第03讲 化学平衡常数及其相关计算(复习讲义)(黑吉辽蒙专用)2027年高考化学一轮复习讲练测
2026-08-20
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2份
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61页
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精品
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 化学平衡常数 |
| 使用场景 | 高考复习-一轮复习 |
| 学年 | 2027-2028 |
| 地区(省份) | 黑龙江省,吉林省,辽宁省,内蒙古自治区 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 7.78 MB |
| 发布时间 | 2026-08-20 |
| 更新时间 | 2026-08-20 |
| 作者 | 水木清华化学工作室 |
| 品牌系列 | 上好课·一轮讲练测 |
| 审核时间 | 2026-08-20 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59281930.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
该高中化学高考复习讲义聚焦化学平衡常数及相关计算核心考点,涵盖Kc/Kp表达式、影响因素、转化率及特殊平衡常数计算,按概念-计算-应用逻辑构建知识框架。通过命题透视、思维建模、考点精讲(知识解构与考向破译)、真题溯源四环节,系统梳理考点并归纳解题范式,助力学生突破定量计算难点。
资料以科学思维为导向,创新设计“三段式”计算模板和Kp计算流程,如通过物质的量分数求分压再代入Kp表达式,培养学生数据处理能力。设置考向变式与真题分层训练,精准对接高考考情,帮助学生在有限时间内提升解题效率,为教师把控复习节奏提供清晰教学路径。
内容正文:
第03讲 化学平衡常数及其相关计算
内容导航
(
01
) (
命题透视·考情前瞻
) (
对标素养,研判高考命题趋势
)
(
0
2
) (
思维建模·脉络梳理
) (
搭建知识框架,构建系统思维
)
(
0
3
) (
考点精讲·靶向突破
) (
拆解核心考点,归纳解题范式
)
(
考点一 化学平衡常数及计算
知识解构
知识点1 化学平衡常数 ∣ 知识点2 化学平衡常数的影响因素和应用
考向破译
考向1 考查
平衡常数
的表达式∣ 考向2 考查
平衡常数及其影响因素
考点二
化学平衡常数及其计算
知识解构
知识点1 一般平衡常数的计算∣ 知识点2 特殊平衡常数的计算
考向破译
考向1 考查
转化率的相关计算
∣ 考向2
考查压强平衡常数的计算
考向
3
考查平衡常数的计算
解题妙招1 平衡转化率的计算
解题妙招2 压强平衡常数的计算
解题妙招2 压强平衡常数(Kp)的计算流程
)
(
0
4
) (
真题溯源·考向感知
) (
溯源真题逻辑,感知高考考向
)
命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
考情梳理--三年真题 考向梳理
核心考点
2026年
2025年
2024年
2023年
2022年
化学平衡常数及其计算
黑吉辽蒙卷
T18,2分
黑吉辽蒙卷
T18,2分
黑吉辽卷T10,
3分;
辽宁卷
T18,2分
转化率及其计算
黑吉辽蒙卷
T14,3分
黑吉辽蒙卷
T18,4分
辽宁卷T16,3分
考向解读--洞悉趋势 精准预判
►命题解码:
1.从考查题型和内容上看,考查内容主要有以下三个方面:(1)化学平衡常数(Kc、Kp)的概念、表达式书写及物理意义;(2)利用平衡常数进行转化率、平衡浓度、平衡分压等定量计算;(3)温度变化对平衡常数的影响及平衡常数与反应自发性的关系。此外,压强平衡常数(Kp)、浓度商与平衡常数的比较判断平衡移动方向等也常作为考查延伸点。
2.从命题思路上看,选择题和非选择题均有呈现。选择题侧重考查平衡常数表达式的正误判断、K值变化与温度的关系;非选择题(通常为原理综合题中的某一设问,分值为3~6分)侧重考查运用平衡常数进行转化率、平衡分压等定量计算。试题常以表格数据、平衡组成信息、工业生产流程为背景,考查学生数据处理与定量计算能力。从命题趋势来看,2027年将更注重Kp的计算及平衡常数与速率常数、热力学数据的综合运用。
►复习目标:
1.理解化学平衡常数的概念与物理意义,掌握平衡常数表达式的书写规则(注意固体、纯液体的处理)。
2.掌握利用平衡常数进行转化率、平衡浓度、平衡分压等定量计算的方法,能熟练运用“三段式”(起始—变化—平衡)进行相关计算。
3.理解温度变化对平衡常数的影响规律(放热反应升温K减小,吸热反应升温K增大),能运用K的变化判断反应的热效应。
4.掌握压强平衡常数Kp的概念与计算方法,能用平衡分压代替平衡浓度进行相关计算。
5.能运用浓度商Qc与平衡常数K的比较判断化学反应进行的方向,具备从表格数据、平衡组成信息中提取有效数据进行定量分析的能力。
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架,构建系统思维
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 化学平衡常数及计算
知●识●解●构
知识点1 化学平衡常数
1. 概念:在一定温度下,达到平衡的可逆反应中,其化学平衡常数用生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值表示。
2. 表达式:对于可逆反应mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g)+qD(g),在一定温度下达到化学平衡时,K=。
【特别提醒】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。
3. 意义:
(1) K值越大,反应进行的程度越大,反应物的转化率越大。当K>105时,该反应可视为进行完全;当K<10-5时,该反应很难进行。
(2) K值的大小只能预示某种可逆反应向某方向进行的最大限度,但不能预示反应达到平衡所需要的时间。
4. 化学平衡常数与化学方程式的关系
化学方程式
平衡常数
方程式之间的关系
K之间的关系
①C(s)+H2O(g)⥫⥬CO(g)+H2(g)
K1
反应①和反应②互为逆反应
K2=(倒数)
②CO(g)+H2(g)⥫⥬C(s)+H2O(g)
K2
③nC(s)+nH2O(g)⥫⥬nCO(g)+nH2(g)
K3
反应③的化学计量数是
反应①的n倍
K3=K(n次幂)
④C(s)+H2O(g)+H2(g)⥫⥬CH3OH(g)
K4
反应①+反应⑤可得反应④
K4=K1·K5(相乘)
⑤CO(g)+2H2(g)⥫⥬CH3OH(g)
K5
反应④-反应①可得反应⑤
K5=(相除)
知识点2 化学平衡常数的影响因素和应用
1. 平衡常数的影响因素
一个可逆反应的K仅受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。
(1) 温度与化学平衡常数的关系:
温度变化
反应焓变ΔH
平衡常数K
升高
>0
增大
<0
减小
降低
>0
减小
<0
增大
(2) 温度对化学平衡的影响是通过改变化学平衡常数实现的。升高温度使吸热反应的平衡常数K增大,平衡向吸热反应方向移动;降低温度使放热反应的平衡常数K增大,平衡向放热反应方向移动。
【特别提醒】其他条件不变,将温度升高至T′(T′>T)。若正反应ΔH > 0,则T′下反应的平衡常数K′>K。由于各物质浓度均未改变,故此时Q=K<K′,则平衡正移。
2. 平衡常数的应用
(1) 利用化学平衡常数K判断可逆反应的热效应:
若温度升高,K增大,则正反应为吸(填“吸”或“放”,下同)热反应;若温度升高,K减小,则正反应为放热反应。
(2) 判断反应是否达到平衡状态或平衡移动的方向:
Q
考●向●破●译
考向1 考查平衡常数的表达式
例1 (2026·黑龙江吉林·一模)将气体加入某容积可变的密闭容器中,发生反应:,保持一定温度,改变压强分别达到平衡时,测得不同压强下气体A的物质的量浓度如表所示
压强p/Pa
0.04
0.10
0.20
0.40
0.50
下列说法一定正确的是
A.时A的平衡转化率大于时的平衡转化率
B.保持一定温度,增大压强,平衡不移动
C.当压强为时,若再向体系中加入,重新达到平衡时,体系中气体总物质的量为
D.当压强为时,此反应的平衡常数表达式为
【答案】C
【解析】压强由变为,压强变为原来的2.5倍,表格中也恰好变为原来的2.5倍,说明该过程平衡不移动,A的平衡转化率相等,A错误;由表格数据可知,当压强增大到时,压强是的15倍,若平衡不移动,应为,实际为小于,说明增大压强平衡发生了正向移动,B错误;时,增大压强平衡不移动,说明该反应反应前后气体分子数相等,体系总气体物质的量始终等于起始加入的反应物总物质的量,起始加入,再加入后,重新达到平衡时体系总气体物质的量为,C正确;时,A的浓度小于平衡不移动时的浓度,说明平衡正向移动,此时至少有一种产物为非气态,非气态物质不写入压强平衡常数表达式,因此题给平衡常数表达式错误,D错误;故选C。
【变式1·变载体】(2026·辽宁·模拟)制备羰基硫的反应: 。下列说法正确的是
A.已知该反应在高温条件下能自发进行,则
B.该反应的平衡常数
C.反应的(表示键能,相关物质的结构式分别为O=C=O、H-S-H、S=C=O、H-O-H)
D.高温或使用催化剂均可提高的平衡转化率
【答案】A
【解析】反应在高温下自发进行且,根据,需,A正确;平衡常数应为生成物浓度积除以反应物浓度积,即,选项写反,B错误;等于断裂键能总和减形成键能总和,正确表达式应为,选项符号错误,C错误;高温可提高平衡转化率(因反应吸热),但催化剂只加速反应速率,不改变平衡位置和转化率,D错误;故选A。
【变式2】【新情境】(2026·内蒙古·一模)T℃下在某容积可变的密闭容器中加入2 mol X气体,发生反应,改变压强分别达到平衡时,测得不同压强下X的物质的量浓度如下表。下列说法正确的是
压强
0.20
0.40
1.00
2.00
5.00
A.
