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重难04 平衡常数(或速率常数)的计算与应用
(
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)
一、同一反应不同化学计量数的平衡常数的转化
1.化学平衡常数表达式
对于反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g);
K=(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.表达意义
(1)K值越大,反应物的转化率越大,正反应进行的程度越大。
(2)K只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。
(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
3.化学平衡常数与化学方程式书写形式的关系
①对于同一可逆反应,正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数,即:K正=。
②若化学方程式中的系数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会发生改变。
③两反应加和,得到的新反应,其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积;两反应相减,得到的新反应,其化学平衡常数是两反应平衡常数相除得到的商。
如:1.①N2(g)+3H2(g)2NH3(g) K1
②N2(g)+H2(g)NH3(g) K2
③2NH3(g)N2(g)+3H2(g) K3
(1)K1和K2,K1=K。
(2)K1和K3,K1=。
2.在一定温度下,已知以下三个反应的平衡常数:
反应①:CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s) K1
反应②:H2(g)+CuO(s)Cu(s)+H2O(g) K2
反应③:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) K3
(1)反应①的平衡常数表达式为K1=。
(2)反应③的K3与K1、K2的关系是K3=。
二、等温等容条件下的Kc的计算
1.等温等容条件下的浓度平衡常数
如:a A(g)+b B(g)c C(g)+d D(g)
(1)表达式:Kc=
①平衡量必须为平衡时的浓度
②反应前后气体体积相等的反应:可以用平衡时的物质的量代替平衡时的浓度
2.常用计算公式
(1)反应物的转化率:=×100%
(2)某组分的百分含量:含量=×100%
①常见量:体积分数、物质的量分数
②关系式:体积分数=物质的量分数
3.计算模式——“三段式”
(1)确定反应物或生成物的起始加入量。
(2)确定反应过程的变化量。
(3)确定平衡量。
(4)依据题干中的条件,建立等量关系进行计算。
反应
aA(g)
+
bB(g)
cC(g)
+
dD(g)
起始量/mol
m
n
0
0
转化量/mol
ax
bx
cx
dx
平衡量/mol
m-ax
n-bx
cx
dx
①反应速率:v(A)=(时间为tmin)
②反应物转化率:(B)=×100%
③C的体积分数:φ(C)=_×100%
④反应前后气体的压强比:==(恒温恒容)
三、等温等压条件下的Kc的计算
1.等温等压条件下的浓度平衡常数
如:a A(g)+b B(g)c C(g)+d D(g)
(1)浓度平衡常数:Kc=
①平衡量必须为平衡时的浓度
②恒压条件下:
a.先计算平衡体积 =
b.再计算平衡浓度:c平=
c.再算平衡常数
2.计算模式——“三段式”
(1)确定反应物或生成物的起始加入量。
(2)确定反应过程的变化量。
(3)确定平衡量。
(4)依据题干中的条件,建立等量关系进行计算。
反应
aA(g)
+
bB(g)
cC(g)
+
dD(g)
起始量/mol
m
n
0
0
转化量/mol
ax
bx
cx
dx
平衡量/mol
m-ax
n-bx
cx
dx
①反应速率:v(A)=(时间为tmin)
②反应物转化率:(B)=×100%
③C的体积分数:φ(C)=_×100%
④反应前后气体的体积比:==(恒温恒压)
⑤反应前后气体的密度比:===(恒温恒压)
四、等温等容条件下的Kp的计算
1.等温等容条件下的压强平衡常数
如:a A(g)+b B(g)c C(g)+d D(g)
表达式:Kp=
①先计算平衡时物质的量分数:xi===
②再计算平衡时总压:=
③再算出平衡时各组分的分压Pi=P平总×xi=P平总×=(P1+P2+P3+…)×
④最后计算压强平衡常数:Kp=
2.恒温恒容下:可以直接根据“分压比=化学计量数比”进行计算
反应
aA(g)
+bB(g)
cC(g)
+dD(g)
起始量Pa
PA
PB
0
0
转化量Pa
ax
bx
cx
dx
平衡量Pa
PA-ax
PB-bx
cx
dx
五、等温等压条件下的Kp的计算
1.等温等压条件下的压强平衡常数
如:a A(g)+b B(g)c C(g)+d D(g)
表达式:Kp=
①计算各组分的物质的量分数:xi==
②计算平衡时各组分的分压:Pi=P总×xi=P总×
③最后计算压强平衡常数:Kp=
2.也可以直接根据分压和分体积进行计算
恒温恒压:气体体积比=物质的量比=化学计量数比
反应
aA(g)
+bB(g)
cC(g)
+dD(g)
起始量L
VA
VB
0
0
转化量L
ax
bx
cx
dx
平衡量L
VA-ax
VB-bx
cx
dx
六、工业生产中多平衡体系化学平衡常数的计算
1.多重平衡是指相互关联的若干平衡同时存在于一个平衡系统中,且至少有一种物质同时参与几个相互关联的平衡。多重平衡涉及的反应多,看似杂乱,但各个平衡之间存在内在联系,要么连续,要么竞争,这样可将三个平衡简化为两个平衡,从而快速解答。也可以从元素守恒入手,只要抓住起始状态与平衡状态即可,可以忽略复杂的反应过程,从而使复杂问题简单化。
2.同一容器内的多平衡体系,相同组分的平衡浓度相同
①化学平衡:a A(g)b B(g)+c C(g),c C(g)d D(g)+e E(g)
②特点:计算K1、K2时,用到的c(C)相同
3.计算方法
(1)元素守恒法:根据某元素守恒,计算出平衡时相应组分的浓度
