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第03 讲 化学平衡常数及其相关计算
目录
01
考情解码·命题预警
02 体系构建·思维可视...........................................................................................................................
03 核心突破·靶向攻坚...........................................................................................................................
考点一 化学平衡常数.......................................................................................................................
知识点1 化学平衡常数..................................................................................................................................
知识点2 化学平衡常数的应用......................................................................................................................
考向1 考查化学平衡常数的理解................................................................................................................
【思维建模】平衡常数与书写方式的关系
考向2 考查化学平衡常数的应用................................................................................................................
考点二 化学平衡的有关计算...........................................................................................................
知识点1 化学平衡计算模型——三段式.....................................................................................................
知识点2 化学平衡计算的方法和技巧........................................................................................................
考向1 考查化学平衡常数的计算.................................................................................................................
【思维建模】化学平衡移动的定性分析与定量计算
【思维建模】压强平衡常数(Kp)的计算流程
考向2 考查物质转化率的计算....................................................................................................................
【思维建模】平衡转化率技法
04 真题溯源·考向感知............................................................................................................................
1
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考点要求
考查形式
2025 年
2024 年
化学平衡常数
选择题
非选择题
安徽卷T11
安徽卷T17(3)
化学平衡的有关
计算
选择题
非选择题
安徽卷T17(4)
安徽卷T17(2)
考情分析:
1.从命
型和内容上看,高考命
以
和非
均有呈
,主要考
化学平衡常数、
化率的
算
题题
题
题
题
查
转
计
选择
选择
现
等。
平衡常数与速率常数是在化学平衡常数基
上的延伸和拓展,它是定量研究平衡移
的重要手段。
压强
础
动
各平衡常数的
用和
算是高考的
点和
点。
应
计
热
难
2.从命
思路上看,
重以化工生
背景,考
反
化率、平衡常数的
算,
平衡常数及速率常数
题
查
应转
计
侧
产为
压强
的相关
算。在
中,考
化学平衡的表达式,
合化学平衡
像、
表考
化学平衡相关
度、
化率
计
题
查
查
转
选择
结
图
图
浓
等的
算。在非
:与基本理
、工
生
相
系,通
像或表格提供信息,考
化率、
度平衡常
计
题
查转
选择
论
业
产
联
过图
浓
数、
平衡常数、速率常数等相关的判断和
算,从反
、投料比
、催化
的
、
化率等角度考
压强
计
应时间
值
剂
选择转
生
条件的
。
查
产
选择
复习目标:
1.了解化学平衡常数(K)的含
。
义
2.能利用化学平衡常数
行相关
算。
计
进
3.能正确
算化学反
的
化率
计
应
转
(α)。
2
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考点一 化学平衡常数
知识点1 化学平衡常数
1.概念
(1)条件:一定温度下一个可逆反应达到化学平衡状态时
(2)叙述: 浓度的系数次幂之积与 浓度的系数次幂之积的比值,叫化学平衡常数
(3)符号:Kc
2.表达式
(1)可逆反应:aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g)
表达式:Kc= (固体和液体不列入平衡常数表达式)
单位:
3
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(2)平衡常数与书写方式的关系
