g)＋O2(g) 开始/(mol·L－1) 　 1.00　　　0.00　 　0.00 转化/(mol·L－1) 　 0.65　　　1.30　 　0.325 平衡/(mol·L－1) 　 0.35　　　1.30　 　0.325 根据表中数据可知3 min时达到平衡状态，设容器的体积为V L，＝＝1.975，平衡时总压为1.975p0， 该温度下平衡常数Kp＝＝。 答案：1.975　 4．在恒容密闭容器中，加入足量的MoS2和O2，仅发生反应：2MoS2(s)＋7O2(g)⇌2MoO3(s)＋4SO2(g)　ΔH。 测得氧气的平衡转化率与起始压强、温度的关系如图所示： (1)p1、p2、p3的大小：________。 (2)若初始时通入7.0 mol O2，p2为7.0 kPa，则A点平衡常数Kp＝________(用气体平衡分压代替气体平衡浓度计算，分压＝总压×气体的物质的量分数，写出计算式即可)。 解析：(1)该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应，增大压强平衡正向移动，氧气转化率增大，所以压强：p1＞p2＞p3。(2)若初始时通入7.0 mol O2，p2为7.0 kPa，A点氧气转化率为50%，则A点n(O2)＝7.0 mol×(1－50%)＝3.5 mol，生成n(SO2)＝×4 ＝2 mol，恒温恒容条件下气体压强之比等于物质的量之比，所以A点压强为×7.0 kPa＝5.5 kPa，p(O2)＝×5.5 kPa＝3.5 kPa，p(SO2)＝(5.5－3.5) kPa＝2 kPa，则A点平衡常数Kp＝＝＝。 答案：(1)p1＞p2＞p3　(2) 三、连续反应、竞争反应平衡常数的计算 多平衡体系中平衡常数计算的基本思路 5．CO2经催化加氢可以生成低碳烃，主要有以下两个竞争反应： 反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)⇌CH4(g)＋2H2O(g) 反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)⇌C2H4(g)＋4H2O(g) 为分析催化剂对反应的选择性，在1 L密闭容器中充入2 mol CO2和4 mol H2，测得有关物质的物质的量随温度的变化如图所示： 该催化剂在较低温度时主要选择________(填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”)。520 ℃时，反应Ⅰ的平衡常数K＝____________(只列算式不计算)。 解析：温度较低时，CH4的物质的量多，所以该催化剂在较低温度时主要选择反应Ⅰ。 　　　 　　 　　CO2(g)＋4H2(g)⇌CH4(g)＋2H2O(g) 转化/(mol·L－1)　 0.2　 　 0.8 　0.2　　　0.4 　 　　 　2CO2(g)＋6H2(g)⇌C2H4(g)＋4H2O(g) 转化/(mol·L－1) 0.4　 　 1.2　　0.2　　　0.8 c(CO2)＝(2－0.2－0.4) mol·L－1＝1.4 mol·L－1 c(H2)＝(4－0.8－1.2) mol·L－1＝2 mol·L－1 c(H2O)＝(0.4＋0.8) mol·L－1＝1.2 mol·L－1 所以K＝。 答案：反应Ⅰ　 6．(2023·辽宁东北育才学校期末)利用介孔限域催化温室气体CO2加氢制甲醇，再通过甲醇制备燃料和化工原料等，是解决能源问题与实现双碳目标的主要技术之一。反应如下： i．CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1 ii.CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1 iii.CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(g)　ΔH3＝－90.6 kJ·mol－1 将H2、CO2以体积比3∶1充入恒容密闭容器中，在某介孔限域催化剂存在下发生反应i和ii。CO2的平衡转化率及CH3OH的选择性(生成目标产物所消耗的反应物的物质的量与参与反应的反应物的总的物质的量之比)随温度变化的曲线如图所示： (1)CO2加氢制甲醇，________温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，________温有利于提高平衡时CH3OH的产率。结合上图阐述实际生产选用300～320 ℃反应温度的原因：________________________________________________________________________。 (2)312 ℃时反应i的Kx＝________________________。(Kx是以组分体积分数代替物质的量浓度表示的平衡常数，列计算式) 解析：(1)CO2加氢制甲醇，升温反应速率加快，故高温有利于提高反应速率，由ii＋iii得反应i，反应i为放热反应，降温平衡正向移动，故低温有利于提高平衡时CH3OH的产率。