B.时,气体X的平衡转化率大于时的平衡转化率
C.保持,再加入2 mol X,重新达平衡时,体系中气体总物质的量为4 mol
D.时,该反应的平衡常数表达式为
【答案】C
【分析】温度不变,容积可变的密闭容器中,压强变为原来的倍时,若平衡不移动,容器体积变为原来的,各物质浓度变为原来的倍。压强在到范围内,压强增大倍数与的浓度增大倍数完全相等,说明平衡不移动,一定为气体,生成物有一个或两个气体,如果两个生成物都是气体,即,若只有一个气体,则或。压强增大到时,压强为的3倍,若平衡不移动的浓度应为,实际为,说明平衡正向移动,此时或中至少一种变为非气态,反应后气体计量数之和小于。
【解析】结合分析可知,,A错误;压强为和时,平衡均不移动,的平衡转化率相等,B错误;压强为时反应前后气体总物质的量不变,初始加入平衡时总物质的量为,再加入,恒压条件下为等效平衡,重新达平衡时总物质的量为,C正确;压强为时或至少一种为非气态,平衡常数表达式中不能写入非气态物质的分压,D错误;故选 C。
考向2 考查平衡常数及其影响因素
例2(2026·辽宁抚顺·模拟预测)甲烷溴化反应是甲烷制备丙烯的基础反应。在密闭容器中通入、,500℃下,分别在有和无条件下发生反应①②③。、的物质的量随时间的变化如图所示。
①
②
③
下列说法错误的是
A.有条件下,能增大反应①的化学平衡常数
B.催化时,生成的选择性增大
C.8~14 s,有、无时,的生成速率
D.增大平衡体系的压强,体系中增大
【答案】A
【解析】为催化剂,温度不变,平衡常数不变,A错误;由8s后,有存在时,含量逐渐增大,而逐渐减少,说明有存在时,生成的选择性增大,B正确;8~14 s,无时,,有时,,故,C正确;增大平衡体系的压强,反应③逆向移动,体系中增大,D正确;故选A。
【变式1·变载体】(2026·吉林白山·模拟预测)马来酸,富马酸和苹果酸在水热条件下存在如下相互转化过程。190℃时,相关物质的物质的量分数随时间变化如图所示。6.5h后,苹果酸的物质的量分数不再随时间变化。下列说法错误的是
A.190℃时的平衡常数:K(反应①)>K(反应②)>K(反应③)
B.马来酸的一级电离常数小于富马酸的一级电离常数,马来酸的二级电离常数大于富马酸的二级电离常数
C.平均反应速率:v(马来酸)=v(富马酸)+v(苹果酸)
D.1.25h后,转化过程以反应③为主
【答案】B
【解析】平衡时,, ,,故时的平衡常数:(反应①)>(反应②(反应③),A正确;马来酸是顺式丁烯二酸,两个羧基距离近,羧基的吸电子效应更强,更易电离出第一个,因此一级电离常数:;一级电离后,马来酸的羧酸根可形成分子内氢键,对第二个羧基的吸引力更强,更难电离出第二个,因此二级电离常数:,B错误;根据物料守恒,总物质的量,因此,即消耗马来酸的平均速率等于生成富马酸和苹果酸的速率之和,C正确;1.25h后马来酸物质的量分数已经接近0,富马酸的物质的量分数逐渐减小,苹果酸的物质的量分数持续增大,说明此时富马酸转化为苹果酸(反应③)是主要转化过程,D正确;故选B。
【变式2】【新情境】(2026·吉林·模拟预测)在1 L恒容密闭容器中充入适量的和,发生反应: 。平衡体系中,,与、关系如图所示。下列说法错误的是
A. B.代表,代表
C.平衡常数: D.a点时平衡转化率为
【答案】A
【分析】根据平衡常数表达式可知,温度不变,平衡常数不变,随着增大,减小,增大,结合图像可知,代表,代表。
【解析】如图所示,时,交于a点,则KT1=1,时,交于b点,则KT2=2.6,由于反应的,则,A错误;由分析可知,代表,代表,B正确;由A选项的分析可知,,C正确;a点时,和浓度相等,即平衡转化率为50%,D正确;故选A。
【变式3】【新考法】(2026·黑龙江绥化·二模)将SO2和O2通入恒容密闭容器中,一定条件下发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=akJ/mol其中SO2的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示,下列说法正确的是
A.SO2的键角小于SO3
B.达平衡时缩小容器体积,正反应速率增大,逆反应速率减小
C.P1<P2,a<0
D.X点和Y点对应的化学平衡常数K(X)<K(Y)
【答案】A
【分析】由图可知,压强一定时,温度升高SO2平衡转化率降低,说明升高温度平衡逆向移动,根据勒夏特列原理该反应为放热反应,即ΔH<0;该反应为气体分子数减小的反应,当温度一定时,增大压强平衡正向移动,SO2平衡转化率升高,所以P1>P2。
【解析】SO2中S原子价层电子对数为,含1对孤电子对,空间构型为V形;孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对间的排斥力,因此键角被压缩,小于120∘;SO3中S原子价层电子对数为,无孤电子对,空间构型为平面正三角形,键角为120 ∘,所以SO2的键角小于SO3,A正确;达到平衡后缩小容器体积,反应物、生成物的浓度均增大,因此正反应速率、逆反应速率都增大,B错误;由分析知,ΔH<0、P1>P2,即a<0、P1>P2,C错误;对于同一化学反应,化学平衡常数只与温度有关,X点和Y点温度相同,因此K(X)=K(Y),D错误;故选A。
考点二 化学平衡常数及其计算
知●识●解●构
知识点1 一般平衡常数的计算
1. “三段式”法计算平衡常数K
mA(g)+nB(g) ⥫⥬ pC(g)+qD(g)
起始/mol a b 0 0
变化/mol mx nx px qx
平衡/mol a-mx b-nx px qx
K=(V为容器容积)
2.平衡转化率及相关公式
(1)平衡转化率
对于反应mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g)+qD(g),达到平衡时反应物A的转化率α(A)=×100%=×100%=×100%。
(2)产物的产率
产率=×100%。
(3)平衡时混合物中组分的百分含量=×100%。
知识点2 特殊平衡常数的计算
1.压强平衡常数(Kp)
(1) 以aA(g)+bB(g)⥫⥬cC(g)+dD(g)为例,Kp=[p(X):X在平衡体系中物质的量分数(或体积分数)×总压强]。
(2) 计算方法
① 根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度。
② 计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。
③ 根据分压计算公式求出各气体物质的分压,某气体的分压=气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)。
④ 根据平衡常数计算公式代入计算。
以N2和H2合成NH3反应为例,设平衡时总压为p0。
N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g)
起始/mol 1 3 0
变化/mol 0.5 1.5 1
平衡/mol 0.5 1.5 1
平衡时p(N2)=p0,p(H2)=p0,p(NH3)=p0。
Kp==。
例:利用废弃的H2S的热分解可生产H2:2H2S(g)⥫⥬2H2(g)+S2(g)。现将0.20 mol H2S(g)通入某恒压(压强p=a MPa)密闭容器中,在不同温度下测得H2S的平衡转化率如图所示。
已知:对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数。温度为T4时,该反应的平衡常数Kp= MPa(用含a的代数式表示)。
2. 速率常数与平衡常数
(1)速率常数和反应速率方程
基元反应aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g)的反应速率方程v=k·ca(A)·cb(B),其中k称为反应速率常数或速率常数,与浓度无关,但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响,通常反应速率常数越大,反应进行得越快。不同反应有不同的速率常数。
【特别提醒】①速率方程指数与化学方程式中的化学计量数无确定关系(基元反应的速率方程指数等于化学计量数,非基元反应的速率方程指数需要通过实验测定)。②用不同物质表示同一反应在相同条件下的反应速率时,速率常数不同,且速率常数之比等于化学计量数之比。
(2)速率常数与化学平衡常数K的关系
一定温度下,对于基元反应aA(g)+bB(g)⥫⥬gG(g)+hH(g),达到平衡状态时,v正=k正·ca(A)·cb(B),v逆=k逆·cg(G)·ch(H)(a、b、g、h为对应的化学计量数)。
因平衡时v正=v逆,则k正·ca(A)·cb(B)=k逆·cg(G)·ch(H),==K。
3. 多重平衡的平衡常数计算
例: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恒容密闭容器中充入2 mol CO2和4 mol H2,测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示。
该催化剂在较低温度时主要选择反应Ⅰ(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)。
考●向●破●译
考向1 考查转化率的相关计算
例1 (2026·黑龙江哈尔滨·二模)丙烷氧化脱氢制丙烯的反应为 。一定条件下,在恒压密闭容器中C3H8与O2起始物质的量之比分别为2:1、1:1、1:2、1:3,平衡时C3H8的体积分数随、的变化关系如图所示。
下列说法错误的是
A.表示的曲线是II
B.与的温度大小关系为
C.M点时,O2的平衡转化率约为27.3%
D.若该反应在绝热恒容容器中达到平衡,则平衡常数K将增大
【答案】D
【分析】反应为 ,正反应放热,恒压条件;的比值越大,相同温度下平衡时 的体积分数越大,据此分析:
【解析】设起始比值 , 越大,起始 占比越高,相同温度下平衡时 的体积分数越大。 四个比值:,相同(相同温度)下, 体积分数:,故 对应曲线,A正确;反应放热,升温 ,平衡逆向移动,的体积分数越大;比对应的的体积分数更大,所以>,则,B正确;M点在曲线,对应 ,设起始 ,,转化的 为 ,列三段式: ,M点体积分数为,因此: ,解得 ,转化率为 ,C正确;反应,正反应放热,若在绝热恒容容器中进行,反应放热使体系温度升高,对于放热反应,温度升高平衡逆向移动,平衡常数减小,不是增大,D错误;故选D。
平衡转化率的计算
①在同一条件下,平衡转化率是该条件下的最大的转化率。
②产率=×100%,“产率”不一定是平衡状态下的。
③催化剂可以提高未达到平衡的产率,但是不能提高平衡转化率。
④平衡时混合物组分的百分含量=×100%。
【变式1·变载体】(2026·山东济南·模拟预测)向密闭容器中按物质的量比通入NO和混合气体,发生反应:,时随压强变化的曲线和时随温度变化的曲线如图所示。
已知:表示平衡体系中的物质的量分数。
下列说法错误的是
A.P点NO的转化率约为85.7%
B.O点a、b两线对应混合气体的平均摩尔质量不同
C.用物质的量分数x代替浓度来表示该反应的平衡常数:
D.若起始反应物,则曲线a、b对应的点均向下移动
【答案】B
