2023届新教材高考化学一轮复习分压平衡常数学案

分压平衡常数

1.&含义

在化学平衡体系中，用各气体物质的分压替代浓度，计算得到的平衡常数叫压强平衡常数，其单位与表达

式有关。

例如，N2(g)+3H2(g)=^2NH3(g),压强平衡常数表达式为。=天居苧*-。

2.%的计算技巧____________________________________________________________________________

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物质的量分数或体积分数

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X该气体的

第三步

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

典例精研

【典例】(2021.广东选择考)我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CPU与CC>2重整是

CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：

a)CH4(g)+CO2(g)^^2CO(g)+2H2(g)A//i

b)CO2(g)+H2(g)^^CO(g)+H2O(g)A//2

c)CH4(g)---^C(s)+2H2(g)A43

d)2co(g)=^=^CO2(g)+C(s)A44

i

e)CO(g)+H2(g)=f=H2O(g)+C(S)A//5

设耳为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相

对分压等于其分压(单位为kPa)除以po(po=lOOkPa)o

反应a、c、e的ln4随/(温度的倒数)的变化如图所示。

(1)反应a、c、e中，属于吸热反应的有(填字母)。

(2)反应c的相对压力平衡常数表达式为用=。

(3)在图中A点对应温度下、原料组成为“(CO2)：”(CH4)=1：1、初始总压为100kPa的恒容密闭容器中进

行反应，体系达到平衡时H2的分压为40kPa。计算CH4的平衡转化率，写出计算过程。

［解题思维］解答本题的思维流程如下:_______________________________________________________

①反应a、c、e的ln1随*(温度的倒数)的变化；

提取

信息

②A点原料组成、初始总压，平衡时H2的分压。

①根据温度升高，InA；的变化判断平衡移动的方向，从而确定反应是吸热反

信息

应还是放热反应；

转化

②根据压力平衡常数的表达式、A处对应反应c的lnq值计算CH4的分压

反应b反应前后气体分子数不变，达到平衡时，压力平衡常数与气体物质的

体积分数有何关系(用X表示物质的体积分数)？

联想

提示：反应前后气体分子数不变时，压力平衡常数。等于气态生成物体积分

质疑

数幕之积与气态反应物体积分数塞之积的比值。即

vX(CO2)X(H2)

【解析】(1)随着温度的升高，反应a和c的Ing增大，说明弓的数值增大，反应向正反应方向进行，

反应a和c为吸热反应，同理反应e的In耳；减小，说明弓的数值减小，反应向逆反应方向进行，反应e

po

为放热反应；(2)用相对分压代替浓度，则反应c的相对压力平衡常数表达式弓=

P。

(P(H2)

答案：(l)ac(2)(cHJ

Po

迁移应用

在恒容密闭容器中通入CH4与CO?,使其物质的量浓度均为LOmolLI在一定条件下发生反应：CO2(g)

+CH4(g)=2co(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示：

%

a

至

过

逑

4

道

H

U

温度化

则：(1)该反应的(填”或">”)0。

(2)压强PI、P2、P3、P4由大到小的关系为________________。压强为04时，在b点：V(正)_________________(填

或,>,,)贝血。

(3)对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数(记作Kp),则该反

应的平衡常数的表达式储=；如果p4=0.36MPa,求a点的平衡常数a=

。(保留3位有效数字，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压x物质的量分数)

【解析】(1)根据图示，压强不变时，升高温度，CH4的平衡转化率增大，说明平衡向正反应方向移动。根

据升温时，平衡向吸热反应方向移动可知，正反应为吸热反应，AH>0.(2)该平衡的正反应为气体分子数

增大的反应，温度不变时，降低压强，平衡向正反应方向移动，CH,的平衡转化率增大，故24泄>吵小。

压强为P4时，b点未达到平衡，反应正向进行，故u(正)>丫(逆)。(3)由用平衡浓度表示的平衡常数类推可知,

用平衡压强表示的平衡常数5不意;.丁(戕;0压强为小时，a点CH4的平衡转化率为80%,则

02

平衡时C(CH)=C(CO)=0.2mol-L-1,c(CO)=c(H)=1.6mol-L-1,则p(CH)=p(CO2)=p4X=

4224nu.zxzI1.oxz0

88

2

11.68(94)?X(漉P4)84X/72

同P4,p(CO)=p(H2)=p4X02x2+].6x2=比*，故&=•一=7=1.64。

讲x讲

答案：(1)>>

“2(CO):伏(H2)〜

⑶p(CO2)P(CHQ1-64

教师

飙I【力口固训练】

1.(2022.深圳模拟)McMorris测定和计算了在136~180℃范围内下列反应的平衡常数小(用平衡分压代替

平衡浓度，注：分压=总压x体积分数)：

2NO(g)+2ICl(g)^2NOCl(g)+l2(g)咐

2N0Cl(g)^2NO(g)+Cl2(g)6

发现IgKpi〜/和lg^p2~1均呈线性关系，如图。

2.152.202.252.302.352.402.452.50

yX103/K-1

下列说法正确的是()