(2)由图可知312 ℃ 时CO2的转化率为12.5%，甲醇的选择性为80%，假设氢气为3 mol，CO2为1 mol，则反应i消耗CO2的物质的量为1 mol×12.5%×80%＝0.1 mol，反应ii消耗CO2的物质的量为1 mol×12.5%－0.1 mol＝0.025 mol，则可列出三段式， 　　　　CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g) 转化(mol) 0.1　 　0.3　　 　0.1　 　　0.1 　　　　 CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g) 转化(mol)　0.025　0.025　0.025　 0.025 则平衡时刻，n(CO2)＝(1－0.125) mol＝0.875 mol，n(H2)＝(3－0.3－0.025) mol＝2.675 mol，n(CH3OH)＝0.1 mol，n(H2O)＝0.1 mol＋0.025 mol＝0.125 mol，气体总物质的量为(0.875＋2.675＋0.1＋0.125＋0.025)＝3.8 mol，故反应i的Kx＝。 答案：(1)高　低　温度低，反应速率太慢，且CO2转化率低，温度高，甲醇选择性低　(2) 　　　　　　　　　　　　　　　　 1．(2023·湖南高考)向一恒容密闭容器中加入1 mol CH4和一定量的H2O，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)⇌CO(g)＋3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x[x＝]随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是(　　) A．x1<x2 B．反应速率：vb正<vc正 C．点a、b、c对应的平衡常数：Ka<Kb＝Kc D．反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态 解析：选B。图像分析如下： 结合图像分析可知，A项正确，B项错误；该反应为吸热反应，温度升高，平衡常数增大，结合图像可知平衡常数Ka<Kb＝Kc，C项正确；该反应反应前后气体分子数不相等，恒温恒容时，容器内压强不再发生变化，即达到平衡状态，D项正确。 2．(2022·重庆高考)两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为p1和p2。 反应1：NH4HCO3(s)⇌NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　p1＝3.6×104 Pa 反应2：2NaHCO3(s)⇌Na2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)　p2＝4×103 Pa 该温度下，刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体，平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是(　　) A．反应2的平衡常数为4×106 Pa2 B．通入NH3，再次平衡后，总压强增大 C．平衡后总压强为4.36×105 Pa D．缩小体积，再次平衡后总压强不变 解析：选B。反应2的平衡常数为Kp2＝p(CO2)p(H2O)＝p2××p2×＝4×106 Pa2，A正确；刚性密闭容器，温度不变平衡常数不变，再次达平衡后，容器内各气体分压不变，总压强不变，B错误；Kp2＝p(CO2)p(H2O)＝p2××p2×＝4×106 Pa2，p(CO2)＝p(H2O)＝2×103 Pa，Kp1＝c(NH3)c(CO2)p(H2O)＝(1.2×104)3 Pa3，p(NH3)＝＝4.32×105 Pa，所以总压强为：p(NH3)＋p(CO2)＋p(H2O)＝4.36×105 Pa，C正确；达平衡后，缩小体积，平衡逆向移动，温度不变，平衡常数不变，再次平衡后总压强不变，D正确。 3．(2022·浙江6月选考节选)主要成分为H2S的工业废气的回收利用有重要意义。 回收单质硫。将三分之一的H2S燃烧，产生的SO2与其余H2S混合后反应：2H2S(g)＋SO2(g)⇌S8(s)＋2H2O(g)。在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为c(H2S)＝2.0×10－5mol·L－1、c(SO2)＝5.0×10－5 mol·L－1、c(H2O)＝4.0×10－3 mol·L－1，计算该温度下的平衡常数K＝________。 解析：根据方程式可知该温度下平衡常数K＝＝ ＝8.0×108。 答案：8.0×108 4．