①正逆反应平衡常数的关系是:Kc 正·Kc 逆=
②化学计量数变成n 倍,平衡常数变为
倍
③反应③=反应①+反应②,则:△H3=
,K3= ·
④反应③=反应①-反应②,则:△H3=
-
,K3=
⑤反应③=a×反应①-1
b ×反应②,则:△H3=a
-1
b
,K3=
(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
v 正=k 正·ca(A)·cb(B)、v 逆=k 逆·cc(C)·cd(D)
②具体化速率方程:以具体物质表示的正逆反应速率
vA 正=k 正·ca(A)·cb(B)、vC 逆=k 逆·cc(C)·cd(D)
速率常数和平衡常数的关系:
①抽象化:平衡条件
,
=
=
①具体化:平衡条件 ,
= ×
= ×
(4)升温对k 正、k 逆的影响
①放热反应:K 值 ;k 正值 ,k 逆值 , 变化更大
②吸热反应:K 值 ;k 正值 ,k 逆值 , 变化更大
3.意义
(1)对于同类型反应,平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的 ;
(2)平衡常数的数值越 ,反应物的转化率 ,说明反应可以进行得越完全。
K 值
<10-
5
10-5~105
>105
反应程
度
4.影响因素
(1)内因:反应物的 (某一具体反应)。
(2)外因:反应体系的 ,升高温度
{放热反应:K值减小¿¿¿¿。
5.压强平衡常数Kp
4
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(1)Kp含义:在化学平衡体系中,用各气体物质的 替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数。
(2)计算技巧:
第一步,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;
第二步,计算各气体组分的 或 ;
第三步,根据分压计算公式求出各气体物质的分压,某气体的分压= ;
第四步,根据平衡常数计算公式代入计算。例如,N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),压强平衡常数表达式为Kp
=。
知识点2 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
越小
得分速记
K 值大小与反应程度的关系
K
<10-5
10-5~105
>105
反应程度
很难进行
反应可逆
反应接近完全
2.判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向
对于可逆反应:mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g),浓度商Qc=,则将浓度商和平衡常数作比较可判断可
逆反应所处的状态。
3.判断可逆反应的热效应
(1):;。
(2):;。
4.计算平衡体系中的相关量
根据相同温度下,同一反应的平衡常数不变,计算反应物或生成物的 、 、 等。
注意:计算时注意问题
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
得分速记
(1)计算平衡常数利用的是物质的平衡浓度,而不是任意时刻浓度,也不能用物质的量。
(2)固体和纯液体的浓度视为恒定常数,不出现在平衡常数表达式中。
如C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g),达到平衡后的K=。
(3)催化剂能加快化学反应速率,但对化学平衡无影响,也不会改变平衡常数的大小。
(4)一般K>105时,认为该反应基本进行完全;K<10-5时,一般认为该反应很难进行;而K 在10-5~105
5
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反应被认为是典型的可逆反应。
考向1 化学平衡常数的理解
例1(2024·安徽合肥·二模)配合物能定性可用
表示,对于配位反应:
(M 代表中心离子或原子,L 代表配体)。
的配位化合物较稳定且应用广泛,
可与
、
、
、
等配体形成使溶液呈浅紫色的
、红色的
、无色的
、黄色的
配离子。某同学按如下步骤完成实验:
已知:向
的溶液中加入KSCN 溶液生成蓝色的
配离子;
不能与
形成配离子。下
列说法不正确的是
A.为了能观察到溶液Ⅰ中
的颜色,可向该溶液中加入稀盐酸
B.向溶液Ⅲ中加入足量的KSCN 固体,溶液可能再次变为红色
C.可用NaF 和KSCN 溶液检验
溶液中是否含有
D.反应
的平衡常数
思维建模 平衡常数与书写方式的关系
化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变,则平衡常数改变;若化学方程式中各物质
的化学计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。
(1)正逆反应平衡常数的关系是:Kc 正·Kc 逆=1;
(2)化学计量数变成n 倍,平衡常数变为n 次方倍;
(3)反应③=反应①+反应②,则:△H3=△H1+△H2,K3=K1·K2;
(4)反应③=反应①-反应②,则:△H3=△H1-△H2,K3=
;
(5)反应③=a×反应①-
×反应②,则:△H3=a△H1-
△H2,K3=
;
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(6)固体和液体不列入平衡常数表达式。
【变式训练1·变载体】(2024·天津·二模)反应
可用于去除氮氧化物。
催化该反应的过程如图所示。下列说法不正确的是
A.反应过程中,
参与反应,降低了反应的焓变
B.该反应的平衡常数
C.其他条件不变时,增大
,NO 的平衡转化率增大
D.步骤Ⅲ中每消耗
,转移电子数目为
【变式训练2·变考法】(2025·浙江嘉兴·三模)已知甲烷分解反应
。其
正反应速率方程为
,逆反应速率方程为
(
和
为速率常数,只受温度影
响),1000℃达平衡时,
。下列说法不正确的是
A.为提高化学反应速率,应选择适合高温条件的催化剂
B.其他条件不变,降温再次达到平衡时,可能存在
C.恒温恒压下通入
气体,平衡正向移动,
减小
D.根据该反应可推测,合成氨工业用熟铁作衬里代替钢铁是避免高压下氢气与碳反应
【变式训练3·变题型】(2025·天津河东·二模)
可与多种配体形成多样的配离子,
在
、
混合溶液中存在以下多种反应:
I.