A.NOC1分解为NO和Cb的逆反应AH>0

B.冷的单位为L・mo「

C.反应2ICl(g)=C12(g)+L(g)的K=KpJKp2

D.反应21cl(g)=C12(g)+L(g)的AH>0

【解析】选D。结合图可知，温度越高，/越小，但勺2越大，即Kp2越大，说明升高温度平衡2NOCl(g)

12NO(g)+C12(g)正向移动，则NOC1分解为NO和CL反应的逆反应△”<()，A项错误；/(用平衡分压

代替平衡浓度，注：分压=总压x体积分数)，根据2NO(g)+2ICl(g)=2NOCl(g)+L(g)，可知Kpi单位为

kPar,B项错误；I.2NO(g)+2ICl(g)^2NOCl(g)+L(g)Kpi，II.2NOCl(g)^2NO(g)+Cl2(g)Kp2,

I+H得21cl(g)=Cb(g)+l2(g),则21cl(g)=Cb(g)+l2(g^K=Kp「Kp2,C项错误；设7>T,即/,,

由图可知lgKp2(T)—lgKp2⑺>|lgKpi(F)—IgKpi(T)|=lgKpi(7)—lgKpi(7)则：

lg[Kp2(T)/(D]>lg[%2(T)-Kpi(D],即砥/)>27),因此该反应正反应为吸热反应，即

大于0,D项正确。

2.丙烷无氧脱氢法制备丙烯反应如下：

C3H8(g)3H6(g)+H2(g)

AH=+124kJ-moL

(1)总压分别为100kPa、10kPa时发生该反应，平衡体系中C3H8和C3H6的物质的量分数随温度变化关系

如图所示：

70

50

30

10

500520540560580

温度/f

100kPa时，C3H8和C3H6的物质的量分数随温度变化关系的曲线分别是、。

(2)某温度下，在刚性容器中充入C3H8，起始压强为10kPa,平衡时总压为13.3kPa,C3H8的平衡转化率

为。该反应的平衡常数勺=kPa(保留1位小数)。

【解析】(l)C3H8(g)==iC3H“g)+H2(g)A//=+124kJ-mol1,正反应吸热，升高温度，平衡正向移动,

C3H8(g)的物质的量分数减小，C3H6(g)的物质的量分数增大；根据化学方程式，该反应为气体体积增大的

反应，增大压强，C3H8的物质的量分数大于10kPa时C3H8的物质的量分数，因此表示100kPa时，C3H8

的物质的量分数随温度变化关系的曲线是a；增大压强，平衡逆向移动，C3H6的物质的量分数减小，因此

表示100kPa时C3H6的物质的量分数随温度变化关系的曲线是d。(2)同温同体积条件下，气体的压强之比

等于气体物质的量之比，设C3H8的平衡转化率为X,

C3Hsi(g)L―C3H6(g)+H2(g)

起始/kPa1000

反应/kPa10xlOxlOx

平衡/kPa10(1-x)lOxIOx

33kPax33kPa

则10(Lx)+10x+10x=13.3,解得：k0.33,Kp^(10kPa-3-3kPa)-1-6kPa,

答案：(l)ad(2)33%1.6

2.在恒容密闭容器中通入CH4与CO?,使其物质的量浓度均为1.0mol-L在一定条件下发生反应:CO2(g)

+CH4(g)=J^=i2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示：

M线

M

常

邀

g洋

ox

温度/f

则：

⑴该反应的(填”或">”)0。

(2)压强pi、p2、P3、P4由大到小的关系为。压强为P4时，在b点：V(正)(填

''或'>")丫(逆)。

(3)对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数(记作Kp),则该反

应的平衡常数的表达式勺=；如果出=0.36MPa,求a点的平衡常数Kp=

。(保留3位有效数字，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压x物质的量分数)

【解析】(1)根据图示，压强不变时，升高温度，CH4的平衡转化率增大，说明平衡向正反应方向移动。根

据升温时，平衡向吸热反应方向移动可知，正反应为吸热反应，A//>0»(2)该平衡的正反应为气体分子数

增大的反应，温度不变时，降低压强，平衡向正反应方向移动，CH4的平衡转化率增大，故内邛

压强为P4时，b点未达到平衡，反应正向进行，故v(正)>贝逆)。(3)由用平衡浓度表示的平衡常数类推可知,

用平衡压强表示的平衡常数。=尤然产彳罂-o压强为P4时，a点CH4的平衡转化率为80%,则

02

平衡时C(CH)=C(CO)=0.2mol-L>,c(CO)=c(H)=1.6mol-L则p(CH4)=p(CO2)=p4%=

4221.OX/

oo

11.68(育4)2x(94)

