特色题型练8 形形色色的各种化学平衡常数计算（word练习）-【创新教程】2025年高考化学大二轮专题增分方案（单选）

特色题型专练8 形形色色的各种化学平衡常数计算 1．(2024·山东菏泽模拟预测)可逆反应有一定的反应限度，平衡常数的大小能反映化学反应进行的程度。为测定可逆反应Ag＋＋Fe2＋Ag＋Fe3＋的平衡常数K，实验步骤如下。 Ⅰ.一定温度下，将0.01 mol/L Ag2SO4溶液与0.04 mol/L FeSO4溶液等体积混合。 Ⅱ.待实验Ⅰ中反应达到平衡状态时，取V mL上层清液，用c1 mol/L KSCN标准溶液进行滴定，达到终点时，消耗KSCN标准溶液V1 mL。 已知：Ag＋＋SCN－AgSCN↓(白色)　K＝1012 Fe3＋＋SCN－ [Fe(SCN)]2＋(红色)　K＝102.3 实验测得该反应平衡常数应为(用含c1、V1、V的代数式表示) A. B. C. D. 解析：B　[Ag＋＋SCN－AgSCN↓　K＝1012，说明反应几乎进行到底，上层清液中银离子的浓度c(Ag＋)＝ mol·L－1，根据“三段式”进行计算： 　　　　　Ag＋(aq)　　＋　　Fe2＋(aq) Ag(s)＋Fe3＋(aq) 　0.01　　　　　 　0.02　　　 　 0.01－ 0.01－ 0.01－ 0.01＋ 0.01－ Ag＋＋Fe2＋Ag＋Fe3＋的平衡常数表达式为K＝，将c(Fe3＋)＝ mol·L－1，c(Ag＋)＝ mol·L－1，c(Fe2＋)＝mol·L－1代入表达式可得K＝。] 2．(2024·湖南模拟预测)利用丙烷C3H8在无氧条件下制备丙烯C3H6的反应方程式为：C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)　ΔH＝＋124 kJ·mol－1。向两个初始压强为0.1 MPa的相同恒压容器Ⅰ、Ⅱ中都充入等物质的量的丙烷气体，再向Ⅱ容器中充入一定量的水蒸气进行上述反应，达到化学平衡时，测得丙烷和丙烯的物质的量分数随温度变化如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．b曲线表示的是Ⅰ容器中丙烯随温度变化的物质的量分数 B．A点对应的该反应平衡常数Kp＝0.012 5 MPa(Kp为以分压表示的平衡常数) C．根据B点数据可以计算出丙烷的平衡转化率 D．相同温度下Ⅱ容器中丙烷的平衡转化率比Ⅰ容器小 解析：B　[根据题目信息，Ⅱ容器在恒压条件下充入了与反应无关的水蒸气作为稀释气，相对Ⅰ容器而言是在更低的压强下发生反应，根据C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)　ΔH＝＋124 kJ·mol－1可知，该反应正方向为气体体积增大的吸热反应，升高温度，平衡正向移动，丙烷减少，丙烯增多；减小压强，平衡正向移动，所以a、c线对应Ⅰ容器中的C3H8(g)和C3H6(g)，图中d、b线对应Ⅱ容器中的C3H8(g)和C3H6(g)。A.根据分析可知，b曲线表示的是Ⅱ容器中的C3H6(g)，A错误；B.假设丙烷初始量为1 mol，转化量为x mol： 　　　C3H8(g) C3H6(g)＋H2(g) 起始(mol)　　1　　　　　 0　　　　0 转化(mol) x x x 平衡(mol) 1－x x x A点丙烷含量为50%，则×100%＝50%，x＝ mol，反应后总的物质的量为 mol，则A点对应的该反应平衡常数 Kp＝ ＝0.012 5 MPa，B正确；C.B点代表Ⅱ容器中C3H6(g)物质的量的变化，因为不能获知Ⅱ容器中水蒸气加入的量，所以不能计算出丙烷的平衡转化率，C错误；D.Ⅱ容器相当于在更小的压强下发生该反应，根据方程式正方向为气体体积增大的方向，所以减压条件下平衡正移，相同温度下丙烷转化率比Ⅰ容器更大，D错误。] 3．(2024·浙江模拟预测)铁酸锌(ZnFe2O4)是效果较好的脱硫剂，脱硫反应为ZnFe2O4(s)＋3H2S(g)＋H2(g) 2FeS(s)＋ZnS(s)＋4H2O(g)　ΔH，经实验测定在不同的投料比x1、x2、x3[投料比＝]时H2S的平衡转化率与温度的关系如图。现向5 L的恒容密闭容器中，投入3 mol H2S、2 mol H2与足量ZnFe2O4，初始压强为p0，平衡时H2O(g)的体积分数是H2的两倍，则下列说法正确的是(　　) A．ΔH＞0 B．x1＞x2＞x3 C．该温度下该反应的Kp＝ D．恒温恒容条件下，若混合气体压强不变，则说明反应已到达平衡 解析：C　[A.在投料比相同的条件下，升高温度H2S的平衡转化率降低，这说明升高温度平衡逆向移动，正反应放热，则ΔH＜0，A错误；B.