II.
Ⅲ.
(1)
、
与
配位存在多个竞争反应,其中有
该反应
(用
、
、
表
示)。
7
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(2)写出反应I 的平衡常数表达式
。常温下,往含
的
、
混合溶液
中加入
固体,反应的平衡常数 (填“变大”“不变”或“变小”)。
(3)关于含
的
混合溶液体系,下列说法正确的是_______
A.当溶液中
不变时,说明反应达到了平衡状态
B.
在水溶液中能水解
C.平衡体系中仅加入
,新平衡时
的转化率增大
D.当平衡体系中
时,
(
表示反应
的平衡常数)
考向2 化学平衡常数的应用
例2(2025·安徽滁州·二模)由
直接脱氢制
的反应为
。在
密闭容器中发生该反应,测得
的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示,下列说法正确的是
A.
两点平衡常数:
B.该反应在高温条件下能自发进行
C.
两点的化学反应速率:
D.减压、降温均有利于提高
的平衡转化率
【变式训练1·变载体】(2025·河南·模拟预测)二氧化碳可氧化乙烷制备乙烯,主要发生如下两个反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
向10L 的恒容密闭容器中投入2mol C2H6和3mol CO2,不同温度下,测得5min 时(反应均未达到平衡)的相
关数据如下表,下列说法错误的是
温度/K
T1
T2
T3
乙烷转化率/%
2.0
12.0
20.0
乙烯选择性/%
95.0
75.0
60.0
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注:乙烯选择性
A.反应Ⅰ的平衡常数:
B.温度升高对反应Ⅱ更有利
C.其他条件不变,容器内改为恒压,乙烷平衡转化率增大
D.T2 K 时,0~5min 内,
【变式训练2·变载体】
在KI 溶液中存在下列平衡:
。不同温度下该反应的平衡
常数如下图所示,下列说法正确的是
A.反应
的△H>0
B.在上述平衡体系中加入苯,平衡向右移动
C.25℃时,在上述平衡体系中加入少量KI 固体,平衡右移,平衡常数K 大于680
D.25℃,3 种微粒浓度均为0.01mol/L 时,反应向生成
方向进行
【变式训练3·变题型】(2025·安徽·六安一中·检测)在两个容积均为1L 密闭容器中以不同的氢碳比[n(H2):
n(CO2)]充入H2和CO2,在一定条件下发生反应:2CO2(g)+6H2(g)
C2H4(g)+4H2O(g) ΔH。CO2的平
衡转化率α(CO2)与温度的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH>0
B.氢碳比: X<0.2
C.在氢碳比为2.0 时,Q 点v(逆)小于P 点的v(逆)
D.
