文档内容
专项提能特训 13 多平衡体系的综合分析
1．相同温度下，分别在起始体积均为 1 L 的两个密闭容器中发生反应：X(g)＋
2
3Y(g)2XY (g) ΔH＝－a kJ·mol－1，实验测得反应的有关数据如下表。
2 3
起始物质的量/mol 达到平衡过
达到平衡所
容器 反应条件 程中的能量
X Y XY 用时间/min
2 2 3
变化
放热0.1a
① 恒容 1 3 0 10
kJ
② 恒压 1 3 0 t 放热b kJ
下列叙述正确的是( )
A．对于上述反应，①②中反应的平衡常数K的数值不同
B．①中：从开始至10 min内的平均反应速率v(X )＝0.1 mol·L－1·min－1
2
C．②中：X 的平衡转化率小于10%
2
D．b>0.1a
答案 D
解析 ①②中反应温度相同，平衡常数K的数值相同，A项错误；①中反应放热0.1a kJ，
说明10 min内X 反应了0.1 mol，物质的量浓度改变量为0.1 mol·L－1，所以其平均速率为
2
v(X )＝0.01 mol·L－1·min－1，B项错误；据容器①中数据，可算出X 的平衡转化率为10%，
2 2
容器②是恒温恒压，容器①是恒温恒容，容器②相当于在容器①的基础上加压，平衡右移，
所以X 的转化率大于10%，容器②放出的热量比容器①多，C项错误、D项正确。
2
2．甲烷分解体系中几种气体的平衡分压(p，单位为Pa)与温度(t，单位为℃)的关系如图所示。
(1)t ℃时，向V L恒容密闭容器中充入 0.12 mol CH ，只发生反应2CH(g)C H(g)＋
1 4 4 2 4
2H(g)，达到平衡时，测得p(C H)＝p(CH)。CH 的平衡转化率为________。在上述平衡状
2 2 4 4 4
态某一时刻，改变温度至t ℃，CH 以0.01 mol·L－1·s－1的平均速率增多，则t________(填
2 4 1
“>”“＝”或“<”)t。
2
(2)在图中，t ℃时，化学反应 2CH(g)C H(g)＋3H(g)的压强平衡常数 K ＝
3 4 2 2 2 p
________Pa2。答案 (1)66.7% > (2)104.7
解析 (1)设平衡时甲烷转化x mol，根据三段式法有：
2CH(g)C H(g)＋2H(g)
4 2 4 2
起始量/mol 0.12 0 0
变化量/mol x x
平衡量/mol 0.12－x x
结合题意知0.12－x＝，解得x＝0.08，故CH 的平衡转化率为×100%≈66.7%。根据题图知
4
2CH(g)C H(g)＋2H(g)为吸热反应，改变温度，甲烷的浓度增大，即平衡左移，则温度
4 2 4 2
降低，t>t 。(2)将气体的平衡浓度换为平衡分压，可知t℃时，该反应的压强平衡常数K ＝
1 2 3 p
＝ Pa2＝104.7 Pa2。
3．有效除去大气中的SO 和氮氧化物，是打赢蓝天保卫战的重中之重。某温度下，NO 气
2 2 5
体在一体积固定的容器中发生如下反应：2NO(g)===4NO (g)＋O(g)(慢反应) ΔH＜
2 5 2 2
0,2NO(g)NO(g)(快反应) ΔH＜0，体系的总压强p 和p(O )随时间的变化如图所示：
2 2 4 总 2
(1)图中表示O 压强变化的曲线是___________________________(填“甲”或“乙”)。
2
(2)已知NO 分解的反应速率 v＝0.12p(N O) kPa·h－1，t＝10 h时，p(N O)＝__________
2 5 2 5 2 5
kPa，
v＝________kPa·h－1(结果保留两位小数，下同)。
(3)该温度下2NO (g)NO (g)反应的平衡常数K ＝____________kPa－1(K 为以分压表示的
2 2 4 p p
平衡常数)。
答案 (1)乙 (2)28.20 3.38 (3)0.05
解析 (1)根据反应分析，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(O )＝12.8 kPa ，由2NO(g)===4NO (g)＋O(g)分析，反应的五氧化二氮的
2 2 5 2 2
分压为25.6 kPa ，起始压强为53.8 kPa，所以10 h时p(N O)＝(53.8－25.6)kPa ＝28.20 kPa
2 5