(2)设未知数法
①有几个平衡假设几个未知数(变化量)
②用这些未知数表示出平衡时相应组分的浓度
③根据相关等量计算出未知数,带入平衡常数表达式求解
七、化学平衡常数的应用
①判断、比较可逆反应进行的程度
一般来说,一定温度下的一个具体的可逆反应:
K值
正反应进行
的程度
平衡时生
成物浓度
平衡时反应
物浓度
反应物
转化率
越大
越大
越大
越小
越高
越小
越小
越小
越大
越低
②判断正在进行的可逆反应的方向以及反应是否达到平衡
对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),若浓度商Qc=,则将浓度商和平衡常数作比较可得可逆反应所处的状态。
③判断可逆反应的反应热
八、化学平衡常数与速率常数、转化率之间计算
1.三种平衡常数:a A(g)+b B(g)c C(g)+d D(g)
(1)浓度平衡常数:Kc=
①平衡量必须为平衡时的浓度
②等体反应:可以用平衡时的物质的量代替平衡时的浓度
③恒压条件下:先计算平衡体积,再算平衡常数
(2)压强平衡常数:Kp=
①平衡量为平衡时的浓度、物质的量、体积等均可
②分压Pi=P总×xi=P总×=(P1+P2+P3+…)×
③恒容条件下:先计算平衡总压,再算平衡常数或直接根据分压计算
(3)物质的量分数平衡常数:Kx=
①平衡量为平衡时的浓度、物质的量、体积等均可
②物质的量分数:xi=
2.常用计算公式
(1)反应物的转化率:=×100%
(2)某组分的百分含量:含量=×100%
①常见量:体积分数、物质的量分数
②关系式:体积分数=物质的量分数
3.速率常数和平衡常数的关系
基元反应:a A(g)+b B(g)c C(g)+d D(g)
速率方程
(1)抽象化速率方程:笼统的正逆反应速率
①v正=k正·ca(A)·cb(B)、v逆=k逆·cc(C)·cd(D)
②v正=k正·pa(A)·pb(B)、v逆=k逆·pc(C)·pd(D)
③v正=k正·xa(A)·xb(B)、v逆=k逆·xc(C)·xd(D)
(2)具体化速率方程:以具体物质表示的正逆反应速率
①vA正=k正·ca(A)·cb(B)、vC逆=k逆·cc(C)·cd(D)
②vA正=k正·pa(A)·pb(B)、vC逆=k逆·pc(C)·pd(D)
③vA正=k正·xa(A)·xb(B)、vC逆=k逆·xc(C)·xd(D)
4.速率常数和平衡常数
(1)抽象化:平衡条件v正=v逆,①=Kc;②=Kp;③=Kx
(2)具体化:平衡条件=,①=Kc;②=Kp;③=Kx
(3)升温对k正、k逆的影响
①放热反应:K值减小;k正值增大,k逆值增大,k逆变化更大
②吸热反应:K值增大;k正值增大,k逆值增大,k正变化更大
(建议用时:10分钟)
1.(24-25高三上·天津·期末)反应可用于去除氮氧化物。Cu+催化该反应的过程如图所示。下列说法不正确的是
A.其他条件不变时,增大,O2的平衡转化率减小
B.该反应的平衡常数的表达式
C.反应过程中,Cu+参与反应,降低了反应的活化能和焓变
D.步骤Ⅲ中每消耗,转移电子数目为
【答案】C
【解析】A.增大一种反应物的量,可以提高另一种反应物的转化率,而自身的平衡转化率减小,故增大,则氧气的转化率减小,A正确;
B.平衡常数等于生成物的浓度幂之积比上反应物的浓度幂之积,所以,B正确;
C.催化剂降低反应活化能,但不改变焓变,反应过程中,Cu+为催化剂,C错误;
D.由反应Ⅲ可知,1mol Cu+(NO2)转化为0.5molN2,转移4mol电子,所以步骤Ⅲ中每消耗1mol Cu+(NO2),转移电子数目为4×6.02×1023,D正确;
故答案为:C。
2.(24-25高三上·天津河东·期末)向体积均为1L的甲、乙两个恒容密闭容器中分别充入和4molHBr,发生反应: 。分别在绝热、恒温条件下进行,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A.乙在恒温条件下进行,
B.恒温过程比绝热过程的反应速率小
C.a点的正反应速率大于c点的正反应速率
D.平衡常数:
【答案】D
【解析】A.该反应是气体分子数减小的反应,曲线甲在恒容密闭容器中压强增大,说明甲在绝热过程进行且反应放出热量,即ΔH<0,则乙在恒温过程进行,A项正确;
B.该反应是放热反应,随着反应的进行绝热体系中温度升高,反应速率加快,因此恒温过程比绝热过程的反应速率小,B项正确;
C.平衡时,,且该反应是放热反应,升温平衡逆向移动,a的反应物浓度大于c的反应物浓度,因此a的正反应速率大于c的正反应速率,C项正确;
D.平衡时,,该反应是放热反应,升温平衡逆向移动,因此,D项错误;
本题选D。
3.(2025·天津河北·二模)钠的化合物应用广泛。下列说法错误的是
A.热稳定性:Na2CO3>NaHCO3
B.溶解度(相同温度):NaHCO3<Na2CO3
C.化学键中的离子键成分百分数:NaCl>NaBr
D.水解平衡常数Kh(相同温度):NaHCO3>Na2CO3
【答案】D
【解析】A.NaHCO3加热分解,不稳定,热稳定性:Na2CO3>NaHCO3,A正确;
B.NaHCO3溶解度较小,溶解度(相同温度):NaHCO3<Na2CO3,B正确;
C.电负性相差越大,离子键成分越多,Cl的电负性大于Br,化学键中的离子键成分百分数:NaCl>NaBr,C正确;
D.水解是一级水解,水解是二级水解,一级水解常数大于二级水解常数,水解平衡常数Kh(相同温度):NaHCO3<Na2CO3,D错误;
答案选D。
4.(2025·天津·一模)下列判断错误的是
A.溶液中:
B.常温下向含有、的饱和溶液中加入少量,则溶液中变小
C.溶液加水稀释,与的比值减小
D.常温下稀释溶液,的电离常数和水的离子积均不变
【答案】B
【解析】A.溶液中存在电荷守恒和物料守恒:,,二式相减得到:,A正确;
B.常温下向含有、的饱和溶液中加入少量,存在AgCl和AgBr的沉淀溶解平衡,溶液中=不变,B错误;
C.溶液加水稀释,水解程度增大,的物质的量减少,与的比值等于n()与n(Na+)之比,n()减少,比值减小,C正确;
D.的电离常数和水的离子积均与温度有关,温度不变,与均不变,D正确;
答案选B。
5.(24-25高三上·天津西青·期末)氢能是一种极具发展潜力的绿色能源,高效、环保的制氢方法是当前研究的热点问题。目前有以下制取氢气的方法
I.方法一:甲烷水蒸气重整制氢。
已知:i.
ii.