点温度下,反应的平衡常数为512
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考点二 化学平衡的计算
知识点1 化学平衡计算方法——三段式
1.解题模型
2.“三段式”法思维建模
“三段式”法是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时,要注意清楚条理地列出起始量、转化
量、平衡量,按题目要求进行计算,同时还要注意单位的统一。
(1)分析三个量:起始量、变化量、平衡量。
(2)明确三个关系
①对于同一反应物,起始量 变化量=平衡量。
②对于同一生成物,起始量 变化量=平衡量。
③各转化量之比等于各 的化学计量数之比。
(3)计算方法:三段式法
化学平衡计算模式:对以下反应mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g),令A、B 起始物质的量浓度分别为a
mol/L、b mol/L,达到平衡后消耗A 的物质的量浓度为mx mol/L。
mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)
起始量(mol/L) a b 0 0
变化量(mol/L) mx nx px qx
平衡量(mol/L) a-mx b-nx px qx
则有①平衡常数:K= 。
②A 的平衡浓度:c(A)= mol·L-1。
③A 的转化率:α(A)= ×100%,α(A)∶α(B)=∶=。
10
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④A 的体积分数:φ(A)= ×100%。
⑤平衡压强与起始压强之比:= 。
⑥混合气体的平均密度(混)= g·L-1。
⑦混合气体的平均摩尔质量= g·mol-1。
⑧生成物的产率:实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲,转化率越大,原料利用率越高,
产率越大。产率=×100%。
得分速记
(1)注意反应物和生成物的浓度关系:
反应物:c(平)=c(始)-c(变);生成物:c(平)=c(始)+c(变)。
(2)利用混=和=计算时要注意m 总应为气体的质量,V 应为反应容器的体积,n 总应为气体的物质的量。
(3)起始浓度、平衡浓度不一定呈现化学计量数之比,但物质之间是按化学计量数反应和生成的,故各
物质的浓度变化之比一定等于化学计量数之比,这是计算的关键。
知识点2 化学平衡计算方法和技巧
1.化学平衡常数的计算
(1)根据化学平衡常数表达式计算
(2)依据化学方程式计算平衡常数
①同一可逆反应中,K 正·K 逆= 。
②同一方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小n 倍,则新平衡常数K′与原平衡常数K 间的关系是K′=
或K′= 。
③几个可逆反应方程式相加,得总方程式,则总反应的平衡常数等于 。
④水溶液中进行的反应,必须拆成 再计算平衡常数。
2.转化率的计算
转化率(α)=×100%
3.常用的气体定律——气体状态方程:
,推导方程:PM=ρRT
条件
公式
文字叙述
同温同压
=
=
同温同容
=
=
同温同压同质量
=
=
=
4.压强平衡常数的计算技巧
(1)步骤
11
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第一步,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;
第二步,计算各气体组分的物质的量分数或体积分数;
第三步,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);
第四步,根据平衡常数计算公式代入计算。
例如,N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),压强平衡常数表达式为Kp=。
(2)计算Kp的答题模板
计算Kp的两套模板[以N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)为例]
模板1:N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)(平衡时总压为p0)
n(始) 1 mol 3 mol 0
Δn 0.5 mol 1.5 mol 1 mol
n(平) 0.5 mol 1.5 mol 1 mol
p(X) p0 p0 p0
Kp=
模板2:刚性反应器中
N2(g)+ 3H2(g)
2NH3(g)
p(始) p0 3p0 0
Δp p′ 3p′ 2p′
p(平) p0-p′ 3p0-3p′ 2p′
Kp=
5.转化率大小变化分析技巧
判断反应物转化率的变化时,不要把平衡正向移动与反应物转化率提高等同起来,要视具体情况而定。常
见有以下几种情形:
反应类型
条件的改变
反应物转化率的变化
有多种反应物的可逆
反应:mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)
恒容时只增加反
应物A 的用量
反应物A 的转化率减小,反应物B 的转化率增大
同等倍数地增大
反应物A、B 的
量
恒温恒压条件下
反应物转化率
恒温恒容
条件下
m+n>p+q
反应物A 和B 的转化率均
m+n<p+q
反应物A 和B 的转化率均
m+n=p+q
反应物A 和B 的转化率均
只有一种反应物的可
逆反应:mA(g)
nB(g)+pC(g)
增加反应物A 的
用量
恒温恒压
条件下
反应物转化率
恒温恒容
条件下
m>n+p
反应物A 的转化率
m<n+p
反应物A 的转化率
m=n+p
反应物A 的转化率
12
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考向1 化学平衡常数的计算
例1(2025·安徽蚌埠·高三开学考试)恒温恒压密闭容器中,
时加入
,发生以下两个反应:
反应
反应II:
各组分物质的量分数
随反应时间变化的曲线如图(反应速率
为速率常数)。其中
分别表示
反应I、II 的平衡常数,
分别表示反应I、II 的活化能。
下列说法不正确的是
A.该条件下
B.该条件下
C.
