平衡體系中的有關(guān)計(jì)算1.轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率的計(jì)算公式反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率=反應(yīng)物的變化量反應(yīng)物的起始量生成物的產(chǎn)率=生成物的實(shí)際產(chǎn)量生成物的理論產(chǎn)量2.分壓與壓強(qiáng)平衡常數(shù)對(duì)于可逆反應(yīng)：aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)，在一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，若用p(A)、p(B)、p(C)、p(D)分別表示A、B、C、D各氣體的分壓，用Kp表示壓強(qiáng)平衡常數(shù)，則有：(1)p(C)=平衡時(shí)的總壓×物質(zhì)C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。(2)Kp=pc3.相關(guān)反應(yīng)平衡常數(shù)的相互計(jì)算(1)同一可逆反應(yīng)中，K正·K逆=1。(2)同一化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小n倍，則新平衡常數(shù)K'與原平衡常數(shù)K間的關(guān)系是K'=Kn或K'=nK(3)幾個(gè)可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式相加得總化學(xué)方程式，則總化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)等于各分步反應(yīng)平衡常數(shù)之積。4.速率方程、速率常數(shù)及應(yīng)用對(duì)于基元反應(yīng)：aA(g)+bB(g)dD(g)+eE(g)(1)速率方程v正=k正·ca(A)·cb(B)；v逆=k逆·cd(D)·ce(E)。(2)速率常數(shù)(k)是一個(gè)與溫度有關(guān)，而與濃度、壓強(qiáng)無(wú)關(guān)的量。(3)基元反應(yīng)的平衡常數(shù)K=k正5.多平衡體系中有關(guān)平衡常數(shù)的計(jì)算技巧(1)有關(guān)多平衡體系平衡常數(shù)的計(jì)算，如何確定多個(gè)反應(yīng)相關(guān)聯(lián)物質(zhì)在平衡時(shí)量的多少是解題的關(guān)鍵點(diǎn)。若用常規(guī)的三段式計(jì)算，對(duì)反應(yīng)過程分析要求高，容易出錯(cuò)。但無(wú)論多少個(gè)反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行的程度如何，反應(yīng)前后的原子總數(shù)是不變的，因而解答這類問題可用原子守恒法，可規(guī)避對(duì)反應(yīng)過程的分析。(2)原子守恒法解題基本思路類型1連續(xù)型多反應(yīng)體系連續(xù)平衡是指兩個(gè)可逆反應(yīng)有關(guān)聯(lián)，第一個(gè)反應(yīng)的某一生成物是第二個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物。解題時(shí)要注意如果該物質(zhì)是第一個(gè)反應(yīng)的生成物，第二個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物，則在第一個(gè)反應(yīng)中，該物質(zhì)的初始量為0，它的平衡量則為第二個(gè)反應(yīng)中該物質(zhì)的初始量(計(jì)算第二個(gè)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率尤為重要)。例1[2023·河北，17(1)③]氮是自然界重要元素之一，研究氮及其化合物的性質(zhì)以及氮的循環(huán)利用對(duì)解決環(huán)境和能源問題都具有重要意義。恒溫下，將1mol空氣(N2和O2的體積分?jǐn)?shù)分別為0.78和0.21，其余為惰性組分)置于容積為VL的恒容密閉容器中，假設(shè)體系中只存在如下兩個(gè)反應(yīng)：ⅰ.N2(g)+O2(g)2NO(g)K1ΔH1ⅱ.2NO(g)+O2(g)2NO2(g)K2ΔH2=-114kJ·mol-1若上述平衡體系中c(NO2)=amol·L-1，c(NO)=bmol·L-1，則c(O2)=mol·L-1，K1=(寫出含a、b、V的計(jì)算式)。