(2022·全国卷甲节选)(1)TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1 000 ℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下： (ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)　ΔH1＝172 kJ·mol－1，Kp1＝1.0×10－2 (ⅱ)碳氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH2＝－51 kJ·mol－1，Kp2＝1.2×1012 Pa ①反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH为________kJ·mol－1，Kp＝________Pa。 ②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是________________________________________________________________________。 ③对于碳氯化反应：增大压强，平衡________移动(填“向左”“向右”或“不”)；温度升高，平衡转化率________(填“变大”“变小”或“不变”)。 (2)在1.0×105 Pa，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。 反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常数Kp(1 400 ℃)＝________Pa。 解析：(1)①根据盖斯定律，“反应ⅱ－反应ⅰ”得到反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)，则ΔH＝－51 kJ/mol－172 kJ/mol＝－223 kJ/mol；则Kp＝＝＝1.2×1014 Pa。 ②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，因为碳氯化反应气体分子数增加，ΔS>0，而ΔH小于0，故ΔG<0，反应是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变且是吸热过程。 ③对于碳氯化反应，反应前后气体分子数增大，依据勒夏特列原理，增大压强，平衡往气体分子数减少的方向移动，即平衡向左移动；该反应是放热反应，温度升高，平衡往吸热方向移动，即向左移动，则平衡转化率变小。 (2)从图中可知，1 400 ℃，体系中气体平衡组成比例CO2是0.05，TiCl4是0.35，CO是0.6，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常数Kp(1 400 ℃)＝＝ Pa＝7.2×105 Pa。 答案：(1)①－223　1.2×1014　②碳氯化反应气体分子数增加，ΔS>0，而ΔH小于0，故ΔG<0，反应是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变且是吸热过程　③向左　变小　(2)7.2×105 5．(2022·湖南高考节选)在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g)，起始压强为0.2 MPa时，发生下列反应生成水煤气： Ⅰ.C(s)＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g) ΔH1＝＋131.4 kJ·mol－1 Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.1 kJ·mol－1 反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，CO的物质的量为0.1 mol。此时，整个体系______(填“吸收”或“放出”)热量________________________________________________________________________ kJ，反应Ⅰ的平衡常数Kp＝________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。 解析：设反应Ⅰ中水转化的物质的量为a mol，反应Ⅱ中水转化的物质的量为b mol，可列出以下式子： C(s)＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g) 始/mol　　　1　　 0　　　0 变/mol　　　a　 a　　　a CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g) 始/mol　　a　 　 1－a　　0　 　 a 变/mol　　b　 　 b　　　b b 平/mol　　a－b　1－a－b　b a＋b 根据H2O(g)的转化率为50%，可得×100%＝50%，CO的物质的量为0.1 mol，即a－b＝0.1，解得a＝0.3，b＝0.2，则反应Ⅰ吸收能量0.3 mol×131.4 kJ·mol－1＝39.42 kJ，反应Ⅱ放出热量为0.2 mol×41.1 kJ·mol－1＝8.22 kJ，故整个过程是吸热过程，吸收热量为39.42 kJ－8.22 kJ＝31.2 kJ。