,生成M 和N 平均反应速率相等
D.若
增大,
不变,则
变大,
不变
思维建模 化学平衡移动的定性分析与定量计算
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【变式训练1·变考法】实验室模拟工业固氮,在压强为p MPa 的恒压容器中充入1mol
和3mol
,
反应混合物中
的物质的量分数随温度的变化曲线如图所示,其中一条是经过一定时间反应后的曲线,
另一条是平衡时的曲线。下列说法错误的是
A.曲线Ⅰ是平衡时的曲线
B.图中a 点时,
转化率
转化率
C.图中b 点时,
D.475℃时,该反应的压强平衡常数的表达式
(用平衡分压代替平衡浓度计
算,平衡分压=总压×物质的量分数)
思维建模 压强平衡常数(Kp)的计算流程
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【变式训练2·变考法】工业上常采用氟离子萃取稀土金属钍(Th)。常温下,在硝酸钍[
]溶液中滴
加NaF 溶液,溶液中含钍粒子分布系数( )与
关系如图。下列叙述错误的是
已知:①
可衡量配离子的稳定强度,络合平衡类似化学平衡,例如
;题中
。
②
。
A.曲线②代表
和
的关系
B.
的平衡常数
C.根据图像信息可推知,
D.当
时,
【变式训练3·变题型】(24-25 高三上·云南德宏·开学考试)一定温度下,在2L 的恒容密闭容器中发生反
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应
。反应过程中的部分数据如下表所示:
t/
min
n(A)/
mol
n(B)/
mol
n(C)/
mol
0
2.0
2.4
0
5
0.9
10
1.6
15
1.6
下列说法正确的是
A.该反应在10min 后才达到平衡
B.物质B 的平衡转化率为20%
C.平衡状态时,c(C)=0.6 mol·L-1
D.该温度下的平衡常数为
【变式训练4·变题型】(2025·全国·模拟预测)通过反应
,可实现对
的吸收、检测,该反应的
。不同温度下,该反应达平衡时的
与
的关系
如图所示。下列说法错误的是
A.
B.
C.
时,
D.
【变式训练5·变情境】(2025·河北·模拟预测)376.8 ℃时,反应①W(s)
X(s)+Y(s)+2Z(g)的平衡常数
Kp = 1. 0×104Pa2。该条件下,在一硬质玻璃烧瓶中加入过量 W,抽真空后,通过一支管通入M 蒸气(然后
将支管封闭)。M 蒸气初始压强为20.0kPa,发生反应②2N(g)
Z(g) +M(g),平衡时,测得烧瓶中压强为
32.5kPa。下列说法错误的是
A.平衡时p(N)= 24. 8 kPa
16
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B.反应②的平衡常数Kp的计算式为
C.增大压强,达到新平衡时Z 的浓度变小
D.降低温度,Z 的产率是否增大不能确定
【变式训练6·变情境】(2025·广东·二模)一定温度下,向恒容密闭容器中投入等物质的量的P 和Q 发生
反应:①P(g)+Q(g)= M(g);②M(g)
N(g)。部分物质的浓度随时间的变化如图所示,t2后达到平衡状
态。下列说法正确的是
A.X 为(M)随t 的变化曲线
B.反应的活化能:①>②
C.0~
内,
(N)=
mol/(L·s)
D.该条件下,反应②的平衡常数
【变式训练7·变考法】在保持
、
条件下,向密闭容器中充入
气体,存在如下反应:
。该反应的正、逆反应速率与
、
的分压关系为:
,
(
、
分别是正、逆反应的速率常数)。
与
的关系
如图所示。结合图像,下列说法正确的是
A.直线
表示
B.当
时,说明反应达到平衡状态
C.
时,该反应的压强平衡常数
D.