答案0.21V-2a解析根據(jù)三段式：N2(g)+O2(g)2NO(g)起始/(mol·L-1)0.78V0.21V轉(zhuǎn)化/(mol·L-1)a+b2a+平衡/(mol·L-1)0.78V-a+b20.21V-a2NO(g)+O2(g)2NO2(g)起始/(mol·L-1)a+b0.21V-a+轉(zhuǎn)化/(mol·L-1)aa2 平衡/(mol·L-1)b0.21V-a+b2-ac(O2)=(0.21V-2a+b2)mol·L-1，K1類型2競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)(平行反應(yīng))例2CO2在Cu?ZnO催化下，同時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ，是解決溫室效應(yīng)和能源短缺的重要手段。Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1<0Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2>0保持溫度T時(shí)，在容積不變的密閉容器中，充入一定量的CO2及H2，起始及達(dá)到平衡時(shí)，容器內(nèi)各氣體物質(zhì)的量及總壓強(qiáng)如下表：CO2H2CH3OH(g)COH2O(g)總壓強(qiáng)/kPa起始/mol0.50.9000p0平衡/moln0.3p若反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ均達(dá)到平衡時(shí)，p0=1.4p，則表中n=；反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kp=kPa-2(用含p的式子表示)。

思路引導(dǎo)利用C、H、O原子守恒計(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量，再求各物質(zhì)的平衡分壓，帶入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算。答案0.275解析設(shè)平衡時(shí)CO2為xmol，H2為ymol，CO為zmol，根據(jù)：C守恒：x+n+z=0.5H守恒：2y+4n+0.3×2=0.9×2O守恒：2x+n+0.3+z=0.5×2由p0=1.4p知，0.5+0.9x+y解得：x=0.2，y=0.2，z=0.1，n=0.2。平衡后氣體總物質(zhì)的量：(0.2+0.2+0.2+0.1+0.3)mol=1.0mol。平衡后各物質(zhì)的分壓：CO2(g)：0.2pkPa，H2(g)：0.2pkPa，CH3OH(g)：0.2pkPa，H2O(g)：0.3pkPa。則反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kp=0.2p×0.3p(0.2p)3×0.2p1.[2024·安徽，17(2)(3)]乙烯是一種用途廣泛的有機(jī)化工原料。由乙烷制乙烯的研究備受關(guān)注?；卮鹣铝袉栴}：(2)C2H6直接脫氫反應(yīng)為C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g)ΔH4，C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示，則ΔH40(填“>”“<”或“=”)。結(jié)合下圖，下列條件中，達(dá)到平衡時(shí)轉(zhuǎn)化率最接近40%的是(填標(biāo)號(hào))。

a.600℃，0.6MPab.700℃，0.7MPac.800℃，0.8MPa(3)一定溫度和壓強(qiáng)下，反應(yīng)ⅰC2H6(g)C2H4(g)+H2(g)Kx1反應(yīng)ⅱC2H6(g)+H2(g)2CH4(g)Kx2(Kx2遠(yuǎn)大于Kx1)(Kx是以平衡物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)代替平衡濃度計(jì)算的平衡常數(shù))①僅發(fā)生反應(yīng)ⅰ時(shí)，C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率為25.0%，計(jì)算Kx1=。

②同時(shí)發(fā)生反應(yīng)ⅰ和ⅱ時(shí)。與僅發(fā)生反應(yīng)ⅰ相比，C2H4的平衡產(chǎn)率(填“增大”“減小”或“不變”)。

答案(2)>b(3)①115②解析(2)由圖可知，若壓強(qiáng)相同，溫度升高，C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率增大，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故ΔH4>0。(3)①若僅發(fā)生反應(yīng)ⅰ，設(shè)初始時(shí)C2H6的物質(zhì)的量為1mol，則：C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)起始量/mol100轉(zhuǎn)化量/mol0.250.250.25平衡量/mol0.750.250.25平衡時(shí)氣體總物質(zhì)的量為1.25mol，C2H6、C2H4、H2物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為x(C2H6)=0.75mol1.25mol=0.6，x(C2H4)=x(H2)=0.25mol1.25mol=0.2，則Kx1=x(C2H4)·x(H2)x(C2H6)=0.2×0.20.6=115。②只發(fā)生反應(yīng)ⅰ時(shí)，隨著反應(yīng)進(jìn)行，體系內(nèi)氣體總物質(zhì)的量增大，壓強(qiáng)增大；反應(yīng)ⅱ為反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，由題干信息知，Kx2遠(yuǎn)大于Kx1，C2H6同時(shí)發(fā)生反應(yīng)2.[2024·新課標(biāo)卷，29(3)(4)]Ni(CO)4(四羰合鎳，沸點(diǎn)43℃)可用于制備高純鎳，也是有機(jī)化合物羰基化反應(yīng)的催化劑?；卮鹣铝袉栴}：(3)在總壓分別為0.10、0.50、1.0、2.0MPa下，Ni(s)和CO(g)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，Ni(CO)4體積分?jǐn)?shù)x與溫度的關(guān)系如圖所示。反應(yīng)Ni(s)+4CO(g)=Ni(CO)4(g)的ΔH0(填“大于”或“小于”)。從熱力學(xué)角度考慮，有利于Ni(CO)4的生成(寫出兩點(diǎn))。p3、100℃時(shí)CO的平衡轉(zhuǎn)化率α=，該溫度下平衡常數(shù)Kp=(MPa)-3。