，NO 分解的反应速率v＝0.12p(N O) kPa·h－1＝0.12×28.20 kPa·h－1≈3.38 kPa·h－1。
2 5 2 5
(3)N O 完全分解时，p(NO )＝53.8 kPa×2＝107.6 kPa，p(O )＝＝26.9 kPa。
2 5 2 2
由题可得： 2NO (g) NO (g)
2 2 4
起始分压/kPa 107.6 0
改变分压/kPa 2x x
平衡分压/kPa 107.6－2x x有107.6－2x＋x＋26.9＝94.7 kPa，解得x＝39.8 kPa，平衡常数K ＝ kPa－1≈0.05 kPa－1。
p
4．[2019·天津，7(5)]在1 L真空密闭容器中加入a mol PH I固体，t ℃时发生如下反应：
4
PH I(s)PH (g)＋HI(g) ①
4 3
4PH (g)P(g)＋6H(g) ②
3 4 2
2HI(g)H(g)＋I(g) ③
2 2
达平衡时，体系中n(HI)＝b mol，n(I)＝c mol，n(H )＝d mol，则t ℃时反应①的平衡常数
2 2
K值为________(用字母表示)。
答案 (b＋)b
解析 反应①生成的n(HI)＝体系中n(HI)＋2×体系中n(I)＝(b＋2c) mol，反应②中生成的
2
n(H )＝体系中n(H )－反应③中生成的n(H )＝(d－c) mol，体系中n(PH )＝反应①生成的
2 2 2 3
n(PH )－反应②中转化的n(PH )＝[b＋2c－(d－c)] mol＝(b＋) mol，反应①的平衡常数K＝
3 3
c(PH )·c(HI)＝(b＋)b。
3
5．氨催化氧化时会发生如下两个竞争反应Ⅰ、Ⅱ。
4NH (g)＋5O(g)4NO(g)＋6HO(g) ΔH<0 Ⅰ
3 2 2
4NH (g)＋3O(g)2N(g)＋6HO(g) ΔH<0 Ⅱ
3 2 2 2
为分析某催化剂对该反应的选择性，在1 L密闭容器中充入1 mol NH 和2 mol O ，测得有
3 2
关物质的物质的量与温度的关系如图所示。
(1)该催化剂在低温时选择反应________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(2)520 ℃时，4NH (g)＋3O(g)2N(g)＋6HO(g)的平衡常数K＝________(不要求得出计
3 2 2 2
算结果，只需列出数字计算式)。
(3)C点比B点所产生的NO的物质的量少的主要原因是____________________________。
答案 (1)Ⅱ (2)
(3)该反应为放热反应，当温度升高，平衡向左(逆反应方向)移动
解析 (1)由图示可知低温时，容器中主要产物为N，则该催化剂在低温时选择反应Ⅱ。
2
(2)两个反应同时进行
反应Ⅰ 4NH (g)＋5O(g)4NO(g)＋6HO(g)
3 2 2
变化物质的量浓度/(mol·L－1) 0.2 0.25 0.2 0.3
反应Ⅱ 4NH (g)＋3O(g)2N(g)＋6HO(g)
3 2 2 2
变化物质的量浓度/mol·L－1 0.4 0.3 0.2 0.6
平衡物质的量浓度/mol·L－10.4 1.45 0.2 0.9故520 ℃时4NH (g)＋3O(g)2N(g)＋6HO(g)的平衡常数K＝。
3 2 2 2
6．容积均为1 L的甲、乙两个容器，其中甲为绝热容器，乙为恒温容器。相同温度下，分
别充入0.2 mol的NO ，发生反应：2NO (g)NO(g) ΔH<0，甲中NO 的相关量随时间变
2 2 2 4 2
化如下图所示。
(1)0～3 s内，甲容器中NO 的反应速率增大的原因是_____________________________。
2
(2)甲达平衡时，温度若为T ℃，此温度下的平衡常数K＝________。
(3)平衡时，K ________(填“>”“<”或“＝”，下同)K ，p ________p 。
甲 乙 甲 乙
答案 (1)0～3 s内温度升高对速率的影响大于浓度降低的影响 (2)225 (3)< >
解析 (1)该反应为放热反应，故0～3 s内温度升高对速率的影响大于浓度降低的影响，导
致反应速率增大。(2)到达平衡时，c(NO )＝0.02 mol·L－1，c(N O)＝0.09 mol·L－1，K＝＝
2 2 4
225。(3)甲为绝热容器，乙为恒温容器，该反应为放热反应，则到达平衡时甲的温度高于乙，
故K p 。
甲 乙 甲 乙