(1)总反应: ,该反应能自发进行的条件是 。(填标号)
A.低温 B.高温 C.任意温度 D.无法判断
(2)恒定压强为时,向某密闭容器中按投料,时平衡体系中部分组分的物质的量分数如下表所示:
组分
物质的量分数
0.04
0.32
0.50
0.08
①下列措施中一定能提高平衡产率的是 。(填标号)
A.选择合适的催化剂 B.移除部分 C.恒温恒压下通入气体Ar
②用各组分气体平衡时的分压代替浓度也可以表示化学反应的平衡常数,时反应i的平衡常数为 (结果保留两位小数,已知气体分压=气体总压×各气体的体积分数)。
【答案】(1)B;(2)①C;②Kp=;
【解析】(1)根据盖斯定律可知,总反应可由Ⅰ+Ⅱ得到,总反应ΔH=ΔH1+ΔH2=+206kJmol-1+(-41.3kJmol−1)=+164.7kJ·mol-1>0,且ΔS>0,则反应在高温下可自发进行,故选B;
(2)①A.选择合适的催化剂,只能加快反应速率,对平衡无影响,则不改变H2平衡产率,故A错误;
B.移除部分CO,使反应Ⅰ正向移动升高氢气的产率,而使反应Ⅱ逆向移动,降低H2平衡产率,因此不能确定最终H2平衡产率,故B错误;
C.恒温恒压下通入气体Ar,使容器体积增大,总反应平衡正向进行,从而提高H2平衡产率,故C正确;
故选:C;
②由表中数据可知平衡时CO的物质的量分数为1-0.04-0.32-0.50-0.08=0.06,反应I的平衡常数为Kp=;
6.(2025·天津滨海新·三模)尿素[CO(NH2)2]的合成与发展体现了化学科学与技术的不断进步。
I. 将2molNH3和1mol CO2充入1L 恒容密闭容器中,在一定温度和压强下合成尿素:。
(2)下图是不同条件下CO(NH2)2体积分数与压强、温度的关系[不考虑催化剂活性变化]。
①代表CO(NH2)2随温度变化的曲线是 (填“a”或“b”),判断理由是 。
②520℃下该反应的平衡常数 k= 。
③实验测得:=c²(NH3)·c(CO2), =c[CO(NH2)2]·c(H2O),、为速率常数。若改变温度为T℃,平衡时 则 T 520℃(填“大于”或“小于”)。
【答案】(2) a 520K之前,反应未平衡,随着温度升高,反应速率增大,CO(NH2)2的体积分数增大,520K达到平衡,升高温度,平衡逆向移动,CO(NH2)2的体积分数减小 63 大于
【解析】(2)①由题干反应可知,该反应是一个熵减的放热反应,相同压强下随着温度的升高,反应速率加快,CO(NH2)2体积分数增大,达到化学平衡后恒压升温,平衡逆向移动,CO(NH2)2体积分数减小,而相同温度下随着压强的增大,反应速率加快,CO(NH2)2体积分数增大,达到化学平衡后恒温加压,平衡正向移动,CO(NH2)2体积分数也增大,故代表CO(NH2)2随温度变化的曲线是a,故答案为:a;520K之前,反应未平衡,随着温度升高,反应速率增大,CO(NH2)2的体积分数增大,520K达到平衡,升高温度,平衡逆向移动,CO(NH2)2的体积分数减小;
②由题干图像信息结合上述分析可知,520℃下反应达到化学平衡时CO(NH2)2的体积分数为40%,由三段式分析:,×100%=40%,解得:x=mol,容器体积为1L,即平衡时NH3、CO2、CO(NH2)2、H2O的浓度分别为:=mol/L、mol/L、mol/L、mol/L,则该反应的平衡常数 K===63,故答案为:63;
③若改变温度为T℃,平衡时=即c²(NH3)·c(CO2)=c[CO(NH2)2]·c(H2O),则有,则当 K=<63,该反应升高温度平衡逆向移动,K值减小,则T大于520℃,故答案为:大于;
7.(2025·天津河西·一模)甲酸是常见的弱酸,可合成多种医药和农药的中间体,回答问题:
弱酸
甲酸
电离常数(25℃)
(1)1个甲酸分子中,键和键数目之比为 。
(2)等浓度① ②溶液中,水电离的较大的是 (填序号)。
(3)25℃,反应的平衡常数的值为 。
【答案】(1)4:1
(2)②
(3)400
【解析】(1)甲酸的结构简式为HCOOH,单键都是σ键,双键中有1个σ键和1个π键。1个甲酸分子中含有4个σ键和1个π键,所以σ键和π键数目之比为4:1,
(2)根据盐类水解规律,越弱越水解。HCOONa对应的酸是HCOOH,电离常数;对应的酸是,电离常数,酸性更弱,所以水解程度更大,等浓度时溶液中水电离的较大,
(3)反应的平衡常数的值为
,
8.(24-25高三上·天津静海·阶段练习)石油裂解产生的乙烯含有0.5%~3%乙炔,乙炔在Ziegler—Natta催化剂中会使乙烯聚合失活。乙炔选择性加氢已经被证明是提纯乙烯最有效的技术之一、
回答下列问题:
(1)已知25℃、101kPa下,相关物质的燃烧热数据如下表:
物质
燃烧热()/kJ·mol⁻'
-1299.6
-285.8
-1411.0
乙炔半氢化反应的 。
(3)某温度下,在刚性容器中发生乙炔半氢化反应,已知与的初始投料比为1∶2,的平衡转化率为50%(忽略其他副反应的发生)。若初始的总压强为,则平衡时体系的压强 ;该反应的平衡常数 。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
【答案】(1)-174.4 kJ·mol⁻1
(3)
【解析】(1)-1299.6 kJ·mol⁻1-285.8 kJ·mol⁻1+1411 kJ·mol⁻1=-174.4 kJ·mol⁻1
(3)
,则平衡时体系的压强=;该反应的平衡常数。
(建议用时:10分钟)
9.(24-25高三上·天津·期末)室温下,含硫各微粒(、和)存在于与NaOH溶液反应后的溶液中,它们的物质的量分数与溶液pH的关系如图所示,下列说法错误的是
A.为获得尽可能纯的,pH控制在4~5之间
B.时,溶液中
C.时,溶液中主要成分是
D.由图中数据,可以估算出室温下的第一级电离平衡常数
【答案】B
【解析】A.由图可知,二氧化硫与氢氧化钠溶液反应至溶液pH在4~5之间时,溶液中亚硫酸氢根离子的物质的量分数最大,亚硫酸和亚硫酸根离子的物质的量分数都为0,所以为获得尽可能纯的亚硫酸氢钠,溶液pH应控制在4~5之间,故A正确;
B.二氧化硫与氢氧化钠溶液反应至溶液pH为7的中性溶液中,氢离子浓度等于氢氧根离子浓度,由电荷守恒关系可知,溶液中>,故B正确;
C.由图可知,二氧化硫与氢氧化钠溶液反应至溶液pH为9时,亚硫酸根离子的物质的量分数最大,亚硫酸氢根离子的物质的量分数为0,所以溶液pH为9.5时,溶液中主要成分是亚硫酸钠,故C正确;
D.由图可知,溶液pH为2时,溶液中亚硫酸浓度与亚硫酸氢根离子浓度相等,电离常数Ka1(H2SO3)= = c(H+) =10—2,故D正确;
故选B。
10.(2025·天津河西·三模)室温下,用0.1mol/L的NaOH溶液滴定20mL0.1mol/LHA溶液,测得混合溶液的pH与1g的关系如图所示。下列说法正确的是