【分析】反应是气体分子数减少的反应,不变,增大压强平衡正向移动,增大,因此上升的线为,随压强变化的曲线(线全程温度为);不变,升高温度平衡逆向移动(降低,说明正反应放热),因此下降的线为时随温度变化的曲线(线全程压强为)。
【解析】设起始,,转化,列三段式计算:,平衡状态时,总物质的量,P点,解得,则NO的转化率,A正确;O点是a、b两曲线的交点,对应相同,由可知,x相同则相同,总质量恒定(起始投料比不变),总物质的量也相同,因此平均摩尔质量相同,B错误;平衡常数,由于起始投料比固定,体系中NO2的物质的量分数越大,说明反应正向进行的程度越深,此时产物分数越大、反应物分数越小,算出来的商Kx必然越大,从图中可以直接读出,N点的大于M点的, 因此推断出,C正确;对于可逆反应,反应物投料比等于化学计量数之比时,平衡后产物的物质的量分数最大,原投料比等于计量数比,改为后,相同温度压强下减小,因此a、b对应点均向下移动,D正确;故选B。
【变式2】【新情境】(2026·辽宁沈阳·二模)CuCl2溶液中存在氯化配合反应: ,已知常温下K值依次减小,改变1.0×10-4 mol/L CuCl2溶液中Cl-的起始浓度,测得含铜元素微粒分布系数δ与Cl-平衡浓度的关系如图所示。下列说法正确的是
A.曲线c表示[CuCl]+的物种分布系数 B.Q点Cu2+转化率为43%
C.P点溶液中c(Cl-)=0.75 mol/L D.Cu2++2ClCuCl2 K≈0.77
【答案】D
【分析】氯化配合反应随浓度增大,平衡逐步向右移动,配位数低的微粒先生成后消耗,配位数高的微粒随增大含量升高:浓度为0时,只有,,因此曲线为,随增大逐步减小;是第一步产物,增大时先生成,先升高,后续继续转化为更高配产物,后降低,对应曲线;随浓度增大,总分布系数逐步升高,对应一直上升的曲线。
【解析】根据分析,曲线不表示,A错误;分布系数,转化率。Q点的分布系数δ()应从图中曲线a读取,此时c()≈2 mol/L,δ()0.14 mol/L,故Cu²⁺转化率α=1-δ()0.84,不是43%,B错误;P点是和的交点,故,第一步平衡常数: , 点是和的交点,故,第二步平衡常数: , 已知,点,对反应,总平衡常数。在曲线a和曲线c的交点处,,此时,从图中读取交点处,,代入得: , 由图可知,常数,故,因此点,C错误;对反应,总平衡常数。在曲线a和曲线c的交点处,,此时,从图中读取交点处,,代入得: 符合选项描述,D正确;故选D。
【变式3】【新考法】(2026·辽宁沈阳·模拟预测)在一定温度下,在液态有机相中存在以下氯化络合反应:
保持温度不变,改变有机相稀溶液中的起始浓度,测得铜元素的部分微粒分布系数与平衡浓度关系如图所示。
下列说法错误的是
A.上图中未表示出的分布系数
B.当时,
C.A点的氯化络合转化率约为55%
D.室温下反应的平衡常数
【答案】D
【分析】由图及、、、可知,随着的增加,平衡正向移动,减小,增加,故曲线a表示的分布系数,曲线b表示的分布系数,则曲线c表示的分布系数,据此回答;
【解析】由分析可知,只有当足够大时,才会出现微粒,上述图像中未表示出的分布系数,A正确;当时,由图像的分布系数可知,,即 ,B正确;A点时,、分布系数几乎为0,设、,则,,,a=4.5b,所以的氯化络合转化率约为,C正确;已知①、②,②-①得到的平衡常数,D错误;故选D。
考向2 考查压强平衡常数的计算
例2 (2026·内蒙古包头·一模)(沸点43℃,结构如图甲所示)可由反应制得。在总压分别为0.10MPa、0.50MPa、1.0MPa、2.0MPa下,反应达平衡时的体积分数x与温度的关系如图乙所示。已知:用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数。
下列说法错误的是
A.Ni基态原子价电子的轨道表示式:
B.晶体的类型:分子晶体
C.、100℃时压强平衡常数
D.、100℃时CO的平衡转化率
【答案】D
【解析】Ni是28号元素,Ni基态原子价电子排布为,根据洪特规则,其轨道表示式为:,A正确;Ni(CO)4沸点仅,沸点低,符合分子晶体的特征,属于分子晶体,B正确;该反应是气体分子数减少的反应。增大压强,会使平衡向正反应方向移动,反应达平衡时的体积分数x增大,因此在相同温度下,压强越大,值越大,则,即=,在和时,由图可知达平衡时的体积分数,各组分的分压为:;,压强平衡常数,C正确;设初始物质的量为,平衡时物质的量为,根据反应,转化的为,平衡时剩余为,总气体物质的量为, 由,解得,则、100 ℃时平衡转化率,D错误;故选D。
压强平衡常数(Kp)的计算流程
【变式1·变载体】(2026·辽宁沈阳·模拟预测)氮氧化物是常见的大气污染物,氧化法是处理氮氧化物的方法之一,其原理为 。在条件下,向一压强恒定为的密闭容器中按物质的量之比为通入和的混合气体,达到平衡,体系中气体的物质的量分数与时间变化关系如图所示。
(已知:气体的分压=气体的总压×气体的物质的量分数)
下列说法正确的是
A.反应在内的分压变化速率为
B.若保持容器体积不变,其他条件相同时,平衡时NO的物质的量分数可能位于图中点
C.,该反应的
D.、压强恒定为,按通入气体,平衡时图中所有点平行下移
【答案】B
【分析】由起始物质的量之比可知,体系中气体的物质的量分数与时间变化关系如图所示:
设起始一氧化氮、氯气的物质的量分别为2 mol、1 mol,由图可知,20 min反应达到平衡时,一氧化氮和ClNO的物质的量分数相等,设反应生成x molClNO,由方程式可得如下关系式:2-x=x,解得x=1,则平衡时一氧化氮、氯气的物质的量分别为:2 mol-1 mol=1 mol、1 mol-1 mol×=0.5 mol,平衡时总物质的量为2.5 mol。
【解析】由分析可知,0∼20 min内ClNO的分压变化速率为:=0.002MPa/min,A错误;该反应是气体体积减小的反应,与恒压相比,恒容条件下反应时相当于减小压强,平衡向逆反应方向移动,一氧化氮的物质的量分数增大,所以若保持容器体积不变,其他条件相同时,平衡时一氧化氮的物质的量分数可能位于图中点,B正确;由分析可知,反应的平衡常数为:Kp==50MPa-1,C错误;该反应是气体体积减小的反应,恒压条件下,充入不参加反应的氖气相当于减小压强,平衡向逆反应方向移动,一氧化氮、氯气的物质的量增大,ClNO的物质的量减小,则平衡时图中所有点不可能平行下移,D错误;故选B。
【变式2】【新情境】(2026·内蒙古·一模拟)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂,工业上制备原理如下:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g)ΔH<0,恒容密闭容器中按不同的投料比充入SO2(g)和Cl2(g),测定某温度下体系达平衡时的Δp,结果如图。已知:Δp=p0-pt,p0=240 kPa为体系初始压强;pt为体系平衡压强。
下列说法错误的是
A.图甲能准确表示该温度下Δp随进料比变化的曲线是④
B.图甲中,该温度下产物SO2Cl2平衡时物质的量分数的最大值约为43%
C.图乙中温度关系为T3>T2>T1
D.图乙T1温度下,平衡常数Kp=0.06 -1
【答案】D
【分析】反应:,每消耗,总物质的量减少1 mol,即变化的压强由每个反应物消耗的物质的量决定;恒容恒温,压强变化量Δp与物质的量减少量成正比,Δp=p0−pt,Δp越大代表反应正向进行程度越大; 投料比r=1时两种反应物等量,平衡转化率总和最大,Δp达到峰值;r<1或r>1,一种反应物过量,Δp均下降,且r互为倒数时,Δp相等。
【解析】图甲中曲线变化规律:r从0增加至1,Δp持续上升;r>1后Δp逐步下降,峰值恰好出现在r=1处,曲线④上r=0.25与r=4.0的两点对应Δp相等,符合变化趋势,A正确;r=1 时 Δp=72 kPa,根据反应方程式化学计量数之比,物质的量分数= ,B正确;反应焓变ΔH<0,正向放热,升高温度,平衡逆向移动,体系气体总物质的量增大,平衡压强pt变大,Δp=p0−pt减小,观察图乙横坐标同一投料比的纵坐标Δp,得到温度关系为,C正确;投料比r=2时,平衡时Δp=60 kPa,则平衡时,,,平衡常数,D错误;故选D。
【变式3】【新考法】(2026·辽宁锦州·二模)甲烷化的主要反应为 。已知该反应的速率方程为、,其中和为速率常数,只考虑受温度影响。在体积相同的多个恒容密闭容器中,分别充入 和 发生反应,测得、和反应相同时间的转化率与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
A.代表与温度的关系是曲线2
B.反应的活化能
C.A点时,
D.B点时,体系的平衡压强为,则的平衡分压为
【答案】A
【分析】根据题目,和 都是速率常数,只受温度影响:温度升高,和均会增大,则图中曲线3表示的转化率,转化率在处达到最高点,之后随的减小(即温度升高)而下降,说明该反应是放热反应,即,因此,温度升高时,增大的幅度应大于,即的斜率更陡,曲线2为,曲线1为,据此分析作答。
【解析】由分析可知:曲线2为,曲线1为,A正确;由分析可知,该反应为放热反应,,则,即,B错误;转化率曲线的拐点刚好达到平衡,A点在拐点右侧,更大,温度更低,反应速率更慢,此时未达到平衡状态,反应应正向进行,则,C错误;B点时转化率为,列三段式:
则此时总物质的量,的分压为,D错误;故选A。
考向3 考查平衡常数的计算
例3 (2026·吉林·二模)已知在恒容密闭容器中发生反应 (方程式已配平),在210℃和220℃时A的转化率随反应时间的变化关系如图所示,设A的起始浓度为。下列说法错误的是
A.220℃时反应的平衡常数mol/L
B.从反应体系中移出部分甲醇可以提高A的转化率
C.210℃时,0~200min内A的平均反应速率为mol/(L·min)
D.a、b两点用物质B表示的瞬时反应速率:b<a
【答案】D
【解析】c点时A的转化率为99%,转化浓度为0.99d,根据 ,平衡时A浓度为0.01d,B浓度为0.99d,CH3OH浓度为0.99d,则220℃时反应的平衡常数mol/L,A正确;甲醇为生成物,从反应体系中移出部分甲醇,减少生成物的浓度,平衡正向移动,可以提高A的转化率,B正确;210℃、200min时A的转化率为68%,则A的转化浓度为0.68dmol/L,0~200min内A的平均反应速率为mol/(L·min),C正确;a、b两点反应的转化率相等,b点对应的斜率大,对应的温度高,瞬时速率大,瞬时反应速率:b>a,D错误;故选D。
【变式1·变载体】(2026·辽宁大连·模拟预测)常温下,向AgBr悬浊液(含有足量AgBr固体)中滴加Na2S2O3溶液,发生如下反应:
① ②。相关数据如图所示,M代表Ag+或Br-;N代表或。下列说法错误的是
A.L3代表随变化关系
B.的平衡常数K为
C.常温下,
D.当时,
【答案】D
【分析】在悬浊液中加入溶液,会与结合形成配合物,导致溶液中游离的减小。根据溶度积常数,由于减小,平衡向右移动,继续溶解,增大。因此,随着横坐标的增大,减小,减小,对应图中的下降曲线。增大,增大,对应图中的上升直线。对于反应 ①:,变形得,取对数:。这是一条斜率为 -1 的直线。对于反应②:,结合反应①,总反应为,其平衡常数为,,这是一条斜率为-2的直线,观察图像,的斜率较小(绝对值为1),的斜率较大(绝对值为2)。因此,代表,代表。