由以上计算可知：n(H2O)＝0.5 mol，n(H2)＝0.5 mol，n(CO)＝0.1 mol，n(CO2)＝0.2 mol，n(总)＝(0.5＋0.5＋0.1＋0.2) mol＝1.3 mol，由物质的量之比等于压强之比可得＝，p＝0.26 MPa，Kp＝＝0.02 MPa。 答案：吸收　31.2　0.02 MPa 6．(2023·全国卷乙节选)硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题： (3)将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应： 2FeSO4(s)⇌Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ) 平衡时pSO3­T的关系如下图所示。660 K时，该反应的平衡总压p总＝________kPa、平衡常数Kp(Ⅰ)＝________(kPa)2。Kp(Ⅰ)随反应温度升高而________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)提高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3(g)⇌2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)，平衡时pO2＝________(用pSO3、pSO2表示)。在929 K 时，p总＝84.6 kPa，pSO3＝35.7 kPa，则pSO2＝________kPa，Kp(Ⅱ)＝________kPa(列出计算式)。 解析：(3)由题给反应(Ⅰ)可知平衡体系中pSO2＝pSO3＝1.5 kPa，则由题图可知，660 K时，该反应的平衡总压p总＝1.5×2 kPa＝3.0 kPa。Kp(Ⅰ)＝pSO2·pSO3＝(1.5 kPa)2＝2.25(kPa)2。由题图可知，随反应温度升高，pSO3增大，则升高温度，平衡正向移动，Kp(Ⅰ)增大。(4)设初始时，pSO3＝pSO2＝x，SO3在第二个反应中转化了a，则： 2SO3(g)⇌2SO2(g)＋O2(g) 初始　　　x　　　　x　　 　0 转化　　　a　　　　a　　　 0.5a 平衡　　x－a 　　 x＋a　　 0.5a pSO2－pSO3＝(x＋a)－(x－a)＝2a＝4×0.5a＝4pO2，故pO2＝(pSO2－pSO3)； p总＝pSO3＋pSO2＋pO2＝35.7 kPa＋pSO2＋＝84.6 kPa，则pSO2＝46.26 kPa，pO2＝2.64 kPa，Kp(Ⅱ)＝＝ kPa。 答案：(3)3.0　2.25　增大　(4)　46.26　 7．(2023·湖南高考节选)聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。 Ⅰ.苯乙烯的制备 (1)已知下列反应的热化学方程式： ①C6H5C2H5(g)＋O2(g)===8CO2(g)＋5H2O(g)　ΔH1＝－4 386.9 kJ·mol－1 (2)在某温度、100 kPa下，向反应器中充入1 mol气态乙苯发生反应④，其平衡转化率为50%，欲将平衡转化率提高至75%，需要向反应器中充入________mol水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)。 (3)在913 K、100 kPa下，以水蒸气作稀释气、Fe2O3作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下两个副反应： ⑤C6H5C2H5(g)⇌C6H6(g)＋CH2 , 解析：(1)根据盖斯定律，由①－②－③，可得④C6H5C2H5(g)⇌C6H5CH==CH2(g)＋H2(g)　ΔH4＝－4 386.9 kJ· mol－1－(－4 263.1 kJ·mol－1)－(－241.8 kJ·mol－1)＝＋118 kJ·mol－1。 (2)当乙苯的平衡转化率为50%时，由题中信息可得： 　　 　 　C6H5C2H5(g)⇌C6H5CH==CH2(g)＋H2(g) 　 1 　　　　　0 　　　　　　0 0.75 0.75 0.75 0.25 0.75 0.75 温度不变，平衡常数不变，则压强平衡常数Kp＝＝ kPa，设充入x mol水蒸气时乙苯的平衡转化率提高到75%，则： 温度不变，平衡常数不变，则压强平衡常数不变，Kp＝ kPa＝ kPa，解得x＝5。(3)反应④为主反应，反应⑤⑥为副反应，则曲线a代表苯乙烯的选择性；反应④⑤的正反应为气体分子数增大的反应，反应⑥的正反应为气体分子数不变的反应，在恒温恒压下以水蒸气作稀释气，乙苯的转化率增大，即减小压强，反应④⑤向正反应方向移动，反应⑥平衡不移动，故曲线b代表的是苯。 答案：(1)＋118　(2)5　(3)苯　反应④为主反应，反应⑤⑥为副反应，苯乙烯的选择性最大；在恒温恒压下，随乙苯转化率的增大，反应⑤正向移动，反应⑥不移动，则曲线b代表产物苯 学科网（北京）股份有限公司 $$