(4)對(duì)于同位素交換反應(yīng)Ni(C16O)4+C18O→Ni(C16O)3C18O+C16O，20℃時(shí)反應(yīng)物濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系為ct[Ni(C16O)4]=c0[Ni答案(3)小于低溫、高壓97.3%9000(4)ln2解析(3)由圖可知，隨著溫度升高，平衡時(shí)Ni(CO)4的體積分?jǐn)?shù)減小，說明溫度升高平衡逆向移動(dòng)，因此該反應(yīng)的ΔH<0；該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的放熱反應(yīng)，因此低溫和高壓均有利于Ni(CO)4的生成；由上述分析知，溫度相同時(shí)，增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，對(duì)應(yīng)的平衡體系中Ni(CO)4的體積分?jǐn)?shù)增大，則壓強(qiáng)：p4>p3>p2>p1，即p3對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)是1.0MPa。由題圖可知，p3、100℃條件下達(dá)到平衡時(shí)，CO和Ni(CO)4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為0.1、0.9，設(shè)初始投入的CO為4mol，反應(yīng)生成的Ni(CO)4為xmol，可得三段式：Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)起始/mol40轉(zhuǎn)化/mol4xx平衡/mol4-4xx反應(yīng)后總物質(zhì)的量為(4-3x)mol，根據(jù)阿伏加德羅定律，其他條件相同時(shí)，氣體的體積分?jǐn)?shù)即為其物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，因此有x4?3x=0.9，解得x=3637，因此達(dá)到平衡時(shí)n轉(zhuǎn)化(CO)=4×3637mol，CO的平衡轉(zhuǎn)化率α=4×3637mol4mol×100%≈97.3%；氣體的分壓=總壓強(qiáng)×該氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則該溫度下的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=p[Ni(CO)4]p4(CO)=0.9×p3(0.1×p3)4=0.9×1.0MPa(0.1×1.0MPa)4=9000(MPa)-3。(4)由題給關(guān)系式可得e-kt=ct[Ni(3.[2023·湖北，19(1)(2)(3)(4)(5)]納米碗C40H10是一種奇特的碗狀共軛體系。高溫條件下，C40H10可以由C40H20分子經(jīng)過連續(xù)5步氫抽提和閉環(huán)脫氫反應(yīng)生成。C40H20(g)C40H18(g)+H2(g)的反應(yīng)機(jī)理和能量變化如下：回答下列問題：(1)已知C40Hx中的碳?xì)滏I和碳碳鍵的鍵能分別為431.0kJ·mol-1和298.0kJ·mol-1，H—H鍵能為436.0kJ·mol-1。估算C40H20(g)C40H18(g)+H2(g)的ΔH=kJ·mol-1。

(2)圖示歷程包含個(gè)基元反應(yīng)，其中速率最慢的是第個(gè)。

(3)C40H10納米碗中五元環(huán)和六元環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)目分別為、。

(4)1200K時(shí)，假定體系內(nèi)只有反應(yīng)C40H12(g)C40H10(g)+H2(g)發(fā)生，反應(yīng)過程中壓強(qiáng)恒定為p0(即C40H12的初始?jí)簭?qiáng))，平衡轉(zhuǎn)化率為α，該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp為(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