【解析】由分析可知,代表随变化关系,A正确;该反应的平衡常数,在c点,,此时和的纵坐标均为-4.2,=,=,= ,代入的表达式:,B正确;在图中横坐标为-4.6时,即,的纵坐标为 -3.85(d 点),的纵坐标为-8.35(b 点),此时,,,C正确;当时,,由图可知L4的纵坐标小于L3,应大于,根据物料守恒,,故最大,故溶液中离子浓度大小顺序为,D错误;故选D。
【变式2】【新情境】(2026·辽宁辽阳·模拟预测)向AgCl悬浊液(含足量AgCl固体)中加氨水,发生反应和 ,、与的关系如图所示,M代表或,N代表或。已知。下列说法错误的是
A.x=-3.1
B.表示随的变化关系
C.的平衡常数
D.时,
【答案】D
【解析】由题意可知,当加入少量氨水时,先发生反应:(反应的K=),生成[Ag(NH3)]+,继续加入氨水,发生反应: (反应的K=),生成[Ag(NH3)2]+,故图中L1表示随的变化关系,L2表示随的变化关系。随着NH3的增多而减少,则c(Cl-)随着NH3的增多而增大;故图中(-3.7,-6.6)的点对应的曲线为c(Ag+)随的变化关系,(-3.7,x)的点对应的曲线为c(Cl-)随的变化关系。由题意可知,图中点(-3.7,x)时,其对应的c(Ag+)=10-6.6mol/L,由 得,,则x=-3.1,A正确;由分析可知,表示随的变化关系,B正确;由图可知,当lgc(NH3)= -3.7时,= -0.4,c(Ag+)=10-6.6mol/L,则c{[(Ag(NH3)2]+}=10-6.2mol/L,则该平衡常数K===10-1.9,C正确;由于,故,根据物料守恒有,两式合并可得 ,整理可得 ,由于,整理得 ,D错误;故选D。
【变式3】【新考法】(2026·黑龙江哈尔滨·三模)HY是一种易溶于水的弱酸,其电离产生的可与发生配位反应,生成、、。室温下,含铝微粒的分布系数与pY的关系如下左图所示;苯-水体系中与pH的关系如下右图所示。
已知:①、、、;、、
②、
③物质在苯-水体系中的分配系数为常数
④,。
下列说法错误的是
A.曲线①代表与pY的关系
B.反应的平衡常数
C.图中交点P横坐标为9.7
D.在苯-水体系中用HY萃取,存在,若的分配系数,则上述反应的平衡常数
【答案】D
【分析】由题意可知,溶液中pY减小时,溶液中Al3+的浓度减小,[AlY]2+和[AlY2]+的浓度先增大后减小,AlY3的浓度增大,则曲线①、②、③、④分别代表[[AlY2]+、AlY3、[AlY]2+、Al3+的分布系数与pY的关系;由图可知,[AlY]2+浓度与Al3+浓度相等时,溶液中pY为8.1,则反应①Al3++Y-[AlY]2+的平衡常数为:K1====108.1,同理可知反应②[AlY]2++Y-[AlY2]+、反应③[AlY2]++Y-AlY3的平衡常数依次为K2=107.6、K3=105.5;由图可知,HY在苯-水体系中的分配系数为:KD=≈6,HY水浓度与Y-浓度相等时,溶液pH为8.9,则HY的电离常数为:Ka== c (H+)=10-8.9。
【解析】由分析可知,曲线①、②、③、④分别代表[[AlY2]+、AlY3、[AlY]2+、Al3+的分布系数与pY的关系,A正确;由盖斯定律可知,反应①+反应②+反应③=目标反应,则反应的平衡常数为:K=K1K2K3=108.1×107.6×105.5=1021.2,B正确;由分析可知,HY在苯-水体系中的分配系数约为6,由题意可知,HY在苯-水体系中的分配系数是常数,则体系中存在如下关系:c[HY(苯)]≈6c[HY(水)];由图可知,交点P的体系中HY(苯)浓度与Y-浓度相等,则由电离常数可知,溶液中氢离子浓度为: mol/L=(10-8.9×) mol/L,则溶液的pH为:8.9+lg2+lg3=9.7,所以交点P横坐标为9.7,C正确;由方程式可知,反应的平衡常数为: ,则AlY3在苯-水体系中的分配系数为72时,反应的平衡常数为:K==×10-5.5,D错误;故选D。
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
1.(2026·黑吉辽蒙卷·高考真题)恒容密闭容器中,等物质的量的和发生的总反应如下: ,达到平衡时,相关物质平衡组成随温度变化关系如图。下列说法正确的是
A.该反应的,
B.点的消耗速率大于物质的生成速率
C.点该反应的(用物质的量分数代替浓度计算)
D.点的平衡转化率为75%
【答案】D
【分析】由于生成物C3H6、H2O、H2S均从零开始增加,且在任何时刻物质的量之比恒为3:2:1,结合图像中a、b、c三条曲线的高低关系可知:曲线a代表C3H6,曲线b代表H2O,曲线c代表H2S。
【解析】观察图像可知,随着温度的升高,C3H8的物质的量分数逐渐降低。这说明升高温度促使平衡向正反应方向移动,根据勒夏特列原理,正反应为吸热反应,因此,另外,反应物气体共4分子,生成物气体共6分子,正反应是气体分子数增大的过程,因此,A错误;前面已推断出a物质是C3H6。在同一个化学反应中,各物质的反应速率之比等于方程式中对应的化学计量数之比。C3H6与C3H8的化学计量数均为3,因此在反应过程中的任何时刻,的消耗速率等于物质()的生成速率,B错误; 列三段式:,M点时,C3H8曲线与b曲线(H2O)相交,意味着两者的物质的量分数相等(即物质的量相等):1-3x=2x,解得x=0.2,此时各物质的量分别为:C3H8=0.4 mol、SO2=0.8 mol、C3H6=0.6 mol、H2S=0.2mol、H2O=0.4mol。体系总物质的量为2.4 mol。代入物质的量分数平衡常数Kx。进行计算,C错误;N点时,C3H8曲线与c曲线(H2S)相交,说明两者的物质的量分数相等:1-3x=x,解得x=0.25。此时C3H8转化了0.75 mol,故C3H8的平衡转化率为:,D正确;故选D。
2.(2024·辽宁卷)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品,时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示,后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是
A. 时,反应②正、逆反应速率相等
B. 该温度下的平衡常数:①>②
C. 平均速率(异山梨醇)
D. 反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
【答案】A
【解析】由图可知,3小时后异山梨醇浓度继续增大,后异山梨醇浓度才不再变化,所以时,反应②未达到平衡状态,即正、逆反应速率不相等,故A错误;图像显示该温度下,后所有物质浓度都不再变化,且此时山梨醇转化完全,即反应充分,而1,4-失水山梨醇仍有剩余,即反应②正向进行程度小于反应①、反应限度小于反应①,所以该温度下的平衡常数:①>②,故B正确;由图可知,在内异山梨醇的浓度变化量为0.042mol/kg,所以平均速率(异山梨醇)=,故C正确;催化剂只能改变化学反应速率,不能改变物质平衡转化率,所以反应②加入催化剂不改变其平衡转化率,故D正确;故选A。
3.(2026·黑吉辽蒙卷·高考真题)低碳烯烃(烯)用途广泛,可由合成气()经费托反应催化直接合成。
(1)烃类产物碳链增长的部分历程如下(:催化剂,:活性碳氢物质):
按此历程,产品中低碳烯烃产率不高的原因是________________________________(答出一条即可)。
(2)合成丙烯的费托反应主要为:
①
②
③
④
则______,基于化学平衡分析,合成丙烯的条件应为______(填标号)。
A.低温高压 B.低温低压 C.高温低压 D.高温高压
(3)传统费托合成低碳烯烃收率低。我国科研工作者研发出转化率和选择性均优异的催化剂。图1中抑制副反应的最适宜催化剂为__________(填“”、“”或“”)。时,的选择性为32%,根据图2,此时低碳烯烃的最大收率为_________(写出计算式即可)。
[已知:收率转化为总烃的转化率低碳烯烃选择性、、]
(4)若费托反应只发生③和④,且反应③已快速平衡而④未平衡。恒压、初始投料、选择性为或时,转化率与温度的关系如图3所示,则_____(填“>”、“=”或“<”,下同),反应③的_______。
(5)若采取某种措施抑制生成,此时费托反应只发生②和④,、恒压、初始投料时,的转化率为50%,丙烯的选择性为90%,则_________;反应②的反应商______(用分压代替浓度计算,分压总压物质的量分数,保留两位有效数字)。
【答案】(1)有副反应发生生成烷烃(或生成高碳烷烃)
(2)-497 A
(3)
(4)> <
(5)0.3
【解析】(1)根据题干给出的反应历程图,中间体既可以继续与反应使碳链增长,也可以结合 +H 发生加成反应生成甲烷;同理,碳链增长过程中的中间体也可以结合 +H 生成乙烷、丙烷等烷烃。此外,碳链也有可能继续增长生成及以上的高碳烃。这些副反应的存在消耗了反应物,降低了目标产物低碳烯烃的产率。
(2)根据盖斯定律,目标反应 ① 可以由3×反应③ + 反应④得到,因此。 反应①是放热、气体分子数减少的反应,低温有利于放热反应平衡正向移动,高压有利于气体分子数减少的反应平衡正向移动,因此选低温高压A。
(3)由图 1 可知,在相同的温度下,使用催化剂时丙烯的转化率最低。由于丙烯是我们期望的目标产物,其转化(消耗)属于副反应,因此是抑制该副反应的最适宜催化剂。根据定义:收率转化为总烃的CO转化率低碳烯烃选择性;选择性为,说明总消耗CO中用于生成总烃;由图2可知,要使收率最大,需要找到乘积最大的组合。观察图 2 中三种催化剂的数据,对应的总转化率为,低碳烯烃选择性为,此时收率最大,因此收率计算式为。
(4)反应 ③为放热反应。在图 3 中的水平虚线(固定 CO 转化率为 60%),该线与实线(a%)相交于点 M(温度较低),与实线(b%)相交于点 N(温度较高)。在相同 CO 转化率下(即反应 ④ 生成量基本相同),温度越高,放热的反应 ③ 平衡越向左移动,生成的 越少,导致选择性越低。因此,高温对应的线b% 的选择性低于低温对应的线a%,即a>b;
由于反应3已经快速平衡,所以在任意时刻正逆反应速率相等,即=、=。题目要求比较和,本质上就是比较M点和N点的正反应速率。点N的温度远高于点M,温度升高会使反应速率常数k显著增大;此外,点N的CO2选择性更低,意味着更少的H2O被消耗,反应体系中H2O的浓度更高。在更高的温度和更高的反应物浓度双重作用下,N点的反应速率必然大于M点。因此,<。
(5)设初始,: 转化率为,故转化的为,剩余; 丙烯选择性,故最终生成丙烯消耗为,得,分压比等于物质的量比,因此;
反应②为,反应商,代入分压化简得: ,平衡时:、、、,,,,计算得: 。
4.(2025·黑吉辽蒙卷·高考真题)乙二醇是一种重要化工原料,以合成气为原料合成乙二醇具有重要意义。
Ⅰ.直接合成法:,不同温度下平衡常数如下表所示。
温度
298K
355K
400K
平衡常数
1.0
(1)该反应的_______0(填“>”或“<”)。
(2)已知的燃烧热分别为,则上述合成反应的_______(用a、b和c表示)。
(3)实验表明,在500K时,即使压强(34MPa)很高乙二醇产率(7%)也很低,可能的原因是_______(答出1条即可)。
Ⅱ.间接合成法:用合成气和制备的DMO合成乙二醇,发生如下3个均放热的连续反应,其中MG生成乙二醇的反应为可逆反应。