、
时,
的平衡转化率为
考向2 物质转化率、产率的计算
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例2(2025·安徽·三模)固体
放入真空恒容密闭容器中,加热至一定温度后恒温,发生下列反应
反应①:
反应②:
已知:
键和
键的键能分别为
、
(a、b、c 均大于零)。平衡时,测得总压为
5.0kPa,其中
的分压为0.5kPa.则下列说法不正确的是
A.反应②,反应物的总能量低于生成物的总能量
B.平衡时HI 的分解率为
C.断开
键所需能量约为
D.若开始放入固体
的量增大一倍,达到新平衡时总压增大一倍
思维建模 平衡转化率技法
[注意]
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=实际产量
理论产量×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=平衡量
平衡时各物质的总量×100%。
【变式训练1·变考法】(2025·安徽六安·模拟)
催化加氢制甲醇,在减少
排放的同时实现了
的资源化,该反应可表示为:
。保持起始反应物
,
时
随压强变化的曲线和p=
时
随温度变化的曲线如图。
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已知:
表示平衡体系中甲醇的物质的量分数。下列说法正确的是
A.由图可知,随压强增大,平衡常数K 增大
B.曲线b 为250℃时等温过程曲线
C.当
时,达平衡后
D.当
时,
的平衡转化率约为
【变式训练2·变载体】(2024·安徽阜阳·模拟)反应物(S)转化为产物(P 或P·Z)的能量与反应进程的关系如
下图所示,“·”表示反应物或生成物吸附在催化剂表面。
下列有关四种不同反应进程的说法正确的是
A.进程Ⅰ,升高温度,正反应速率增大比逆反应速率增大明显
B.进程Ⅰ、Ⅱ生成等量的P,产生能量相同
C.反应进程中催化效率:Ⅲ>Ⅱ
D.平衡时S 的转化率:Ⅱ>Ⅰ
【变式训练3·变考法】(2024·安徽安庆·三模)利用
催化加氢合成乙烯可实现
的综合利用。反应
方程式为
,在一定压强下,按
投料反
应。平衡时四种组分的物质的量分数x 随温度T 的变化如图所示。下列有关说法错误的是
A.该反应为放热反应
B.A 点时
C.曲线a、b 分别表示
、
D.同一温度下
与
的转化率始终相等
【变式训练4·变载体】(2025·河北衡水·开学考试)我国科学家团队攻克了温和条件下草酸二甲酯
催化加氢制乙二醇的技术难关,反应为 (COOCH3)2(g)+4H2(g)═HOCH2CH2OH(g)
+2CH3OH(g) △H。如图所示,在恒容密闭容器中,反应温度为 T1时,
和c(H2)随时间
(t)的变化关系分别为曲线Ⅰ和曲线Ⅱ;反应温度为 T2时,c(H2)随时间(t)的变化关系为曲线Ⅲ。下列说法
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正确的是
A.a、b 两点对应时刻,消耗草酸二甲酯的速率:v(a)=v(b)
B.
,且该反应中反应物的总能量小于生成物的总能量
C.T2时,H2的平衡转化率为62.5%
D.其他条件相同,在T1下,起始时向该容器中充入一定量的氮气,则反应达到平衡时
【变式训练5·变考法】(2024 高三下·全国·专题练习)工业废气硫化氢(H2S)具有高腐蚀性和毒性,需要回
收处理并加以利用。
已知下列反应的热化学方程式:
Ⅰ、2H2S(g)
2H2(g)+S2(g) ΔH1
Ⅱ、CH4(g)+S2(g)
CS2(g)+2H2O(g) ΔH2=+64kJ·mol−1
Ⅲ、2H2S(g)+CH4(g)
CS2(g)+4H2(g) ΔH3=+234kJ·mol−1
若在1470K、100kPa 反应条件下,将
的混合气进行H2S 热分解反应。平衡时混合气中H2S 与
H2的分压(即组分的物质的量分数×总压)相等,H2S 平衡转化率为 ,平衡常数Kp= kPa。
1.(2025·安徽卷节选)甲烷和二氧化碳重整是制取合成气(
和
)的重要方法,主要反应有:
③
④
⑤
(1)恒温恒容条件下,可提高
转化率的措施有 (填标号)。
a.增加原料中
的量 b.增加原料中
的量 c.通入
气
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(2)恒温恒压密闭容器中,投入不同物质的量之比的
/
/
混合气,投料组成与
和
的平
衡转化率之间的关系如下图。
i.投料组成中
含量下降,平衡体系中
的值将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
ii.若平衡时
的分压为
,根据a、b 两点计算反应⑤的平衡常数
(用含p 的代数
式表示,
是用分压代替浓度计算的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
2.(2024·安徽卷节选)乙烯是一种用途广泛的有机化工原料。由乙烷制乙烯的研究备受关注。回答下列
问题:
【乙烷制乙烯】
(1)
氧化脱氢反应:
计算:
(2)
直接脱氢反应为
,
的平衡转化率与温度和压强的关系如图
所示,则
0(填“>”“<”或“=”)。结合下图。下列条件中,达到平衡时转化率最接近
的是
(填标号)。
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a.