(5)C·40H19(g)C40H18(g)+H·(g)及C·40H11(g)C40H10(g)+H·(g)反應(yīng)的lnK(K為平衡常數(shù))隨溫度倒數(shù)的關(guān)系如圖所示。已知本實(shí)驗(yàn)條件下，lnK=-ΔHRT+c(R為理想氣體常數(shù)，答案(1)+128(2)33(3)610(4)p0α2解析(1)由C40H20和C40H18的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)歷程可以看出，C40H20中斷裂了2根碳?xì)滏I，C40H18形成了1根碳碳鍵，所以C40H20(g)C40H18(g)+H2(g)的ΔH=(431×2-298-436)kJ·mol-1=+128kJ·mol-1。(2)由反應(yīng)歷程可知，包含3個(gè)基元反應(yīng)，分別為C40H20+H·C·40H19+H2，C·40H19+H2C·40H19'+H2，C·40H19'+H2C40H(3)由C40H20的結(jié)構(gòu)分析，可知其中含有1個(gè)五元環(huán)，10個(gè)六元環(huán)，每脫兩個(gè)氫形成一個(gè)五元環(huán)，則C40H10總共含有6個(gè)五元環(huán)，10個(gè)六元環(huán)。(4)設(shè)起始量為1mol，則根據(jù)信息列出三段式為C40H12(g)C40H10(g)+H2(g)起始量/mol100變化量/molααα平衡量/mol1-ααα則p(C40H12)=p0×1?α1+α，p(C40H10)=p0×α1+α，p(H2)=p0×α1+α，該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=p0×α1+α×p0題型突破練[分值：100分]1.(6分)對(duì)于反應(yīng)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH>0，反應(yīng)速率v=v正-v逆=k正p(CO2)·p(H2)-k逆p(CO)·p(H2O)，其中k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)，p為氣體的分壓(分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。(1)降低溫度，k正-k逆(填“增大”“減小”或“不變”)。

(2)在TK、101kPa下，按照n(CO2)∶n(H2)=1∶1投料，CO2轉(zhuǎn)化率為50%時(shí)，v正v逆=45，用氣體分壓表示的平衡常數(shù)K答案(1)減小(2)0.8解析(1)降低溫度，反應(yīng)逆向進(jìn)行，所以k正-k逆減小。(2)設(shè)初始n(CO2)=2mol，CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)起始/mol2200轉(zhuǎn)化/mol1111平衡/mol1111v正v逆=k正k逆×p(CO2)·p(H2)p(CO)·p(H2O)=45，其中p(CO2)=p(H2)=p(CO)=p(H2O)=14p總，即v正v逆=k正k逆=45，平衡時(shí)v正=2.(9分)某化學(xué)興趣小組模擬SO2催化氧化制備SO3，在2L剛性容器中進(jìn)行下列三組實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)如下：第1組第2組第3組溫度/℃T1T2T3投料n(SO2)/mol124投料n(O2)/mol222SO2平衡轉(zhuǎn)化率(α)/%4050α(1)T1℃時(shí)平衡常數(shù)K=(保留兩位有效數(shù)字)。

(2)若T1=T3，則α(填“>”“<”或“=”)40%，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算，寫出推理過程：

。

答案(1)0.49(2)<T3=T1時(shí)，假設(shè)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，SO2的轉(zhuǎn)化率也為40%，則轉(zhuǎn)化的c(SO2)=0.8mol·L-1。2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)起始濃度/(mol·L-1)210轉(zhuǎn)化濃度/(mol·L-1)0.80.40.8α=40%時(shí)濃度/(mol·L-1)1.20.60.8Q=c2(SO3)c2(SO解析(1)T1℃時(shí)SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為40%，則轉(zhuǎn)化的c(SO2)=0.2mol·L-1。2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)起始濃度/(mol·L-1)0.510轉(zhuǎn)化濃度/(mol·L-1)0.20.10.2平衡濃度/(mol·L-1)0.30.90.2K=c2(SO33.(15分)在5.0MPa下，將5molCO2和16molH2在Cu/ZrO2催化劑作用下進(jìn)行主反應(yīng)：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.3kJ·mol-1。該合成過程還存在一個(gè)副反應(yīng)：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41kJ·mol-1。平衡時(shí)CH3OH和CO選擇性S[S(CH3OH或CO)=CH3OH或CO的量已轉(zhuǎn)化CO2的總量(1)表示平衡時(shí)CO選擇性的曲線是(填“a”“b”或“c”)。