温度相同时，投料比越大，H2S的平衡转化率越低，所以x1＜x2＜x3，B错误；C.向5 L的恒容密闭容器中，投入3 mol H2S、2 mol H2与足量ZnFe2O4，初始压强为p0，平衡时H2O(g)的体积分数是H2的两倍，设平衡时消耗氢气的物质的量是x mol，依据方程式ZnFe2O4(s)＋3H2S(g)＋H2(g) 2FeS(s)＋ZnS(s)＋4H2O(g)可知消耗硫化氢是3x mol，生成水蒸气是4x mol，则4x＝2×(2－x)，解答x＝，反应前后气体体积不变，则平衡时混合气体的总物质的量为5 mol，可以用物质的量代替压强计算平衡常数，则该温度下该反应的Kp＝＝，C正确；D.反应前后气体体积不变，恒温恒容条件下压强始终不变，因此混合气体压强不变，不能说明反应已到达平衡，D错误。] 4．(2024·湖北模拟预测)环己烯()是一种重要的化学试剂，主要用于有机合成和油类萃取。利用环己烷脱氢制备环己烯的反应原理如下。 直接脱氢：C6H12(g) C6H10(g)＋H2(g)　ΔH1 氧化脱氢：C6H12(g)＋CO2(g) C6H10(g)＋CO(g)＋H2O(g)　ΔH2 回答下列问题： 科技工作者结合实验与计算机模拟结果，研究环己烷直接脱氢制环己烯的反应历程(如图所示)，其中吸附在催化剂表面的物种用*表示。 (1)C6H12＋*―→C6H12*的焓变小于零的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)C6H12脱氢的速率__________(选填“大于”“小于”或“等于”)C6H脱氢的速率。 (3)在恒容密闭容器中充入一定量的环己烷，其初始压强为p kPa，发生直接脱氢反应达到平衡时，环己烷的转化率为x，则反应Ⅰ的标准平衡常数Kθ＝__________[已知：分压＝总压×物质的量分数，对于反应dD(g)＋eE(g) gG(g)＋hH(g)，Kθ＝，其中pθ＝100 kPa，pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压]。 解析：(1)环己烷吸附在催化剂表面时会释放能量，使得C6H12＋*―→C6H12*的焓变小于零； (2)C6H12脱氢的速率小于C6H11*，因为C6H12脱氢过程中C6H12*到TS1这步的活化能很大，活化能越大，反应速率越慢，导致C6H12脱氢的速率整体小于C6H11*； (3)设初始时，充入环己烷的物质的量为a mol，可得三段式 　　　C6H12(g) C6H10(g)＋H2(g) 起始(mol)　 　a　　　　　　0　　　　0 转化(mol) ax ax ax 平衡(mol) a－ax ax ax 总物质的量为(a＋ax)mol，总压强为：＝(1＋x)p，C6H12、C6H10、H2物质的量分数分别为＝、＝、＝，Kθ＝＝＝。 答案：(1)环己烷吸附在催化剂表面时会释放能量　(2)小于　(3) 5．(2024·湖南模拟预测)CO2催化加氢合成甲醇的反应经常伴随有副反应发生。 主反应：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH<0 副反应：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH>0 T ℃，在容积为2 L的恒容密闭容器中充入1 mol CO2和一定量H2，一定条件下只发生主反应。若起始时容器内气体压强为3.0 kPa，达到平衡时，水蒸气的分压与起始投料比[n(H2)/n(CO2)]的变化关系如图所示。如果反应从开始到达c点所用时间为10 min，则10 min内该反应的平均反应速率v(CH3OH)＝________ mol/(L·min)。已知：该反应的标准平衡常数Kθ＝，其中pθ为标准压强100 kPa，p(CO2)、p(H2)、p(CH3OH)和p(H2O)为各组分的平衡分压，则T ℃时，该反应的标准平衡常数Kθ＝________(列出计算式)。 解析：反应①为3H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CH3OH(g)，初始投入CO2为1 mol，H2则为2 mol，初始物质的量共3 mol，起始时容器内气体的总压强为3.0 kPa，若10 min时反应到达c点，c点的物质的量为x，x＝0.24 mol，则反应生成的CH3OH物质的量也为0.24 mol，v(CH3OH)＝＝0.012 mol/(L·min)；平衡时各物质的物质的量分别为n(H2)＝2 mol－0.24 mol×3＝1.28 mol，n(CO2)＝1 mol－0.24 mol＝0.76 mol，n(H2O)＝n(CH3OH)＝0.24 mol，则分压分别为p(H2)＝1.28 kPa，p(CO2)＝0.76 kPa，p(H2O)＝p(CH3OH)＝0.24 kPa，代入Kθ＝得Kθ的计算式为。 