(4)在2MPa、催化、固定流速条件下,发生上述反应,初始氢酯比,出口处检测到DMO的实际转化率及MG、乙二醇、乙醇的选择性随温度的变化曲线如图所示[某物质的选择性]。
①已知曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性,则曲线_______(填图中标号,下同)表示DMO的转化率,曲线_______表示MG的选择性。
②有利于提高A点DMO转化率的措施有_______(填标号)。
A.降低温度 B.增大压强
C.减小初始氢酯比 D.延长原料与催化剂的接触时间
③483K时,出口处的值为_______(精确至0.01)。
④A点反应的浓度商_______(用物质的量分数代替浓度计算,精确至0.001)。
【答案】(1)<
(2)-2a-3b+c(或c-2a-3b)
(3)反应放热,温度升高,平衡左移,产率降低;或有副反应发生;或催化剂选 择性低;或反应未达平衡
(4)I IV BD 1.98 0.025
【解析】(1)根据表格中的数据,反应温度升高反应的平衡常数减小,说明反应向逆反应方向移动,又因升高温度向吸热反应方向移动,故逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,该反应的ΔH<0。
(2)根据已知条件可以写出如下热化学方程式:
根据盖斯定律,用反应①的2倍加上反应②的3倍减去反应③即可得到目标方程式,故目标方程式的ΔH=c-2a-3b kJ·mol-1。
(3)根据表格中的平衡常数,反应温度在500K时,平衡常数K<,此时平衡常数过小,反应未达到平衡,导致乙二醇产率过低;或温度过高,平衡左移,产率降低;或催化剂的催化活性下降,导致乙二醇产率过低;或有副反应发生。
(4)MG、乙二醇、乙醇的选择性之和为100,曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性,根据曲线的变化,曲线Ⅰ表示DMO的实际转化率;随着反应的进行MG逐渐转化为乙二醇、乙二醇会继续转化成乙醇,根据曲线的变化,曲线IV为MG的选择性曲线,因此曲线III为乙醇的选择性曲线。
①根据上述分析,曲线I为DMO的实际转化率曲线;曲线IV为MG的选择性曲线;
②根据图示,降低温度,DMO的转化率降低,A不符合题意;增大压强,反应体系中单位体积内活化分子数增加,化学反应速率加快,DMO的转化率增大,B符合题意;减小初始的氢酯比导致体系中氢含量下降,DMO的转化率降低,C不符合题意;A点时DMO的转化率为80%,升高温度后转化率持续上升说明A点时反应未平衡,延长原料和催化剂的反应时间可以促进反应的继续进行,增大DMO的转化率,D符合题意;故选BD;
③483K时,DMO的实际转化率为99%,设起始投入反应的DMO为100mol,则出口处流出的乙醇的物质的量为100mol×99%×2%=1.98mol,此时还有1mol DMO未反应从出口流出,因此出口处==1.98;
④设初始时H2与DMO的投料分别为52.4mol和1mol,A点时DMO的实际转化率为80%,MG和乙二醇的选择性为50%,假设该反应分步进行,第一步发生DMO转化为MG,可写出如下关系:
第二步反应,MG转化为乙二醇,可写出如下关系:
这时,体系中DMO的物质的量为0.2mol、MG的物质的量为0.4mol、H2的物质的量为50.0mol、CH3OH的物质的量为1.2mol、乙二醇的物质的量为0.4mol,体系中总物质的量为0.2+0.4+50.0+1.2+0.4=52.2mol。用物质的量分数代替浓度计算反应的浓度熵Qx==0.025。
5.(2024·辽宁·高考真题)为实现氯资源循环利用,工业上采用催化氧化法处理废气:。将和分别以不同起始流速通入反应器中,在和下反应,通过检测流出气成分绘制转化率()曲线,如下图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。
回答下列问题:
(1)_______0(填“>”或“<”);_______℃。
(2)结合以下信息,可知的燃烧热_______。
(3)下列措施可提高M点转化率的是_______(填标号)
A.增大的流速 B.将温度升高
C.增大 D.使用更高效的催化剂
(4)图中较高流速时,小于和,原因是_______。
(5)设N点的转化率为平衡转化率,则该温度下反应的平衡常数_______(用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算)
(6)负载在上的催化活性高,稳定性强,和的晶体结构均可用下图表示,二者晶胞体积近似相等,与的密度比为1.66,则的相对原子质量为_______(精确至1)。
【答案】(1)< 360℃
(2)-285.8
(3)BD
(4)较高流速下,反应不充分,温度升高,速率增大,转化率升高
(5)6
(6)101
【解析】(1)反应前后的气体分子数目在减小,所以该反应 ,该反应为放热反应,由于在流速较低时的转化率视为平衡转化率,所以在流速低的时候,温度越高,HCl的转化率越小,故T1代表的温度为440℃,T3为360℃。
(2)表示氢气燃烧热的热化学方程式为④,设①,②,③ ,则,因此氢气的燃烧热-57.2kJ/mol-184.6kJ/mol-44kJ/mol=-285.8
(3)A.增大HCl的流速,由图像可知,HCl的转化率在减小,不符合题意;M对应温度为360℃,由图像可知,升高温度,HCl的转化率增大,符合题意;增大n(HCl):n(O2),HCl的转化率减小,不符合题意;使用高效催化剂,可以增加该温度下的反应速率,使单位时间内HCl的转化率增加,符合题意;故选BD。
(4)图中在较高流速下,T3温度下的转化率低于温度较高的T1和T2,主要是流速过快,反应物分子来不及在催化剂表面接触而发生反应,导致转化率下降,同时,T3温度低,反应速率低,故单位时间内氯化氢的转化率低。
(5)由图像可知,N点HCl的平衡转化率为80%,设起始n(HCl)=n(O2)=4 mol,可列出三段式
则。
(6)由于二者的晶体结构相似,体积近似相等,则其密度之比等于摩尔质量之比。故,则Ru的相对原子质量为101。
6.(2023·辽宁·高考真题)硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
(1)我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆(CuSO4·5H2O)取精华法”。借助现代仪器分析,该制备过程中CuSO4·5H2O分解的TG曲线(热重)及DSC曲线(反映体系热量变化情况,数值已省略)如下图所示。700℃左右有两个吸热峰,则此时分解生成的氧化物有SO2、_______和_______(填化学式)。
(2)铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76%以下),副产物为亚硝基硫酸,主要反应如下:
NO2+SO2+H2O=NO+H2SO4
2NO+O2=2NO2
(ⅰ)上述过程中NO2的作用为_______。
(ⅱ)为了适应化工生产的需求,铅室法最终被接触法所代替,其主要原因是_______(答出两点即可)。
(3)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化:
SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH=-98.9kJ·mol-1
(ⅰ)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度,绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如下图所示,下列说法正确的是_______。
a.温度越高,反应速率越大
b.α=0.88的曲线代表平衡转化率
c.α越大,反应速率最大值对应温度越低
d.可根据不同下的最大速率,选择最佳生产温度
(ⅱ)为提高钒催化剂的综合性能,我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下,温度和转化率关系如下图所示,催化性能最佳的是_______(填标号)。
(ⅲ)设O2的平衡分压为p,SO2的平衡转化率为αe,用含p和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
【答案】(1)CuO SO3
(2)催化剂 反应中有污染空气的NO和NO2放出影响空气环境、NO2可以溶解在硫酸中给产物硫酸带来杂质、产率不高(答案合理即可)
(3)cd d
【解析】(1)根据图示的热重曲线所示,在700℃左右会出现两个吸热峰,说明此时CuSO4发生热分解反应,从TG图像可以看出,质量减少量为原CuSO4质量的一半,说明有固体CuO剩余,还有其他气体产出,此时气体产物为SO2、SO3、O2,可能出现的化学方程式为3CuSO43CuO+2SO2↑+SO3↑+O2↑,结合反应中产物的固体产物质量和气体产物质量可以确定,该反应的产物为CuO、SO2、SO3、O2,故答案为CuO、SO3。
(2)(i)根据所给的反应方程式,NO2在反应过程中线消耗再生成,说明NO2在反应中起催化剂的作用;
(ii)近年来,铅室法被接触法代替因为在反应中有污染空气的NO和NO2放出影响空气环境、同时作为催化剂的NO2可以溶解在硫酸中给产物硫酸带来杂质影响产品质量、产率不高(答案合理即可)。
(3)(i)a.根据不同转化率下的反应速率曲线可以看出,随着温度的升高反应速率先加快后减慢,a错误;从图中所给出的速率曲线可以看出,相同温度下,有更大转化率,故α=0.88的条件下并不是平衡转化率,b错误;从图像可以看出随着转化率的增大,最大反应速率不断减小,最大反应速率出现的温度也逐渐降低,c正确;从图像可以看出随着转化率的增大,最大反应速率出现的温度也逐渐降低,这时可以根据不同转化率选择合适的反应温度以减少能源的消耗,d正确;故选cd;
(ii)为了提高催化剂的综合性能,科学家对催化剂进行了改良,从图中可以看出标号为d的催化剂V-K-Cs-Ce对SO2的转化率最好,产率最佳,故答案选d;
(iii)利用分压代替浓度计算平衡常数,反应的平衡常数Kp===;设SO2初始量为m mol,则平衡时n(SO2)=m-m·αe=m(1-αe),n(SO3)=m·αe,Kp==,故答案为。
7.(2022·辽宁·高考真题)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖,其反应为:。回答下列问题:
(1)合成氨反应在常温下_______(填“能”或“不能”)自发。
(2)_______温(填“高”或“低”,下同)有利于提高反应速率,_______温有利于提高平衡转化率,综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素,工业常采用。
针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了两种解决方案。
(3)方案一:双温-双控-双催化剂。使用双催化剂,通过光辐射产生温差(如体系温度为时,的温度为,而的温度为)。
下列说法正确的是_______。
a.氨气在“冷Ti”表面生成,有利于提高氨的平衡产率
b.在“热Fe”表面断裂,有利于提高合成氨反应速率
c.“热Fe”高于体系温度,有利于提高氨的平衡产率