(2)解釋曲線c呈現(xiàn)先減小后增大變化趨勢(shì)的原因：。

(3)250℃時(shí)，測(cè)得平衡體系共有0.5molCH3OH，結(jié)合上圖計(jì)算CO2的平衡轉(zhuǎn)化率=，CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的Kp=MPa-2(列出計(jì)算式)。

(4)p、q兩點(diǎn)的主反應(yīng)的正反應(yīng)速率大小：v正(p)(填“>”“=”或“<”)v正(q)。

答案(1)b(2)250℃以前，體系以主反應(yīng)為主，溫度升高，主反應(yīng)平衡逆向移動(dòng)，CO2的轉(zhuǎn)化率降低；250℃以后，體系以副反應(yīng)為主，溫度升高，副反應(yīng)平衡正向移動(dòng)，CO2的轉(zhuǎn)化率升高(3)20%0.520解析(1)主反應(yīng)為放熱反應(yīng)，副反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升溫主反應(yīng)平衡逆向移動(dòng)，副反應(yīng)平衡正向移動(dòng)，故表示平衡時(shí)CO選擇性的曲線是b。(3)250℃時(shí)，測(cè)得平衡體系共有0.5molCH3OH，結(jié)合題圖可知，S(CH3OH)=50%，S(CH3OH)=0.5molΔn(CO2)×100%=50%，所以Δn(CO2)=1mol，COCO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)變化/mol0.51.50.50.5對(duì)于副反應(yīng)，變化的CO2為0.5mol，則CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)變化/mol0.50.50.50.5平衡時(shí)n(CO2)=(5-1)mol=4mol，n(H2)=(16-1.5-0.5)mol=14mol，n(CH3OH)=0.5mol，n(H2O)=(0.5+0.5)mol=1mol，n(CO)=0.5mol，總物質(zhì)的量為(4+14+0.5+1+0.5)mol=20mol，對(duì)于主反應(yīng)，Kp=0.520×5×120×5420×5×1420×53MPa-2。(4)根據(jù)圖像，p位于曲線a之上，q位于曲線a之下，p4.(14分)化石燃料燃燒、硫酸工業(yè)等都會(huì)釋放出大量的二氧化硫，針對(duì)二氧化硫排放量大的問題，我國(guó)已經(jīng)采取了一系列的治理措施，減少二氧化硫排放，保障環(huán)境的穩(wěn)定和持續(xù)發(fā)展。(1)硝化法是一種古老的生產(chǎn)硫酸的方法，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了二氧化硫的處理，主要反應(yīng)：NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)ΔH<0。T℃時(shí)，向1L密閉容器中加入等物質(zhì)的量的NO2和SO2，達(dá)到平衡時(shí)NO和NO2的濃度之比為3∶1，該溫度下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為，溫度升高，平衡常數(shù)(填“增大”“減小”或“不變”)。保持溫度不變，向1L密閉容器中同時(shí)充入NO2、SO2、SO3、NO各1mol，則v正(填“>”“<”或“=”)v逆，達(dá)到平衡時(shí)二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為。(2)模仿工業(yè)上用反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)得到硫酸，除去工業(yè)廢氣中的SO2?，F(xiàn)在一容積固定為1L的密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng)，測(cè)得如下數(shù)據(jù)：實(shí)驗(yàn)組溫度/℃起始量/mol平衡量/mol達(dá)平衡所需時(shí)間/minSO2O2SO31550210.510265010.50.44①分析第1組和第2組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得出有關(guān)反應(yīng)速率的結(jié)論是。