答案：0.012　 6．(2024·重庆模拟预测)工业上常用合成气(主要成分为CO、H2)制备二甲醚，其主要反应如下： 反应①：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH1＝－90.4 kJ·mol－1 反应②：2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－23.4 kJ·mol－1 反应③：CO(g)＋H2OCO2(g)＋H2(g)　ΔH3＝－41.2 kJ·mol－1 回答下列问题： (1)写出CO与H2反应生成二甲醚和CO2的热化学方程式：________________________________________________________________________。 (2)科学家发现CO2与H2也能生成二甲醚，则CO2与H2生成二甲醚的平衡常数K4＝__________(用含K1、K2、K3的代数式表示)。 (3)在一定温度和催化剂条件下，将0.6 mol CO和1.08 mol H2充入容积为3 L的密闭容器中(此时容器内CO分压为200 kPa)，只发生反应2CO(g)＋4H2(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。 ①若保持容器容积不变，t1时反应达到平衡，用H2的浓度变化表示0～t1时间内的反应速率v(H2)＝__________mol·L－1·min－1(用含t1的代数式表示)；t1时H2的转化率为__________(保留两位有效数字)。 ②t2时将容器容积迅速缩小至原来的一半并保持不变，在图中画出表示体积缩小后二甲醚的分压变化趋势的曲线__________，理由是__________________________________。 ③在该温度下，反应的标准平衡常数Kθ＝______(写出最简分数)[已知：分压＝总压×该组分物质的量分数，对于反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，Kθ＝，其中pθ＝100 kPa，pA、pB、pC、pD为各组分的平衡分压]。 ④降低温度，该反应的标准平衡常数Kθ______(填“增大”“减小”或“不变”)。 解析：(1)CO与H2反应生成二甲醚和CO2的化学方程式为3CO＋3H2CH3OCH3＋CO2，由2×反应①＋反应②＋反应③得到ΔH＝2×(－90.4 kJ·mol－1)＋(－23.4 kJ·mol－1)＋(－41.2 kJ·mol－1)＝－245.4 kJ·mol－1，故其热化学方程式为3CO(g)＋3H2(g) CH3OCH3(g)＋CO2(g)　ΔH＝－245.4 kJ·mol－1。 (2)CO2与H2生成二甲醚的化学方程式为2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)，可由2×反应①＋反应②－2×反应③得到，故K4＝。 (3)①由图可知，曲线M代表CO分压随时间变化，曲线N代表H2O或二甲醚的分压随时间变化，起始时，0.6 mol CO分压为200 kPa，t1时，p分压＝1.2×100 kPa，则n(CO)＝0.36 mol，v(CO)＝＝＝mol·L－1·min－1，v(CO)∶v(H2)＝1∶2，v(H2)＝mol·L－1·min－1。t1时H2的转化率为×100%≈44%。 ②t2时将容器迅速缩小至原来的一半并保持不变，此时二甲醚的分压由0.4×100 kPa迅速变为0.8×100 kPa，压强增大，由于该正反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，二甲醚的分压增大，故画出的曲线如图所示。 ③t1时，p(CO)＝1.2×100 kPa，n(H2)＝1.08 mol－0.24 mol×2＝0.6 mol，p(H2)＝2×100 kPa，p(H2O)＝p(二甲醚)＝0.4×100 kPa，Kθ＝＝＝。 ④由题干可知，2CO(g)＋4H2(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－204.2 kJ·mol－1，降低温度，平衡正向移动，Kθ增大。 