A.导电能力:a>b B.室温下,Ka(HA)=10-3.8
C.b点时,c(A-)+c(HA)=c(Na+) D.c点时,c(A-)>c(Na+)
【答案】B
【解析】A.由电荷守恒得:,随NaOH的加入,和增大,则溶液中总离子浓度增大,溶液导电能力增大,导电能力:a<b,故A错误;
B.=2时,pH=5.8,此时=100,,,故B正确;
C.b点溶液显中性,则,则,故C错误;
D.电荷守恒得:,c点溶液显碱性,则,,故D错误;
故答案选B。
11.(24-25高三上·天津·期末)常温下,向溶液中滴加溶液的滴定曲线如图所示。
已知:,,常温下;,。下列说法中正确的是
A.常温下,的水解常数约为
B.时,的约为
C.的过程中,水的电离度一直在减小
D.向中加入足量固体,产生沉淀
【答案】B
【解析】A.常温下,在溶液中存在水解平衡:,水解常数:,A错误;
B.反应的平衡常数:,B正确;
C.E点发生CuCl2+Na2S=CuS↓+2NaCl,溶质为CuCl2和NaCl,Cu2+水解促进水的电离,F点CuCl2和Na2S恰好完全反应,溶质为NaCl,对水的电离无影响,G点Na2S过量,溶质为NaCl和Na2S,S2-发生水解,促进水的电离,因此该过程中水的电离度先减小后增大,C错误;
D.根据C选项分析,F点Na2S和CuCl2恰好完全反应,溶液中c(Cu2+)=c(S2-)=10-17.6mol/l,Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-)=10-35.2<Ksp(FeS),因此向FeSO4溶液中加入CuS固体,不会产生FeS沉淀,D错误;
答案选B。
12.下列有关电解质溶液的说法正确的是
A.向溶液中加入少量水,溶液中减小
B.将溶液从升温至,溶液中增大
C.向盐酸中加入氨水至中性,溶液中
D.向、的饱和溶液中加入少量,溶液中不变
【答案】D
【解析】A.将关系式上下同乘化简为,加水稀释,不变,减小,溶液中增大,A错误;
B.溶液中水解方程式为:,水解平衡常数为:,而溶液中刚好为,升高温度,水解增强,增大,则减小,B错误;
C.向盐酸中加入氨水后,任何时候溶液中都存在以下电荷守恒:,当溶液呈中性时,有,则得出,C错误;
D.向、的饱和溶液中加入少量,溶液中关系式上下同乘得,温度不变比值始终不变,D正确;
故答案为:D。
13.(2024·天津北辰·三模)杭州亚运会主火炬燃料是“零碳甲醇”,是一种利用焦炉气中的H2和工业废气捕获的CO2生产的绿色燃料,在适宜的过渡金属及其氧化物催化下发生反应:
(1)已知:Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
则 , (计算其数值)。
②200℃时向2 L恒容密闭容器中充入2 mol CH3OH(g)发生上述反应,测得CH3OH(g)的浓度随时间(t)的变化如下表:
t/min
0
10
20
30
40
50
60
c(CH3OH)/(mol·L-1)
1.00
0.65
0.50
0.36
0.27
0.20
0.20
达平衡时该反应放出的热量为 kJ,若此时平衡压强为P0,则该温度条件下,压强平衡常数Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
【答案】(1) -90.5 10-7
(2) 20 4
【解析】(1)反应Ⅲ=Ⅰ-Ⅱ,则;。
(2)②根据表格可知,达到平衡时,CH3OH在2L容器中消耗了1.6mol,则达到平衡时放出的热量-20kJ;各物质分压与其物质的量分数有关,列三段式可得:
CH3OH分压=,甲醚和水分压相等=,则。
③根据上一问可知,该反应平衡常数K=,投料的浓度积,此时反应正向移动,>。
14.(23-25高三上·天津·阶段练习)I.甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题:
(1)已知下列反应的热化学方程式:①
②
反应③的 ,平衡常数 (用表示)。
II.反应在工业上有重要应用。
(2)该反应在不同温度下的平衡常数如表所示。
温度
700
800
830
1000
平衡常数
①反应的 0(填“>”“<”或“=”)。
②反应常在较高温度下进行,该措施的优缺点是 。
(4)恒定总压和水碳比投料,在一定条件下达到平衡时和的分压(某成分分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表:在该条件下,水煤气变换反应的分压平衡常数 。
条件
【答案】(1) 或
(2) < 优点是升高温度,反应速率较快;缺点是正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,产物的转化率较低
(4)2
【解析】(1)根据盖斯定律将②①得目标方程式反应③,,反应③的平衡常数或者;
故答案为:;或;
(2)①根据表中的数据,温度越高,平衡常数越小,所以正反应为放热反应,;
②优点是升高温度,反应速率较快;缺点是正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,产物的转化率较低;
故答案为:<;优点是升高温度,反应速率较快;缺点是正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,产物的转化率较低;
(4)已知该反应为恒压过程,总压强为1.70MPa,水碳比为12:5,初始水蒸气分压为1.2MPa,一氧化碳分压为0.5MPa,列三段式:
,,故答案为:2。
15.(25-26高三上·天津·月考)工业烟气中(以NO为主)的脱除常采用选择性催化还原(SCR)技术,其核心反应为:
主反应:
副反应:
(4)300℃时,在某恒压密闭容器中充入等物质的量的、NO、的混合气体,若发生主反应和副反应,平衡后,NO转化率为20%,且和物质的量相等,则转化率为 ,, (保留2位有效数字)。
【答案】(4) 60% 2.5
【解析】(4)由题目信息:某恒压密闭容器中充入等物质的量的、NO、的混合气体,若发生主反应和副反应,设起始、NO、的物质的量都为4 mol,参加主反应的物质的量为x,参加主反应的物质的量为y,可列三段式:
根据题目信息:平衡后,NO转化率为20%,且和物质的量相等,可得:、,解得,,则的转化率为:,的平衡常数。
16.(2025·天津武清·二模)“碳达峰”“碳中和”是推动我国经济社会高质量发展的内在要求。通过二氧化碳催化加氢合成二甲醚是一种重要的转化方法,其过程如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
回答下列问题:
(3)在1L恒温密闭容器中充入和,初始压强为p,20min时反应Ⅰ、Ⅱ都达到平衡状态,体系压强为0.8p,测得。
①0~20min内 。
②反应Ⅱ的化学平衡常数 。
③平衡时的选择性= 。 (的选择性=)