b.
c.
(3)一定温度和压强下、反应i
反应ⅱ
(
远大于
)(
是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计算的平
衡常数)
①仅发生反应i 时,
的平衡转化率为
,计算
。
②同时发生反应i 和ⅱ时。与仅发生反应i 相比,
的平衡产率 (填“增大”“减小”或“不
变”)。
3.(2025·湖南卷) (4)一定温度下,CO、C2H4和H2(体积比为x:2:1)按一定流速进入装有催化剂的恒
容反应器(入口压强为100kPa)发生反应i 和ii.有
存在时,反应ii 的反应进程如图1 所示。随着x 的增
加,C2H4的转化率和产物的选择性(选择性
)如图2 所示。
①根据图1,写出生成C4H10的决速步反应式_______;C4H10的选择性大于C4H8的原因是_______。
②结合图2,当x≥2 时,混合气体以较低的流速经过恒容反应器时,反应近似达到平衡,随着x 的增大,
C2H4的转化率减小的原因是_______;当x=2 时,该温度下反应ii 的Kp=_________(kPa)-2 (保留两位小
数)。
4.(2025•河北卷)(2)煤化工路线中,利用合成气直接合成乙二醇,原子利用率可达100%,具有广阔的
发展前景。反应如下:2CO(g)+3H2(g)
HOCH2CH2OH(g) ΔH。按化学计量比进料,固定平衡转化
率
,探究温度与压强的关系。
分别为0.4、0.5 和0.6 时,温度与压强的关系如图:
①代表
的曲线为 (填“L1”“ L2”或“L3”);原因是 。
ΔH
②
0(填“>”“<”或“=”)。
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③已知:反应
,
,x 为组分的物质的量分数。M、N 两
点对应的体系,
(填“>”“<”或“=”),D 点对应体系的Kx 的值为 。
④已知:反应
,
,p 为组分的分压。调整进料比为
n(CO):n(H2)=m:3,系统压强维持p0MPa,使
,此时Kp= MPa -4(用含有m 和p0的代
数式表示)。
5.(2025•河南卷)CaCO3的热分解与NixPy催化的CH4重整结合,可生产高纯度合成气(H2+CO),实现碳资
源的二次利用。主要反应如下:
反应Ⅰ:CaCO3(s)
CaO(s)+CO2(g) ΔH1=+178kJ·mol−1
反应Ⅱ:CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g) ΔH2=+247kJ·mol−1
反应Ⅲ:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH3=+41kJ·mol−1
(5)在温度分别为T1、T2和T3下,CH4的平衡转化率与压强的关系如图2 所示,反应温度最高的是
(填“T1”“ T2”或“T3”),原因是 。
(6)一定温度、100kPa 下,向体系中加入1.0 molCaCO3和1.0 molCH4,假设此条件下其他副反应可忽
略,恒压反应至平衡时,体系中CaCO3转化率为80%,CH4转化率为60%,CO 物质的量为1.3 mol,反应
Ⅲ的平衡常数Kp= (保留小数点后一位),此时原位CO2利用率为 。
已知:原位CO2利用率
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