②已知，反應(yīng)中v正=k1c2(SO2)·c(O2)，v逆=k2c2(SO3)，k1、k2為速率常數(shù)。若實(shí)驗(yàn)組2，1min時(shí)n(SO3)=0.2mol，則k1k2=，v答案(1)9減小>50%(2)①溫度升高，反應(yīng)速率增大②1.489.472解析(1)設(shè)加入二氧化氮和二氧化硫的量都為1mol，容器體積為1L，則濃度都為1mol·L-1，設(shè)反應(yīng)消耗了NO2(g)的濃度為xmol·L-1，列出三段式：NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)初始/(mol·L-1)1100轉(zhuǎn)化/(mol·L-1)xx xx平衡/(mol·L-1)1-x1-xxx達(dá)到平衡時(shí)NO和NO2的濃度之比為3∶1，即x1?x=31，解得x=0.75，平衡常數(shù)K=0.75×0.750.25×0.25=9，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡常數(shù)減小；保持溫度不變，則化學(xué)平衡常數(shù)不變，Q=1×11×1=1<K，故平衡正向移動(dòng)，vNO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)初始/(mol·L-1)1111轉(zhuǎn)化/(mol·L-1)yyyy平衡/(mol·L-1)1-y1-y1+y1+y則K=(1+y)×(1+y)(1?y)×(1?y(2)②實(shí)驗(yàn)組2，列三段式：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)起始/mol10.50轉(zhuǎn)化/mol0.40.20.4平衡/mol0.60.30.4體積為1L，平衡濃度分別為c(SO2)=0.6mol·L-1、c(O2)=0.3mol·L-1、c(SO3)=0.4mol·L-1，平衡時(shí)v正=k1c2(SO2)·c(O2)=v逆=k2c2(SO3)則k1k2=c2(SO3)c22SO2(g)+O2(g)2SO3(g)起始/mol10.50轉(zhuǎn)化/mol0.20.10.21min時(shí)/mol0.80.40.2v正v逆=k1c2(S5.(18分)合成氨原料氣高純氫可以由天然氣、水蒸氣催化重整制取，所涉及的主要反應(yīng)如下：相關(guān)反應(yīng)ΔH物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)平衡常數(shù)反應(yīng)ⅰCH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH1=+206kJ·mol-1Kx1反應(yīng)ⅱCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41kJ·mol-1Kx2反應(yīng)ⅲCH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)ΔH3=+165kJ·mol-1Kx3已知：反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)平衡常數(shù)Kx=xc(C)·xd(D)xa(A)·(1)相同條件下，隨著反應(yīng)溫度的升高，化學(xué)平衡常數(shù)Kx1、Kx3的比值(Kx1Kx3)(填“增大”“減小”或“(2)T℃時(shí)，向2L恒容密閉容器中充入1molCH4和2molH2O(g)，發(fā)生上述反應(yīng)ⅰ和ⅲ。測(cè)得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，容器中n(CH4)=0.4mol，n(H2)=2mol。①T℃時(shí)，反應(yīng)中H2O的平衡轉(zhuǎn)化率為。

②T℃時(shí)，反應(yīng)ⅰ的平衡常數(shù)Kx1=(列出表達(dá)式，無(wú)需化簡(jiǎn))。

③若將容器的體積壓縮為1L，甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率(填“增大”“減小”或“不變”，下同)，反應(yīng)ⅲ的逆反應(yīng)速率。

答案(1)增大根據(jù)蓋斯定律可知反應(yīng)ⅰ-反應(yīng)?？傻茫篊O2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，該反應(yīng)ΔH=+41kJ·mol-1，溫度升高，平衡正向移動(dòng)，該反應(yīng)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)平衡常數(shù)Kx=Kx1Kx3增大(2)①40%②解析(2)①根據(jù)H原子守恒，平衡時(shí)H2O的物質(zhì)的量為4+2×2?0.4×4?2×22mol=1.2mol，H2O的平衡轉(zhuǎn)化率為2?1.22×100%=40%。②設(shè)平衡時(shí)反應(yīng)ⅰ消耗xmol甲烷，反應(yīng)ⅲ消耗yCH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)變化/molxxx3xCH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)變化/moly2yy4y由題意得：x+y=1-0.4=0.6，3x+4y=2，解得：x=0.4，y=0.2；則平衡時(shí)n(CH4)=0.4mol，n(H2)=2mol，n(CO)=0.4mol，n(CO2)=0.2mol，n(H2O)=1.2mol，n(總)=4.2mol，反應(yīng)ⅰ的平衡常數(shù)Kx1=24.23×0.44.20.44.26.(15分)CO2催化加氫可合成乙烯，反應(yīng)為2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)ΔH<0，在恒壓密閉容器中，起始充入2molCO2(g)和6molH2(g)發(fā)生反應(yīng)，不同溫度下達(dá)到平衡時(shí)各組分的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化如圖所示。(1)下列說法正確的是(填字母)。