【答案】(3) 2 40%
【解析】(3)在1L恒温密闭容器中充入和,初始压强为p,20min时反应Ⅰ、Ⅱ都达到平衡状态,体系压强为0.8p,则平衡时气体总物质的量为10mol× =8mol,可知发生反应,气体物质的量减少2mol;设反应生成的物质的量为amol;
a=0.5mol,反应消耗1molCO2、消耗3molH2、生成0.5mol、生成1.5molH2O;测得体系中,即n(H2O)=3mol,则反应生成1.5molH2O,即反应消耗1.5mol CO2、消耗1.5molH2、生成1.5molCO、生成1.5molH2O;平衡体系中n(CO2)=1.5mol、n(H2)=1.5mol、n()=0.5mol、n(CO)= 1.5mol、n(H2O)=3mol。
①0~20min内。
②反应Ⅱ的化学平衡常数。
③平衡时的选择性=;
(建议用时:20分钟)
17.(23-24高三上·天津河西·期末)向盛有饱和溶液(下层有足量沉淀)的试管中滴加氨水,依次发生
反应①:
反应②:
如图为与的关系图,其中M代表、、或。下列说法正确的是
A.的溶度积常数
B.反应①的平衡常数K的值为
C.曲线Ⅰ可视为随变化的曲线
D.时,溶液中
【答案】C
【分析】AgCl饱和溶液(下层有足量AgCl沉淀)的试管中滴加氨水,发生反应有:①Ag++NH3⇌[Ag(NH3)]+、②[Ag(NH3)]++NH3⇌[Ag(NH3)2]+,随着c(NH3)增大,平衡均向右移动,则c(Cl-)不断增大,且Ksp(AgCl)=c(Ag+)•c(Cl-),c(Ag+)不断减小,Ag+先转化为[Ag(NH3)]+,最终转化为⇌[Ag(NH3)2]+,即随着c(NH3)增大,c(Cl-)不断增大,c(Ag+)不断减小,c([Ag(NH3)]+)先增大后减小,c([Ag(NH3)2]+)不断增大,所以图中曲线I至IV分别对应:[Ag(NH3)2]+、[Ag(NH3)]+、Ag+、Cl-,据此分析解答。
【解析】A.当c(NH3)=0.1mol/L,c(Ag+)=10-7.40mol/L,c(Cl-)=10-2.35mol/L,Ksp=c(Ag+)•c(Cl-)=10-7.40×10-2.35=10-9.75,故A错误;
B.当c(NH3)=0.1mol/L,c(Ag+)=10-7.40mol/L,c([Ag(NH3)]+)=10-5.16mol/L,Ag++NH3⇌[Ag(NH3)]+的平衡常数K=,故B错误;
C.由上述分析可知,曲线Ⅰ至Ⅳ分别对应[Ag(NH3)2]+、[Ag(NH3)]+、Ag+、Cl-的浓度随c(NH3)变化的曲线,故C正确;
D.由图可知,c(NH3)=0.1mol•L-1时,溶液中c([Ag(NH3)2]+)>c([Ag(NH3)]+)>c(Ag+),故D错误;
故选:C。
18.(2025·天津·高考真题)苹果酸是二元弱酸,以H2A表示,常用于制造药物、糖果等。25℃时,溶液中H2A、HA-和A2-的分布系数随溶液pH变化如图。
例如:A2-的分布系数
该温度下,下列说法错误的是
A.曲线①是H2A的分布系数曲线
B.H2A的
C.反应的平衡常数
D.pH=6时,溶液中粒子浓度的大小关系为
【答案】C
【分析】存在电离平衡:,,随升高,的分布系数减小,为曲线①,的分布系数先增大后减小,为曲线②,的分布系数增大,为曲线③;根据图示,时,时,,同理:。
【解析】A.由分析可知,随着pH升高,的分布系数逐渐减小,故①为的分布系数曲线,A正确;
B.由分析可知,时,,即,,B正确;
C.反应的平衡常数,C错误;
D.pH=6时,由图像可知,分布系数大于,分布系数极小,故,D正确;
故选C。
19.(2025·天津·二模)常温时,用0.100 0 的NaOH溶液滴定二元酸溶液。溶液中,pH、分布系数随滴加的变化关系如图所示。[比如的分布系数:]。下列说法错误的是
A.常温时,用酚酞作d点的指示剂时,溶液由无色变成浅红色
B.常温时,的两级水解常数
C.常温时,滴定至pH=5.5时,
D.常温时,b点对应的溶液中存在可逆过程,且
【答案】D
【分析】利用a点(pH=4.4,c(H+)=10-4.4mol/L)计算,同理利用c点计算Ka2=。
【解析】A.H2A的第二个滴定突跃在酚酞的变色范围,可选酚酞作为指示剂,且滴定终点时酚酞由无色变为浅红色,A项正确;
B.、,则Kh1⋅Kh2=,B项正确;
C.pH=5.5时,计算c(A2-)=,利用计算c(H2A)= ,所以c(H2A):c(HA-):c(A2-)=10-1.1:1:10-1.2=100.1:101.2:1,C项正确;
D.2HA−⇌H2A+A2−,且K=,D项错误;
故选D。
20.(2024·天津滨海新·三模)用含铁废铜制备胆矾的流程如图所示,下列说法错误的是
A.“溶解”时延长浸泡时间,可以提高铜的浸出速率
B.流程中可用代替
C.时,
D.“系列操作”是指蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤,干燥
【答案】A
【分析】由制备实验流程及制备胆矾的原理可知,“溶解”后的溶液中含Fe2+、Cu2+,加H2O2可将Fe2+氧化为Fe3+,再加碱式碳酸铜可调节pH加热使铁离子转化为沉淀,过滤分离出滤液含硫酸铜,加硫酸后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤可分离出胆矾晶体,据此分析解题。
【解析】A.“溶解”时浸出速率与时间长短无关,故A错误;
B.流程中Cu2(OH)2CO3是消耗H+,增大pH,使Fe3+完全沉淀,故可用CuO代替,故B正确;
C.常温下,流程中pH=3时,Fe3+完全沉淀而Cu2+未开始沉淀,故有c(Cu2+)·c2(OH-)<Ksp[Cu(OH)2],故C正确;
D.胆矾晶体为五水硫酸铜,所以“系列操作”包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,故D正确;
故选A。
21.(2025·天津红桥·三模)我国力争2030年前实现“碳达峰”,2060年前实现“碳中和”。以为原料合成依然是“碳达峰”环境下的科研热点,电化学原理在降低碳排放、实现碳中和目标中有广泛应用。回答下列问题:
Ⅰ:
Ⅱ: ,
Ⅲ:
(5)时,向恒容密闭容器中充入和,主、副反应均达到平衡状态时,的转化率为的选择性为,则主反应的平衡常数 (的选择性,列出计算表达式)。
【答案】(5)
【解析】(5)由于的转化率为,总转化的物质的量,的选择性为,生成消耗的物质的量,主反应:,平衡时:(减去副反应消耗的0.1mol),,n(CH4)=0.4mol,(主反应生成0.8mol,副反应生成0.1mol),容器体积为1L,浓度等于物质的量,平衡常数;
22.(2025·天津和平·三模)的吸收和资源化受到越来越多的关注。
(1)常温下,将一定量的通入石灰乳中充分吸收,达平衡后,溶液的pH为11,则 。(已知:,)