d.“冷Ti”低于体系温度,有利于提高合成氨反应速率
(4)方案二:复合催化剂。
下列说法正确的是_______。
a.时,复合催化剂比单一催化剂效率更高
b.同温同压下,复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
c.温度越高,复合催化剂活性一定越高
(5)某合成氨速率方程为:,根据表中数据,_______;
实验
1
m
n
p
q
2
2m
n
p
2q
3
m
n
0.1p
10q
4
m
2n
p
2.828q
在合成氨过程中,需要不断分离出氨的原因为_______。
a.有利于平衡正向移动 b.防止催化剂中毒 c.提高正反应速率
(6)某种新型储氢材料的晶胞如图,八面体中心为M金属离子,顶点均为配体;四面体中心为硼原子,顶点均为氢原子。若其摩尔质量为,则M元素为_______(填元素符号);在该化合物中,M离子的价电子排布式为_______。
【答案】(1)能
(2)高 低
(3)ab
(4)a
(5)-1 ac
(6)Fe 3d6
【解析】(1),则∆G=∆H-T∆S=(-92.4+0.2×298) kJ∙mol-1=-32.4 kJ∙mol-1<0,所以合成氨反应在常温下能自发进行。答案为:能;
(2)温度越高,反应速率越快,所以高温有利于提高反应速率;因为正反应为放热反应,所以低温有利于提高平衡转化率。答案为:高;低;
(3)a.因为正反应为放热反应,所以低温有利于平衡正向移动,氨气在“冷Ti”表面生成,有利于提高氨的平衡产率,a正确;温度升高,反应速率加快,所以在“热Fe”表面断裂,有利于提高合成氨反应速率,b正确;合成氨反应的正反应为放热反应,“热Fe”高于体系温度,不利于提高氨的平衡产率,c不正确;温度升高,可提高合成氨反应的速率,所以“冷Ti”低于体系温度,不利于提高合成氨反应速率,d不正确;故选ab。答案为:ab;
(4)a.从图中可以看出,时,复合催化剂比单一催化剂的反应速率快,催化效率更高,a正确;催化剂只能改变反应速率,不能改变平衡产率,所以同温同压下,复合催化剂不能提高氨的平衡产率,b不正确;虽然图中显示温度高反应速率快,但温度高到一定程度后,复合催化剂活性就可能不变或变低,c不正确;故选a。答案为:a;
(5)选择实验1和3进行分析,此时,则γ=-1;
a.在合成氨过程中,需要不断分离出氨,有利于平衡正向移动,a正确;氨是在该催化剂的催化作用下生成,不会使催化剂中毒,b错误;根据速率方程,分离氨气可以提高反应速率,c正确;故选ac。
(6)从图中信息可以进行以下计算:含黑球的数目为=4,含白球的数目为8,则黑球与白球的个数比为1:2。黑球的化学式为,白球的化学式为。从而得出M+17×6+15×2=188,M=56,则M元素为Fe;在该化合物中,Fe2+的价电子排布式为3d6。
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第03讲 化学平衡常数及其相关计算
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01
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命题透视·考情前瞻
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对标素养,研判高考命题趋势
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思维建模·脉络梳理
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搭建知识框架,构建系统思维
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考点精讲·靶向突破
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拆解核心考点,归纳解题范式
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考点一 化学平衡常数及计算
知识解构
知识点1 化学平衡常数 ∣ 知识点2 化学平衡常数的影响因素和应用
考向破译
考向1 考查
平衡常数
的表达式∣ 考向2 考查
平衡常数及其影响因素
考点二
化学平衡常数及其计算
知识解构
知识点1 一般平衡常数的计算∣ 知识点2 特殊平衡常数的计算
考向破译
考向1 考查
转化率的相关计算
∣ 考向2
考查压强平衡常数的计算
考向
3
考查平衡常数的计算
解题妙招1 平衡转化率的计算
解题妙招2 压强平衡常数的计算
解题妙招2 压强平衡常数(Kp)的计算流程
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(
0
4
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真题溯源·考向感知
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溯源真题逻辑,感知高考考向
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命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
考情梳理--三年真题 考向梳理
核心考点
2026年
2025年
2024年
2023年
2022年
化学平衡常数及其计算
黑吉辽蒙卷
T18,2分
黑吉辽蒙卷
T18,2分
黑吉辽卷T10,
3分;
辽宁卷
T18,2分
转化率及其计算
黑吉辽蒙卷
T14,3分
黑吉辽蒙卷
T18,4分
辽宁卷T16,3分
考向解读--洞悉趋势 精准预判
►命题解码:
1.从考查题型和内容上看,考查内容主要有以下三个方面:(1)化学平衡常数(Kc、Kp)的概念、表达式书写及物理意义;(2)利用平衡常数进行转化率、平衡浓度、平衡分压等定量计算;(3)温度变化对平衡常数的影响及平衡常数与反应自发性的关系。此外,压强平衡常数(Kp)、浓度商与平衡常数的比较判断平衡移动方向等也常作为考查延伸点。
2.从命题思路上看,选择题和非选择题均有呈现。选择题侧重考查平衡常数表达式的正误判断、K值变化与温度的关系;非选择题(通常为原理综合题中的某一设问,分值为3~6分)侧重考查运用平衡常数进行转化率、平衡分压等定量计算。试题常以表格数据、平衡组成信息、工业生产流程为背景,考查学生数据处理与定量计算能力。从命题趋势来看,2027年将更注重Kp的计算及平衡常数与速率常数、热力学数据的综合运用。
►复习目标:
1.理解化学平衡常数的概念与物理意义,掌握平衡常数表达式的书写规则(注意固体、纯液体的处理)。
2.掌握利用平衡常数进行转化率、平衡浓度、平衡分压等定量计算的方法,能熟练运用“三段式”(起始—变化—平衡)进行相关计算。
3.理解温度变化对平衡常数的影响规律(放热反应升温K减小,吸热反应升温K增大),能运用K的变化判断反应的热效应。
4.掌握压强平衡常数Kp的概念与计算方法,能用平衡分压代替平衡浓度进行相关计算。
5.能运用浓度商Qc与平衡常数K的比较判断化学反应进行的方向,具备从表格数据、平衡组成信息中提取有效数据进行定量分析的能力。
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架,构建系统思维
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 化学平衡常数及计算
知●识●解●构
知识点1 化学平衡常数
1. 概念:在一定温度下,达到平衡的 中,其化学平衡常数用生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值表示。
2. 表达式:对于可逆反应mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g)+qD(g),在一定温度下达到化学平衡时,K=。
【特别提醒】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。
3. 意义:
(1) K值越大,反应进行的程度越大,反应物的 越大。当K>105时,该反应可视为 ;当K<10-5时,该反应 。
(2) K值的大小只能预示某种 向某方向进行的最大限度,但不能预示反应达到平衡所需要的时间。
4. 化学平衡常数与化学方程式的关系
化学方程式
平衡常数
方程式之间的关系
K之间的关系
①C(s)+H2O(g)⥫⥬CO(g)+H2(g)
K1
反应①和反应②互为逆反应
K2=(倒数)
②CO(g)+H2(g)⥫⥬C(s)+H2O(g)
K2
③nC(s)+nH2O(g)⥫⥬nCO(g)+nH2(g)
K3
反应③的化学计量数是
反应①的n倍
K3=K(n次幂)
④C(s)+H2O(g)+H2(g)⥫⥬CH3OH(g)
K4
反应①+反应⑤可得反应④
K4=K1·K5(相乘)
⑤CO(g)+2H2(g)⥫⥬CH3OH(g)
K5
反应④-反应①可得反应⑤
K5=(相除)
知识点2 化学平衡常数的影响因素和应用
1. 平衡常数的影响因素
一个可逆反应的K仅受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。
(1) 温度与化学平衡常数的关系:
温度变化
反应焓变ΔH
平衡常数K
升高
>0
<0
降低
>0
<0
(2) 温度对化学平衡的影响是通过改变化学平衡常数实现的。 使吸热反应的平衡常数K增大,平衡向吸热反应方向移动; 使放热反应的平衡常数K增大,平衡向放热反应方向移动。
【特别提醒】其他条件不变,将温度升高至T′(T′>T)。若正反应ΔH > 0,则T′下反应的平衡常数K′>K。由于各物质浓度均未改变,故此时Q=K<K′,则平衡正移。
2. 平衡常数的应用
(1) 利用化学平衡常数K判断 的热效应:
若温度升高,K增大,则正反应为吸(填“吸”或“放”,下同)热反应;若温度升高,K减小,则正反应为放热反应。
(2) 判断反应是否达到平衡状态或平衡移动的方向:
Q
考●向●破●译
考向1 考查平衡常数的表达式
例1 (2026·黑龙江吉林·一模)将气体加入某容积可变的密闭容器中,发生反应:,保持一定温度,改变压强分别达到平衡时,测得不同压强下气体A的物质的量浓度如表所示
压强p/Pa
0.04
0.10
0.20
0.40
0.50
下列说法一定正确的是
A.时A的平衡转化率大于时的平衡转化率
B.保持一定温度,增大压强,平衡不移动
C.当压强为时,若再向体系中加入,重新达到平衡时,体系中气体总物质的量为
D.当压强为时,此反应的平衡常数表达式为
【变式1·变载体】(2026·辽宁·模拟)制备羰基硫的反应: 。下列说法正确的是
A.已知该反应在高温条件下能自发进行,则
B.该反应的平衡常数
C.反应的(表示键能,相关物质的结构式分别为O=C=O、H-S-H、S=C=O、H-O-H)
D.高温或使用催化剂均可提高的平衡转化率
【变式2】【新情境】(2026·内蒙古·一模)T℃下在某容积可变的密闭容器中加入2 mol X气体,发生反应,改变压强分别达到平衡时,测得不同压强下X的物质的量浓度如下表。下列说法正确的是
压强
0.20
0.40
1.00
2.00
5.00
A.