A.b點(diǎn)時(shí)：2v正(H2)=3v逆(H2O)B.a、b、c三點(diǎn)的平衡常數(shù)：Ka>Kc>KbC.將H2O(g)液化分離可提高C2H4的產(chǎn)率D.活性更高的催化劑可提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率(2)表示C2H4體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線是(填“k”“l(fā)”“m”或“n”)。

(3)若d點(diǎn)表示240℃某時(shí)刻H2的體積分?jǐn)?shù)，保持溫度不變，則反應(yīng)向(填“正”或“逆”)反應(yīng)方向進(jìn)行。

(4)205℃，反應(yīng)達(dá)b點(diǎn)所用時(shí)間為tmin，則此過程中用CO2表示的反應(yīng)速率是mol·min-1。若平衡時(shí)b點(diǎn)總壓為p，則平衡常數(shù)Kp=(列出計(jì)算式，以分壓表示，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

答案(1)AC(2)n(3)逆(4)43t解析(1)由化學(xué)方程式體現(xiàn)的關(guān)系可知，b點(diǎn)時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，正、逆反應(yīng)速率相等，則有2v正(H2)=3v逆(H2O)，A正確；反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨著溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，故a、b、c三點(diǎn)的平衡常數(shù)：Kb>Ka>Kc，B錯(cuò)誤；將H2O(g)液化分離，平衡正向移動(dòng)，可提高C2H4的產(chǎn)率，C正確；活性更高的催化劑可提高反應(yīng)速率，但是不改變CO2的平衡轉(zhuǎn)化率，D錯(cuò)誤。(2)隨著溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，乙烯、水的體積分?jǐn)?shù)減小，結(jié)合化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)可知，乙烯減小的程度小于水，故表示水體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線是m，表示C2H4體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線是n。(3)隨著溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，二氧化碳、氫氣的體積分?jǐn)?shù)增大，結(jié)合化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)可知，二氧化碳增大的程度小于氫氣，則l為二氧化碳體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化曲線，k為氫氣體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化曲線；若d點(diǎn)表示240℃某時(shí)刻H2的體積分?jǐn)?shù)，此時(shí)氫氣的體積分?jǐn)?shù)小于平衡時(shí)氫氣的體積分?jǐn)?shù)，保持溫度不變，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。(4)205℃，反應(yīng)達(dá)b點(diǎn)所用時(shí)間為tmin，設(shè)CO2轉(zhuǎn)化了2amol，可得2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)起始/mol2600轉(zhuǎn)化/mol2a6aa4a平衡/mol2-2a6-6aa4a此時(shí)二氧化碳和乙烯體積分?jǐn)?shù)相同，則2-2a=a，a=23，則此過程中用CO2表示的反應(yīng)速率是23×2tmol·min-1=43tmol·min-1；平衡時(shí)二氧化碳、氫氣、乙烯、水分別為23mol、2mol、23mol、83mol，總的物質(zhì)的量為6mol，若平衡時(shí)7.(6分)我國(guó)科學(xué)家成功開發(fā)Pd?Fe/Fe2O3催化劑在低溫條件下高選擇性合成高純度的乙烯，化學(xué)原理為主反應(yīng)：C2H2(g)+H2(g)C2H4(g)ΔH1副反應(yīng)：C2H2(g)+2H2(g)C2H6(g)ΔH2在密閉容器中充入1molC2H2和2molH2，發(fā)生上述兩個(gè)反應(yīng)，測(cè)得C2H2平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。在T0K、20kPa下C2H4的選擇性等于89[C2H4選擇性=n(C2H4)n(C2H4)+n(C2H6)]。p0(填“>答案<0.8解析主反應(yīng)和副反應(yīng)均為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，C2H2的轉(zhuǎn)化率升高，結(jié)合圖像可知，p0<20kPa；T0K時(shí)，設(shè)平衡時(shí)C2H4(g)、C2H6(g)的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol；C2H2(g)+H2(g)C2H4(g)起始/mol120轉(zhuǎn)化/molxxx平衡/mol1-x-y2-x-2yxC2H2(g)+2H2(g)C2H6(g)起始/mol1-x2-x0轉(zhuǎn)化/moly2yy平衡/mol1-x-y2-x-2yy由圖可知，在T0K、20kPa下C2H2的平衡轉(zhuǎn)化率為90%，則x+y1×100%