(2)催化加氢合成。1mol反应生成和时放出252.9kJ的热量,写出该反应的热化学方程式 。
(4)和可直接合成甲醇。 。
①若保持容积不变,测得两种不同温度时的物质的量随时间的变化如图所示,则 0(填“>”或“<”)。
②在恒温恒容密闭容器中,和的起始浓度分别为和,反应平衡时,的产率为n,该温度下反应平衡常数的值为 。
【答案】(1)
(2)
(4) <
【解析】(1)常温下,将一定量的通入石灰乳中充分吸收,达平衡后,溶液的pH为11,依据可知钙离子浓度是mol/L=5.6mol/L,因此根据可知mol/L=。
(2)1mol反应生成和时放出252.9kJ的热量,则该反应的热化学方程式为 。
(4)①曲线Ⅱ对应的反应首先达到平衡状态,说明该曲线对应的温度高,温度高,甲醇的物质的量小,说明升高温度平衡逆向移动,正反应是放热反应,<0;
②依据三段式可知(单位是)
该温度下反应平衡常数的值为。
1
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重难04 平衡常数(或速率常数)的计算与应用
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)
一、同一反应不同化学计量数的平衡常数的转化
1.化学平衡常数表达式
对于反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g);
K= (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.表达意义
(1)K值越大,反应物的转化率越大,正反应进行的程度越大。
(2)K只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。
(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
3.化学平衡常数与化学方程式书写形式的关系
①对于同一可逆反应,正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数,即:K正= 。
②若化学方程式中的系数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会发生改变。
③两反应加和,得到的新反应,其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积;两反应相减,得到的新反应,其化学平衡常数是两反应平衡常数相除得到的商。
如:1.①N2(g)+3H2(g)2NH3(g) K1
②N2(g)+H2(g)NH3(g) K2
③2NH3(g)N2(g)+3H2(g) K3
(1)K1和K2,K1= 。
(2)K1和K3,K1= 。
2.在一定温度下,已知以下三个反应的平衡常数:
反应①:CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s) K1
反应②:H2(g)+CuO(s)Cu(s)+H2O(g) K2
反应③:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) K3
(1)反应①的平衡常数表达式为K1=。
(2)反应③的K3与K1、K2的关系是K3=。
二、等温等容条件下的Kc的计算
1.等温等容条件下的浓度平衡常数
如:a A(g)+b B(g)c C(g)+d D(g)
(1)表达式:Kc=
①平衡量必须为平衡时的浓度
②反应前后气体体积相等的反应:可以用平衡时的物质的量代替平衡时的浓度
2.常用计算公式
(1)反应物的转化率:=×100%
(2)某组分的百分含量:含量=×100%
①常见量:体积分数、物质的量分数
②关系式:体积分数=物质的量分数
3.计算模式——“三段式”
(1)确定反应物或生成物的起始加入量。
(2)确定反应过程的变化量。
(3)确定平衡量。
(4)依据题干中的条件,建立等量关系进行计算。
反应
aA(g)
+
bB(g)
cC(g)
+
dD(g)
起始量/mol
m
n
0
0
转化量/mol
ax
bx
cx
dx
平衡量/mol
m-ax
n-bx
cx
dx
①反应速率:v(A)=(时间为tmin)
②反应物转化率:(B)=×100%
③C的体积分数:φ(C)=_×100%
④反应前后气体的压强比:==(恒温恒容)
三、等温等压条件下的Kc的计算
1.等温等压条件下的浓度平衡常数
如:a A(g)+b B(g)c C(g)+d D(g)
(1)浓度平衡常数:Kc=
①平衡量必须为平衡时的浓度
②恒压条件下:
a.先计算平衡体积 =
b.再计算平衡浓度:c平=
c.再算平衡常数
2.计算模式——“三段式”
(1)确定反应物或生成物的起始加入量。
(2)确定反应过程的变化量。
(3)确定平衡量。
(4)依据题干中的条件,建立等量关系进行计算。
反应
aA(g)
+
bB(g)
cC(g)
+
dD(g)
起始量/mol
m
n
0
0
转化量/mol
ax
bx
cx
dx
平衡量/mol
m-ax
n-bx
cx
dx
①反应速率:v(A)=(时间为tmin)
②反应物转化率:(B)=×100%
③C的体积分数:φ(C)=_×100%
④反应前后气体的体积比:==(恒温恒压)
⑤反应前后气体的密度比:===(恒温恒压)
四、等温等容条件下的Kp的计算
1.等温等容条件下的压强平衡常数
如:a A(g)+b B(g)c C(g)+d D(g)
表达式:Kp=
①先计算平衡时物质的量分数:xi===
②再计算平衡时总压:=
③再算出平衡时各组分的分压Pi=P平总×xi=P平总×=(P1+P2+P3+…)×
④最后计算压强平衡常数:Kp=
2.恒温恒容下:可以直接根据“分压比=化学计量数比”进行计算
反应
aA(g)
+bB(g)
cC(g)
+dD(g)
起始量Pa
PA
PB
0
0
转化量Pa
ax
bx
cx
dx
平衡量Pa
PA-ax
PB-bx
cx
dx
五、等温等压条件下的Kp的计算
1.等温等压条件下的压强平衡常数
如:a A(g)+b B(g)c C(g)+d D(g)
表达式:Kp=
①计算各组分的物质的量分数:xi==
②计算平衡时各组分的分压:Pi=P总×xi=P总×
③最后计算压强平衡常数:Kp=
2.也可以直接根据分压和分体积进行计算
恒温恒压:气体体积比=物质的量比=化学计量数比
反应
aA(g)
+bB(g)
cC(g)
+dD(g)
起始量L
VA
VB
0
0
转化量L
ax
bx
cx
dx
平衡量L
VA-ax
VB-bx
cx
dx
六、工业生产中多平衡体系化学平衡常数的计算
