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热点强化19 原子守恒法在多平衡体系计算中的应用
原子守恒法解题的基本思路:
1.[2022·河北,16(2)②]工业上常用甲烷、水蒸气重整制备氢气,体系中发生如下反应。
Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
恒温恒压条件下,1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g)反应达平衡时,CH4(g)的转化率为a,CO2(g)
的物质的量为b mol,则反应Ⅰ的平衡常数Kx=______________________(写出含有a、b 的
计算式;对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),Kx=,x 为物质的量分数)。其他条件不
变,H2O(g)起始量增加到5 mol,达平衡时,a=0.90,b=0.65,平衡体系中H2(g)的物质的
量分数为________(结果保留两位有效数字)。
2.[2020·山东,18(2)]探究CH3OH 合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH 的产
率。以CO2、H2为原料合成CH3OH 涉及的主要反应如下:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH1=-49.5 kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
ΔH2=-90.4 kJ·mol-1
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3
一定条件下,向体积为V L 的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应,达
到平衡时,容器中CH3OH(g)为a mol,CO 为b mol,此时H2O(g)的浓度为_______ mol·L-
1(用含a、b、V 的代数式表示,下同),反应Ⅲ的平衡常数为__________。
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3.[2019·天津,7(5)]在1 L 真空密闭容器中加入a mol PH4I 固体,t ℃时发生如下反应:
PH4I(s)PH3(g)+HI(g) ①
4PH3(g)P4(g)+6H2(g) ②
2HI(g)H2(g)+I2(g) ③
达平衡时,体系中n(HI)=b mol,n(I2)=c mol,n(H2)=d mol,则t ℃时反应①的平衡常数
K 值为________(用字母表示)。
4.加热N2O5时,发生以下两个分解反应:①N2O5N2O3+O2,②N2O3N2O+O2,在2
L 密闭容器中充入8 mol N2O5,加热到T ℃达到化学平衡时O2为9 mol,N2O3为3.4 mol,
则在该温度下反应①的平衡常数为( )
A.8.5 B.9.6 C.10.2 D.10.7
5.二甲醚是一种清洁能源,用水煤气制取二甲醚的原理如下:
Ⅰ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
Ⅱ.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
500 K 时,在2 L 密闭容器中充入4 mol CO 和8 mol H2,4 min 达到平衡,平衡时CO 的转化
率为80%,且2c(CH3OH)=c(CH3OCH3),则:
(1)0~4 min,反应Ⅰ的v(H2)=________。
(2)反应Ⅱ中CH3OH 的转化率α=________,反应Ⅰ的平衡常数K=________。
6.在催化剂作用下,可通过甲醇与烯烃的液相反应制得2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME),体
系中同时存在如下反应:
反应 Ⅰ:
反应 Ⅱ:
反应 Ⅲ:
为研究上述反应体系的平衡关系,向某反应容器中加入1.0 mol TAME,控制温度为353 K,
测得TAME 的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0。
(1)则平衡体系中B 的物质的量为__________mol,反应Ⅰ的平衡常数Kx1=________。
(2)同温同压下,再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释,反应Ⅰ的化学平衡将
__________(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。平衡时,A 与CH3OH 物质的量
浓度之比c(A)∶c(CH3OH)=__________。
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