B.时,气体X的平衡转化率大于时的平衡转化率
C.保持,再加入2 mol X,重新达平衡时,体系中气体总物质的量为4 mol
D.时,该反应的平衡常数表达式为
考向2 考查平衡常数及其影响因素
例2(2026·辽宁抚顺·模拟预测)甲烷溴化反应是甲烷制备丙烯的基础反应。在密闭容器中通入、,500℃下,分别在有和无条件下发生反应①②③。、的物质的量随时间的变化如图所示。
①
②
③
下列说法错误的是
A.有条件下,能增大反应①的化学平衡常数
B.催化时,生成的选择性增大
C.8~14 s,有、无时,的生成速率
D.增大平衡体系的压强,体系中增大
【变式1·变载体】(2026·吉林白山·模拟预测)马来酸,富马酸和苹果酸在水热条件下存在如下相互转化过程。190℃时,相关物质的物质的量分数随时间变化如图所示。6.5h后,苹果酸的物质的量分数不再随时间变化。下列说法错误的是
A.190℃时的平衡常数:K(反应①)>K(反应②)>K(反应③)
B.马来酸的一级电离常数小于富马酸的一级电离常数,马来酸的二级电离常数大于富马酸的二级电离常数
C.平均反应速率:v(马来酸)=v(富马酸)+v(苹果酸)
D.1.25h后,转化过程以反应③为主
【变式2】【新情境】(2026·吉林·模拟预测)在1 L恒容密闭容器中充入适量的和,发生反应: 。平衡体系中,,与、关系如图所示。下列说法错误的是
A. B.代表,代表
C.平衡常数: D.a点时平衡转化率为
【变式3】【新考法】(2026·黑龙江绥化·二模)将SO2和O2通入恒容密闭容器中,一定条件下发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=akJ/mol其中SO2的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示,下列说法正确的是
A.SO2的键角小于SO3
B.达平衡时缩小容器体积,正反应速率增大,逆反应速率减小
C.P1<P2,a<0
D.X点和Y点对应的化学平衡常数K(X)<K(Y)
考点二 化学平衡常数及其计算
知●识●解●构
知识点1 一般平衡常数的计算
1. “三段式”法计算平衡常数K
mA(g)+nB(g) ⥫⥬ pC(g)+qD(g)
起始/mol a b 0 0
变化/mol mx nx px qx
平衡/mol a-mx b-nx px qx
K=(V为容器容积)
2.平衡转化率及相关公式
(1)平衡转化率
对于反应mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g)+qD(g),达到平衡时反应物A的转化率α(A)=×100%=×100%=×100%。
(2)产物的产率
产率=×100%。
(3)平衡时混合物中组分的百分含量=×100%。
知识点2 特殊平衡常数的计算
1.压强平衡常数(Kp)
(1) 以aA(g)+bB(g)⥫⥬cC(g)+dD(g)为例,Kp=[p(X):X在平衡体系中物质的量分数(或体积分数)×总压强]。
(2) 计算方法
① 根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度。
② 计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。
③ 根据分压计算公式求出各气体物质的分压,某气体的分压=气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)。
④ 根据平衡常数计算公式代入计算。
以N2和H2合成NH3反应为例,设平衡时总压为p0。
N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g)
起始/mol 1 3 0
变化/mol 0.5 1.5 1
平衡/mol 0.5 1.5 1
平衡时p(N2)=p0,p(H2)=p0,p(NH3)=p0。
Kp==。
例:利用废弃的H2S的热分解可生产H2:2H2S(g)⥫⥬2H2(g)+S2(g)。现将0.20 mol H2S(g)通入某恒压(压强p=a MPa)密闭容器中,在不同温度下测得H2S的平衡转化率如图所示。
已知:对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数。温度为T4时,该反应的平衡常数Kp= MPa(用含a的代数式表示)。
2. 速率常数与平衡常数
(1)速率常数和反应速率方程
基元反应aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g)的反应速率方程v=k·ca(A)·cb(B),其中k称为反应速率常数或速率常数,与浓度无关,但受 、催化剂、固体表面性质等因素的影响,通常反应速率常数越大,反应进行得越快。不同反应有不同的速率常数。
【特别提醒】①速率方程指数与化学方程式中的化学计量数无确定关系(基元反应的速率方程指数等于化学计量数,非基元反应的速率方程指数需要通过实验测定)。②用不同物质表示同一反应在相同条件下的反应速率时,速率常数不同,且速率常数之比等于化学计量数之比。
(2)速率常数与化学平衡常数K的关系
一定温度下,对于基元反应aA(g)+bB(g)⥫⥬gG(g)+hH(g),达到平衡状态时,v正=k正·ca(A)·cb(B),v逆=k逆·cg(G)·ch(H)(a、b、g、h为对应的化学计量数)。
因平衡时v正=v逆,则k正·ca(A)·cb(B)=k逆·cg(G)·ch(H),==K。
3. 多重平衡的平衡常数计算
例: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恒容密闭容器中充入2 mol CO2和4 mol H2,测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示。
该催化剂在较低温度时主要选择反应Ⅰ(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)。
考●向●破●译
考向1 考查转化率的相关计算
例1 (2026·黑龙江哈尔滨·二模)丙烷氧化脱氢制丙烯的反应为 。一定条件下,在恒压密闭容器中C3H8与O2起始物质的量之比分别为2:1、1:1、1:2、1:3,平衡时C3H8的体积分数随、的变化关系如图所示。
下列说法错误的是
A.表示的曲线是II
B.与的温度大小关系为
C.M点时,O2的平衡转化率约为27.3%
D.若该反应在绝热恒容容器中达到平衡,则平衡常数K将增大
平衡转化率的计算
①在同一条件下,平衡转化率是该条件下的最大的转化率。
②产率=×100%,“产率”不一定是平衡状态下的。
③催化剂可以提高未达到平衡的产率,但是不能提高平衡转化率。
④平衡时混合物组分的百分含量=×100%。
【变式1·变载体】(2026·山东济南·模拟预测)向密闭容器中按物质的量比通入NO和混合气体,发生反应:,时随压强变化的曲线和时随温度变化的曲线如图所示。
已知:表示平衡体系中的物质的量分数。
下列说法错误的是
A.P点NO的转化率约为85.7%
B.O点a、b两线对应混合气体的平均摩尔质量不同
C.用物质的量分数x代替浓度来表示该反应的平衡常数:
D.若起始反应物,则曲线a、b对应的点均向下移动
【变式2】【新情境】(2026·辽宁沈阳·二模)CuCl2溶液中存在氯化配合反应: ,已知常温下K值依次减小,改变1.0×10-4 mol/L CuCl2溶液中Cl-的起始浓度,测得含铜元素微粒分布系数δ与Cl-平衡浓度的关系如图所示。下列说法正确的是
A.曲线c表示[CuCl]+的物种分布系数 B.Q点Cu2+转化率为43%
C.P点溶液中c(Cl-)=0.75 mol/L D.Cu2++2ClCuCl2 K≈0.77
【变式3】【新考法】(2026·辽宁沈阳·模拟预测)在一定温度下,在液态有机相中存在以下氯化络合反应:
保持温度不变,改变有机相稀溶液中的起始浓度,测得铜元素的部分微粒分布系数与平衡浓度关系如图所示。
下列说法错误的是
A.上图中未表示出的分布系数
B.当时,
C.A点的氯化络合转化率约为55%
D.室温下反应的平衡常数
考向2 考查压强平衡常数的计算
例2 (2026·内蒙古包头·一模)(沸点43℃,结构如图甲所示)可由反应制得。在总压分别为0.10MPa、0.50MPa、1.0MPa、2.0MPa下,反应达平衡时的体积分数x与温度的关系如图乙所示。已知:用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数。
下列说法错误的是
A.Ni基态原子价电子的轨道表示式:
B.晶体的类型:分子晶体
C.、100℃时压强平衡常数
D.、100℃时CO的平衡转化率
压强平衡常数(Kp)的计算流程
【变式1·变载体】(2026·辽宁沈阳·模拟预测)氮氧化物是常见的大气污染物,氧化法是处理氮氧化物的方法之一,其原理为 。在条件下,向一压强恒定为的密闭容器中按物质的量之比为通入和的混合气体,达到平衡,体系中气体的物质的量分数与时间变化关系如图所示。
(已知:气体的分压=气体的总压×气体的物质的量分数)
下列说法正确的是
A.反应在内的分压变化速率为
B.若保持容器体积不变,其他条件相同时,平衡时NO的物质的量分数可能位于图中点
C.,该反应的
D.、压强恒定为,按通入气体,平衡时图中所有点平行下移
【变式2】【新情境】(2026·内蒙古·一模拟)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂,工业上制备原理如下:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g)ΔH<0,恒容密闭容器中按不同的投料比充入SO2(g)和Cl2(g),测定某温度下体系达平衡时的Δp,结果如图。已知:Δp=p0-pt,p0=240 kPa为体系初始压强;pt为体系平衡压强。
下列说法错误的是
A.图甲能准确表示该温度下Δp随进料比变化的曲线是④
B.图甲中,该温度下产物SO2Cl2平衡时物质的量分数的最大值约为43%
C.图乙中温度关系为T3>T2>T1
D.图乙T1温度下,平衡常数Kp=0.06 -1
【变式3】【新考法】(2026·辽宁锦州·二模)甲烷化的主要反应为 。已知该反应的速率方程为、,其中和为速率常数,只考虑受温度影响。在体积相同的多个恒容密闭容器中,分别充入 和 发生反应,测得、和反应相同时间的转化率与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
A.代表与温度的关系是曲线2
B.反应的活化能
C.A点时,
D.B点时,体系的平衡压强为,则的平衡分压为
考向3 考查平衡常数的计算
例3 (2026·吉林·二模)已知在恒容密闭容器中发生反应 (方程式已配平),在210℃和220℃时A的转化率随反应时间的变化关系如图所示,设A的起始浓度为。下列说法错误的是