1.多重平衡是指相互关联的若干平衡同时存在于一个平衡系统中,且至少有一种物质同时参与几个相互关联的平衡。多重平衡涉及的反应多,看似杂乱,但各个平衡之间存在内在联系,要么连续,要么竞争,这样可将三个平衡简化为两个平衡,从而快速解答。也可以从元素守恒入手,只要抓住起始状态与平衡状态即可,可以忽略复杂的反应过程,从而使复杂问题简单化。
2.同一容器内的多平衡体系,相同组分的平衡浓度相同
①化学平衡:a A(g)b B(g)+c C(g),c C(g)d D(g)+e E(g)
②特点:计算K1、K2时,用到的c(C)相同
3.计算方法
(1)元素守恒法:根据某元素守恒,计算出平衡时相应组分的浓度
(2)设未知数法
①有几个平衡假设几个未知数(变化量)
②用这些未知数表示出平衡时相应组分的浓度
③根据相关等量计算出未知数,带入平衡常数表达式求解
七、化学平衡常数的应用
①判断、比较可逆反应进行的程度
一般来说,一定温度下的一个具体的可逆反应:
K值
正反应进行
的程度
平衡时生
成物浓度
平衡时反应
物浓度
反应物
转化率
越大
越大
越大
越小
越高
越小
越小
越小
越大
越低
②判断正在进行的可逆反应的方向以及反应是否达到平衡
对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),若浓度商Qc=,则将浓度商和平衡常数作比较可得可逆反应所处的状态。
③判断可逆反应的反应热
八、化学平衡常数与速率常数、转化率之间计算
1.三种平衡常数:a A(g)+b B(g)c C(g)+d D(g)
(1)浓度平衡常数:Kc=
①平衡量必须为平衡时的浓度
②等体反应:可以用平衡时的物质的量代替平衡时的浓度
③恒压条件下:先计算平衡体积,再算平衡常数
(2)压强平衡常数:Kp=
①平衡量为平衡时的浓度、物质的量、体积等均可
②分压Pi=P总×xi=P总×=(P1+P2+P3+…)×
③恒容条件下:先计算平衡总压,再算平衡常数或直接根据分压计算
(3)物质的量分数平衡常数:Kx=
①平衡量为平衡时的浓度、物质的量、体积等均可
②物质的量分数:xi=
2.常用计算公式
(1)反应物的转化率:=×100%
(2)某组分的百分含量:含量=×100%
①常见量:体积分数、物质的量分数
②关系式:体积分数=物质的量分数
3.速率常数和平衡常数的关系
基元反应:a A(g)+b B(g)c C(g)+d D(g)
速率方程
(1)抽象化速率方程:笼统的正逆反应速率
①v正=k正·ca(A)·cb(B)、v逆=k逆·cc(C)·cd(D)
②v正=k正·pa(A)·pb(B)、v逆=k逆·pc(C)·pd(D)
③v正=k正·xa(A)·xb(B)、v逆=k逆·xc(C)·xd(D)
(2)具体化速率方程:以具体物质表示的正逆反应速率
①vA正=k正·ca(A)·cb(B)、vC逆=k逆·cc(C)·cd(D)
②vA正=k正·pa(A)·pb(B)、vC逆=k逆·pc(C)·pd(D)
③vA正=k正·xa(A)·xb(B)、vC逆=k逆·xc(C)·xd(D)
4.速率常数和平衡常数
(1)抽象化:平衡条件v正=v逆,①=Kc;②=Kp;③=Kx
(2)具体化:平衡条件=,①=Kc;②=Kp;③=Kx
(3)升温对k正、k逆的影响
①放热反应:K值减小;k正值增大,k逆值增大,k逆变化更大
②吸热反应:K值增大;k正值增大,k逆值增大,k正变化更大
(建议用时:10分钟)
1.(24-25高三上·天津·期末)反应可用于去除氮氧化物。Cu+催化该反应的过程如图所示。下列说法不正确的是
A.其他条件不变时,增大,O2的平衡转化率减小
B.该反应的平衡常数的表达式
C.反应过程中,Cu+参与反应,降低了反应的活化能和焓变
D.步骤Ⅲ中每消耗,转移电子数目为
2.(24-25高三上·天津河东·期末)向体积均为1L的甲、乙两个恒容密闭容器中分别充入和4molHBr,发生反应: 。分别在绝热、恒温条件下进行,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A.乙在恒温条件下进行,
B.恒温过程比绝热过程的反应速率小
C.a点的正反应速率大于c点的正反应速率
D.平衡常数:
3.(2025·天津河北·二模)钠的化合物应用广泛。下列说法错误的是
A.热稳定性:Na2CO3>NaHCO3
B.溶解度(相同温度):NaHCO3<Na2CO3
C.化学键中的离子键成分百分数:NaCl>NaBr
D.水解平衡常数Kh(相同温度):NaHCO3>Na2CO3
4.(2025·天津·一模)下列判断错误的是
A.溶液中:
B.常温下向含有、的饱和溶液中加入少量,则溶液中变小
C.溶液加水稀释,与的比值减小
D.常温下稀释溶液,的电离常数和水的离子积均不变
5.(24-25高三上·天津西青·期末)氢能是一种极具发展潜力的绿色能源,高效、环保的制氢方法是当前研究的热点问题。目前有以下制取氢气的方法
I.方法一:甲烷水蒸气重整制氢。
已知:i.
ii.
(1)总反应: ,该反应能自发进行的条件是 。(填标号)
A.低温 B.高温 C.任意温度 D.无法判断
(2)恒定压强为时,向某密闭容器中按投料,时平衡体系中部分组分的物质的量分数如下表所示:
组分
物质的量分数
0.04
0.32
0.50
0.08
①下列措施中一定能提高平衡产率的是 。(填标号)
A.选择合适的催化剂 B.移除部分 C.恒温恒压下通入气体Ar
②用各组分气体平衡时的分压代替浓度也可以表示化学反应的平衡常数,时反应i的平衡常数为 (结果保留两位小数,已知气体分压=气体总压×各气体的体积分数)。
6.(2025·天津滨海新·三模)尿素[CO(NH2)2]的合成与发展体现了化学科学与技术的不断进步。
I. 将2molNH3和1mol CO2充入1L 恒容密闭容器中,在一定温度和压强下合成尿素:。
(2)下图是不同条件下CO(NH2)2体积分数与压强、温度的关系[不考虑催化剂活性变化]。
①代表CO(NH2)2随温度变化的曲线是 (填“a”或“b”),判断理由是 。
②520℃下该反应的平衡常数 k= 。
③实验测得:=c²(NH3)·c(CO2), =c[CO(NH2)2]·c(H2O),、为速率常数。若改变温度为T℃,平衡时 则 T 520℃(填“大于”或“小于”)。
7.(2025·天津河西·一模)甲酸是常见的弱酸,可合成多种医药和农药的中间体,回答问题:
弱酸
甲酸
电离常数(25℃)
(1)1个甲酸分子中,键和键数目之比为 。
(2)等浓度① ②溶液中,水电离的较大的是 (填序号)。
(3)25℃,反应的平衡常数的值为 。
8.(24-25高三上·天津静海·阶段练习)石油裂解产生的乙烯含有0.5%~3%乙炔,乙炔在Ziegler—Natta催化剂中会使乙烯聚合失活。乙炔选择性加氢已经被证明是提纯乙烯最有效的技术之一、
回答下列问题:
(1)已知25℃、101kPa下,相关物质的燃烧热数据如下表:
物质
燃烧热()/kJ·mol⁻'
-1299.6
-285.8
-1411.0