答案：(1)3CO(g)＋3H2(g) CH3OCH3(g)＋CO2(g)　ΔH1＝－245.4 kJ·mol－1 (2) (3)①　44%　 ② 体积减半，二甲醚的分压变为原来的2倍，由于加压平衡正向移动，二甲醚的分压比原来的2倍要大　③　④增大 7．(2024·安徽滁州一模)晶体硅主要用于微电子技术。工业上将粗硅经以下两步反应制备高纯硅： ⅰ.SiCl4(g)＋2H2(g) Si(s)＋4HCl(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1 ⅱ.SiHCl3(g)＋H2(g) Si(s)＋3HCl(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1 回答下列问题： (1)已知：2SiHCl3(g) SiCl4(g)＋SiH2Cl2(g)　ΔH3＝c kJ·mol－1。 写出H2(g)还原SiCl4(g)生成SiH2Cl2(g)的热化学方程式为__________________。 (2)在T1、T2温度下，将1 mol SiCl4(g)、1 mol SiHCl3(g)和3 mol H2(g)分别加入体积固定的密闭容器中，在催化条件下发生反应ⅰ、ⅱ。测得H2的转化率及体系内的压强随时间的变化关系如图所示。 ①T1__________T2(填“>”“<”或“＝”)，理由是__________________________。 ②若使用带可移动的活塞的容器进行上述实验，则晶体Si的平衡产率__________。(填“增大”“减小”或“不变”) ③T2温度下，200 min内用SiHCl3(g)的分压变化表示平均反应速率为__________Pa·min－1。 ④T2温度下，反应ⅰ的标准平衡常数Kθ的计算式为__________。(已知：分压＝总压×物质的量分数，对于反应dD(g)＋eE(g) gG(g)＋hH(g)的Kθ＝，其中pθ＝1.0×105Pa，pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压)。 解析：(1)H2(g)还原SiCl4(g)生成SiH2Cl2(g)的化学方程式为SiCl4(g)＋2H2(g)SiH2Cl2(g)＋2HCl(g)，由盖斯定律可知(反应①－反应②)×2＋反应③可得该反应，则反应的ΔH＝2(ΔH1－ΔH2)＋ΔH3＝(2a－2b＋c) kJ·mol－1，因此H2(g)还原SiCl4(g)生成SiH2Cl2(g)的热化学方程式为SiCl4(g)＋2H2(g) SiH2Cl2(g)＋2HCl(g)　ΔH＝(2a－2b＋c)kJ·mol－1； (2)①由第二象限内的图像可知，T2对应的图线，H2的转化率变化得更快，先到达平衡，说明反应速率更大，故T1<T2； ②反应ⅰ、ⅱ都是气体体积增大的反应，若使用带可移动的活塞的容器进行上述实验，即恒容条件变为恒压条件，反应过程中容器体积将会增大，有利于平衡向气体体积增大的方向移动，即平衡正向移动，故晶体Si的平衡产率增大； ③由图知，T2温度下，H2转化率为80%，即反应了2.4 mol，设参与反应ⅱ的H2为x mol，根据反应ⅱ的方程式 SiHCl3　　～　　H2　～　3HCl 　　　1　 　　　　　　　　　　0 　　　x　　　　　　　x　　　　3x 1－x 3x 则参与反应ⅰ的H2为(2.4－x) mol，根据反应ⅰ的方程式 SiCl4　　～　　2H2　～　4HCl 　　　1　　　　　　　　　　 　0 (2.4－x)　　　2.4－x　　4.8－2x 0.5x－0.2 4.8－2x， 到达平衡时，体系中剩余0.6 mol H2，(1－x) mol SiHCl3，(0.5x－0.2) mol SiCl4，并共生成了(4.8－2x)＋3x＝(4.8＋x) mol的HCl，体系中气体总物质的量为0.6＋1－x＋0.5x－0.2＋4.8＋x＝(0.5x＋6.2) mol，由图像知，T2温度达到平衡时压强为初始的1.32倍，故＝1.32，解得x＝0.8，即SiHCl3也反应0.8 mol，则200 min内用SiHCl3(g)的分压变化表示平均反应速率为v＝＝80 Pa·min－1； ④由③中计算可知，T2温度下，平衡时，体系中SiCl4(g)为0.2 mol，H2为0.6 mol，HCl(g)为5.6 mol，且平衡时整个体系中所有气体总物质的量为6.6 mol，故Kθ＝。 答案：(1)SiCl4(g)＋2H2(g) SiH2Cl2(g)＋2HCl(g)　ΔH＝(2a－2b＋c)kJ·mol－1 (2)①＜　T2温度下反应先到达平衡，即反应速率较T1快，故T1<T2　②增大　③80　④ 学科网（北京）股份有限公司 $$