A.220℃时反应的平衡常数mol/L
B.从反应体系中移出部分甲醇可以提高A的转化率
C.210℃时,0~200min内A的平均反应速率为mol/(L·min)
D.a、b两点用物质B表示的瞬时反应速率:b<a
【变式1·变载体】(2026·辽宁大连·模拟预测)常温下,向AgBr悬浊液(含有足量AgBr固体)中滴加Na2S2O3溶液,发生如下反应:
① ②。相关数据如图所示,M代表Ag+或Br-;N代表或。下列说法错误的是
A.L3代表随变化关系
B.的平衡常数K为
C.常温下,
D.当时,
【变式2】【新情境】(2026·辽宁辽阳·模拟预测)向AgCl悬浊液(含足量AgCl固体)中加氨水,发生反应和 ,、与的关系如图所示,M代表或,N代表或。已知。下列说法错误的是
A.x=-3.1
B.表示随的变化关系
C.的平衡常数
D.时,
【变式3】【新考法】(2026·黑龙江哈尔滨·三模)HY是一种易溶于水的弱酸,其电离产生的可与发生配位反应,生成、、。室温下,含铝微粒的分布系数与pY的关系如下左图所示;苯-水体系中与pH的关系如下右图所示。
已知:①、、、;、、
②、
③物质在苯-水体系中的分配系数为常数
④,。
下列说法错误的是
A.曲线①代表与pY的关系
B.反应的平衡常数
C.图中交点P横坐标为9.7
D.在苯-水体系中用HY萃取,存在,若的分配系数,则上述反应的平衡常数
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
1.(2026·黑吉辽蒙卷·高考真题)恒容密闭容器中,等物质的量的和发生的总反应如下: ,达到平衡时,相关物质平衡组成随温度变化关系如图。下列说法正确的是
A.该反应的,
B.点的消耗速率大于物质的生成速率
C.点该反应的(用物质的量分数代替浓度计算)
D.点的平衡转化率为75%
2.(2024·辽宁卷)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品,时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示,后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是
A. 时,反应②正、逆反应速率相等
B. 该温度下的平衡常数:①>②
C. 平均速率(异山梨醇)
D. 反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
3.(2026·黑吉辽蒙卷·高考真题)低碳烯烃(烯)用途广泛,可由合成气()经费托反应催化直接合成。
(1)烃类产物碳链增长的部分历程如下(:催化剂,:活性碳氢物质):
按此历程,产品中低碳烯烃产率不高的原因是________________________________(答出一条即可)。
(2)合成丙烯的费托反应主要为:
①
②
③
④
则______,基于化学平衡分析,合成丙烯的条件应为______(填标号)。
A.低温高压 B.低温低压 C.高温低压 D.高温高压
(3)传统费托合成低碳烯烃收率低。我国科研工作者研发出转化率和选择性均优异的催化剂。图1中抑制副反应的最适宜催化剂为__________(填“”、“”或“”)。时,的选择性为32%,根据图2,此时低碳烯烃的最大收率为_________(写出计算式即可)。
[已知:收率转化为总烃的转化率低碳烯烃选择性、、]
(4)若费托反应只发生③和④,且反应③已快速平衡而④未平衡。恒压、初始投料、选择性为或时,转化率与温度的关系如图3所示,则_____(填“>”、“=”或“<”,下同),反应③的_______。
(5)若采取某种措施抑制生成,此时费托反应只发生②和④,、恒压、初始投料时,的转化率为50%,丙烯的选择性为90%,则_________;反应②的反应商______(用分压代替浓度计算,分压总压物质的量分数,保留两位有效数字)。
4.(2025·黑吉辽蒙卷·高考真题)乙二醇是一种重要化工原料,以合成气为原料合成乙二醇具有重要意义。
Ⅰ.直接合成法:,不同温度下平衡常数如下表所示。
温度
298K
355K
400K
平衡常数
1.0
(1)该反应的_______0(填“>”或“<”)。
(2)已知的燃烧热分别为,则上述合成反应的_______(用a、b和c表示)。
(3)实验表明,在500K时,即使压强(34MPa)很高乙二醇产率(7%)也很低,可能的原因是_______(答出1条即可)。
Ⅱ.间接合成法:用合成气和制备的DMO合成乙二醇,发生如下3个均放热的连续反应,其中MG生成乙二醇的反应为可逆反应。
(4)在2MPa、催化、固定流速条件下,发生上述反应,初始氢酯比,出口处检测到DMO的实际转化率及MG、乙二醇、乙醇的选择性随温度的变化曲线如图所示[某物质的选择性]。
①已知曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性,则曲线_______(填图中标号,下同)表示DMO的转化率,曲线_______表示MG的选择性。
②有利于提高A点DMO转化率的措施有_______(填标号)。
A.降低温度 B.增大压强
C.减小初始氢酯比 D.延长原料与催化剂的接触时间
③483K时,出口处的值为_______(精确至0.01)。
④A点反应的浓度商_______(用物质的量分数代替浓度计算,精确至0.001)。
5.(2024·辽宁·高考真题)为实现氯资源循环利用,工业上采用催化氧化法处理废气:。将和分别以不同起始流速通入反应器中,在和下反应,通过检测流出气成分绘制转化率()曲线,如下图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。
回答下列问题:
(1)_______0(填“>”或“<”);_______℃。
(2)结合以下信息,可知的燃烧热_______。
(3)下列措施可提高M点转化率的是_______(填标号)
A.增大的流速 B.将温度升高
C.增大 D.使用更高效的催化剂
(4)图中较高流速时,小于和,原因是_______。
(5)设N点的转化率为平衡转化率,则该温度下反应的平衡常数_______(用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算)
(6)负载在上的催化活性高,稳定性强,和的晶体结构均可用下图表示,二者晶胞体积近似相等,与的密度比为1.66,则的相对原子质量为_______(精确至1)。
6.(2023·辽宁·高考真题)硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
(1)我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆(CuSO4·5H2O)取精华法”。借助现代仪器分析,该制备过程中CuSO4·5H2O分解的TG曲线(热重)及DSC曲线(反映体系热量变化情况,数值已省略)如下图所示。700℃左右有两个吸热峰,则此时分解生成的氧化物有SO2、_______和_______(填化学式)。
(2)铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76%以下),副产物为亚硝基硫酸,主要反应如下:
NO2+SO2+H2O=NO+H2SO4
2NO+O2=2NO2
(ⅰ)上述过程中NO2的作用为_______。
(ⅱ)为了适应化工生产的需求,铅室法最终被接触法所代替,其主要原因是_______(答出两点即可)。
(3)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化:
SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH=-98.9kJ·mol-1
(ⅰ)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度,绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如下图所示,下列说法正确的是_______。
a.温度越高,反应速率越大
b.α=0.88的曲线代表平衡转化率
c.α越大,反应速率最大值对应温度越低
d.可根据不同下的最大速率,选择最佳生产温度
(ⅱ)为提高钒催化剂的综合性能,我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下,温度和转化率关系如下图所示,催化性能最佳的是_______(填标号)。
(ⅲ)设O2的平衡分压为p,SO2的平衡转化率为αe,用含p和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
7.(2022·辽宁·高考真题)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖,其反应为:。回答下列问题:
(1)合成氨反应在常温下_______(填“能”或“不能”)自发。
(2)_______温(填“高”或“低”,下同)有利于提高反应速率,_______温有利于提高平衡转化率,综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素,工业常采用。
针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了两种解决方案。
(3)方案一:双温-双控-双催化剂。使用双催化剂,通过光辐射产生温差(如体系温度为时,的温度为,而的温度为)。
下列说法正确的是_______。
a.氨气在“冷Ti”表面生成,有利于提高氨的平衡产率
b.在“热Fe”表面断裂,有利于提高合成氨反应速率
c.“热Fe”高于体系温度,有利于提高氨的平衡产率
d.“冷Ti”低于体系温度,有利于提高合成氨反应速率
(4)方案二:复合催化剂。
下列说法正确的是_______。
a.时,复合催化剂比单一催化剂效率更高
b.同温同压下,复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
c.温度越高,复合催化剂活性一定越高
(5)某合成氨速率方程为:,根据表中数据,_______;
实验
1
m
n
p
q
2
2m
n
p
2q
3
m
n
0.1p
10q
4
m
2n
p
2.828q
在合成氨过程中,需要不断分离出氨的原因为_______。
a.有利于平衡正向移动 b.防止催化剂中毒 c.提高正反应速率
(6)某种新型储氢材料的晶胞如图,八面体中心为M金属离子,顶点均为配体;四面体中心为硼原子,顶点均为氢原子。若其摩尔质量为,则M元素为_______(填元素符号);在该化合物中,M离子的价电子排布式为_______。
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