乙炔半氢化反应的 。
(3)某温度下,在刚性容器中发生乙炔半氢化反应,已知与的初始投料比为1∶2,的平衡转化率为50%(忽略其他副反应的发生)。若初始的总压强为,则平衡时体系的压强 ;该反应的平衡常数 。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
(建议用时:10分钟)
9.(24-25高三上·天津·期末)室温下,含硫各微粒(、和)存在于与NaOH溶液反应后的溶液中,它们的物质的量分数与溶液pH的关系如图所示,下列说法错误的是
A.为获得尽可能纯的,pH控制在4~5之间
B.时,溶液中
C.时,溶液中主要成分是
D.由图中数据,可以估算出室温下的第一级电离平衡常数
10.(2025·天津河西·三模)室温下,用0.1mol/L的NaOH溶液滴定20mL0.1mol/LHA溶液,测得混合溶液的pH与1g的关系如图所示。下列说法正确的是
A.导电能力:a>b B.室温下,Ka(HA)=10-3.8
C.b点时,c(A-)+c(HA)=c(Na+) D.c点时,c(A-)>c(Na+)
11.(24-25高三上·天津·期末)常温下,向溶液中滴加溶液的滴定曲线如图所示。
已知:,,常温下;,。下列说法中正确的是
A.常温下,的水解常数约为
B.时,的约为
C.的过程中,水的电离度一直在减小
D.向中加入足量固体,产生沉淀
12.下列有关电解质溶液的说法正确的是
A.向溶液中加入少量水,溶液中减小
B.将溶液从升温至,溶液中增大
C.向盐酸中加入氨水至中性,溶液中
D.向、的饱和溶液中加入少量,溶液中不变
13.(2024·天津北辰·三模)杭州亚运会主火炬燃料是“零碳甲醇”,是一种利用焦炉气中的H2和工业废气捕获的CO2生产的绿色燃料,在适宜的过渡金属及其氧化物催化下发生反应:
(1)已知:Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
则 , (计算其数值)。
②200℃时向2 L恒容密闭容器中充入2 mol CH3OH(g)发生上述反应,测得CH3OH(g)的浓度随时间(t)的变化如下表:
t/min
0
10
20
30
40
50
60
c(CH3OH)/(mol·L-1)
1.00
0.65
0.50
0.36
0.27
0.20
0.20
达平衡时该反应放出的热量为 kJ,若此时平衡压强为P0,则该温度条件下,压强平衡常数Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
14.(23-25高三上·天津·阶段练习)I.甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题:
(1)已知下列反应的热化学方程式:①
②
反应③的 ,平衡常数 (用表示)。
II.反应在工业上有重要应用。
(2)该反应在不同温度下的平衡常数如表所示。
温度
700
800
830
1000
平衡常数
①反应的 0(填“>”“<”或“=”)。
②反应常在较高温度下进行,该措施的优缺点是 。
(4)恒定总压和水碳比投料,在一定条件下达到平衡时和的分压(某成分分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表:在该条件下,水煤气变换反应的分压平衡常数 。
条件
15.(25-26高三上·天津·月考)工业烟气中(以NO为主)的脱除常采用选择性催化还原(SCR)技术,其核心反应为:
主反应:
副反应:
(4)300℃时,在某恒压密闭容器中充入等物质的量的、NO、的混合气体,若发生主反应和副反应,平衡后,NO转化率为20%,且和物质的量相等,则转化率为 ,, (保留2位有效数字)。
16.(2025·天津武清·二模)“碳达峰”“碳中和”是推动我国经济社会高质量发展的内在要求。通过二氧化碳催化加氢合成二甲醚是一种重要的转化方法,其过程如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
回答下列问题:
(3)在1L恒温密闭容器中充入和,初始压强为p,20min时反应Ⅰ、Ⅱ都达到平衡状态,体系压强为0.8p,测得。
①0~20min内 。
②反应Ⅱ的化学平衡常数 。
③平衡时的选择性= 。 (的选择性=)
(建议用时:20分钟)
17.(23-24高三上·天津河西·期末)向盛有饱和溶液(下层有足量沉淀)的试管中滴加氨水,依次发生
反应①:
反应②:
如图为与的关系图,其中M代表、、或。下列说法正确的是
A.的溶度积常数
B.反应①的平衡常数K的值为
C.曲线Ⅰ可视为随变化的曲线
D.时,溶液中
18.(2025·天津·高考真题)苹果酸是二元弱酸,以H2A表示,常用于制造药物、糖果等。25℃时,溶液中H2A、HA-和A2-的分布系数随溶液pH变化如图。
例如:A2-的分布系数
该温度下,下列说法错误的是
A.曲线①是H2A的分布系数曲线
B.H2A的
C.反应的平衡常数
D.pH=6时,溶液中粒子浓度的大小关系为
19.(2025·天津·二模)常温时,用0.100 0 的NaOH溶液滴定二元酸溶液。溶液中,pH、分布系数随滴加的变化关系如图所示。[比如的分布系数:]。下列说法错误的是
A.常温时,用酚酞作d点的指示剂时,溶液由无色变成浅红色
B.常温时,的两级水解常数
C.常温时,滴定至pH=5.5时,
D.常温时,b点对应的溶液中存在可逆过程,且
20.(2024·天津滨海新·三模)用含铁废铜制备胆矾的流程如图所示,下列说法错误的是
A.“溶解”时延长浸泡时间,可以提高铜的浸出速率
B.流程中可用代替
C.时,
D.“系列操作”是指蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤,干燥
21.(2025·天津红桥·三模)我国力争2030年前实现“碳达峰”,2060年前实现“碳中和”。以为原料合成依然是“碳达峰”环境下的科研热点,电化学原理在降低碳排放、实现碳中和目标中有广泛应用。回答下列问题:
Ⅰ:
Ⅱ: ,
Ⅲ:
(5)时,向恒容密闭容器中充入和,主、副反应均达到平衡状态时,的转化率为的选择性为,则主反应的平衡常数 (的选择性,列出计算表达式)。
22.(2025·天津和平·三模)的吸收和资源化受到越来越多的关注。
(1)常温下,将一定量的通入石灰乳中充分吸收,达平衡后,溶液的pH为11,则 。(已知:,)
(2)催化加氢合成。1mol反应生成和时放出252.9kJ的热量,写出该反应的热化学方程式 。
(4)和可直接合成甲醇。 。
①若保持容积不变,测得两种不同温度时的物质的量随时间的变化如图所示,则 0(填“>”或“<”)。
②在恒温恒容密闭容器中,和的起始浓度分别为和,反应平衡时,的产率为n,该温度下反应平衡常数的值为 。
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