84X/?4

18P4,P(CO)=P(H2)=P4Xo2X2+1.6X2=同P4>故g=一匚工一=Jg2=1.64。

18P4X]8P4

答案：(1)>Q)P4>P3>P2>PI>

p2(CO)哈(H)

21,64

⑶p(CO2)p(CH4)

考点三：化工生产适宜条件的选择(应用性考点)

【必备知识・夯实】

(一)从变化角度理解化学反应进行的方向

化学反应方向的判定

(1)自发反应

在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。

(2)嫡和烯变的含义

①燧的含义

候是衡量一个体系混乱度的物理量。用符号£表示。同一条件下，不同物质有不同的嫡值，同一物质在不

同状态下燧值也不同，一般规律是S(g)>S(l)>S(s)«

②焙变的含义

燃变是反应前后体系烯的变化，用反表示，化学反应的AS越大，越有利于反应自发进行。

>微点拨

对于一个特定的气相反应，婚变的大小取决于反应前后的气体物质的化学计量数大小。

(3)判断化学反应方向的判据

△〃一TAS<0时，反应能自发进行；

△〃-7AS=0时，反应达到平衡状态；

△”一时，反应不能自发进行。

►深思考

能自发进行的反应一定能实际发生吗？

提示：不一定，化学反应进行的方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能

说明在该条件下反应一定能实际发生。

(二)从应用角度理解化工生产适宜条件的选择

1.控制反应条件的目的

(1)促进有利的化学反应：通过控制反应条件，可以加快化学反应速率，提高反应物的转化率，从而促进有

利的化学反应进行。

(2)抑制有害的化学反应：通过控制反应条件，也可以减缓化学反应速率，减少甚至消除有害物质的产生或

控制副反应的发生，从而抑制有害的化学反应继续进行。

2.控制反应条件的基本措施

(1)控制化学反应速率的措施

通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控

反应速率。

(2)提高转化率的措施

通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化

率。

如：以工业合成氨为例，理解运用化学反应原理选择化工生产中的适宜条件

i:

①反应原理：N2(g)+3H2(g)=i=2NH3(g)

A/7=-92.4kJ-mor1»

一nf逆反应

②|反应特点|——正向为气体物质的量速吠的反应

一正向为放热反应

③从反应快慢和反应限度两个角度选择反应条件

加快反升高温度•增大压强(反应物

应速率浓度).使用催化剂

反应条件

的选择

提高的长〜增大压强(反应物浓度)，

平衡移动隆低温度

④综合考虑——选择适宜的生产条件

a.温度：400~500℃

b.压强：10-30MPa

n(N2)__1_

C.投料比:

n(H2)=通

d.以铁触媒作催化剂

e.采用循环操作提高原料利用率

关键能力•进阶

7能力点一：反应方向的判定

典例精研

【典例】(2021・湖南选择考改编)已知反应2NH3(g)：^=^N2(g)+3H2(g)△”=+90.8kJ-mo「，该反应的AS

=I98.9Jmor>K1,在下列哪些温度下反应能自发进行？(填标号)。

A.25℃B.125℃

C.225℃D.325℃

【解析】若反应自发进行，则需—。,嘤、常累累；小6.5K,即温度应高于(456.5

-273)℃=183.5℃,CD符合。

答案：CD

r技法积累

如何判断高温、低温时反应的自发性？请用坐标系的形式归纳。

提示:

AS

A//<0AS>0A//>0AS>0

所有温度卜.反应高温下反应自发

都自发进行进行

△HOAS<0AS<0

低温下反应所有温度下反应

自发进行都不自发进行

迁移应用

1.(2022•佛山模拟)下列说法正确的是()

A.在常温下，放热反应能自发进行吸热反应不能自发进行

1

B.NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)A/7=+185.57kJ-moF,能自发进行的原因是ASX)

C.焰变和病变均可以单独作为反应自发性的判断依据

D.在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向

【解析】选B。7As<0的反应可自发进行，则常温下放热反应、吸热反应均可能自发进行，故A错

误；A//=+185.57kJ-moF',能自发进行的原因是AS>0,可满足AH—TASV0,故B正确；焰变和燧变

单独作为反应自发性的判断依据，不够准确，故C错误；使用催化剂不能改变化学反应进行的方向，故D

错误。

2.(2022•汕尾模拟)研究化学反应的方向具有重要意义。下列说法正确的是()

A.电解水的反应属于自发反应

B.能自发进行的反应一定能迅速发生

C.自发反应的熠一定增大，非自发反应的嫡一定减小

D.2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的A”<0

【解析】选D。电解水的反应属于非自发反应，常温下水无法分解为氢气和氧气，A项错误；能自发进行

的反应，其反应速率和浓度、温度、压强、催化剂等因素有关，不一定能迅速发生，B项错误；自发反应

的焙不一定增大，可能是焙减焰减的情况，非自发反应的炳不一定减小，可能是燧增焰增的情况，C项错

误；2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)反应的气体分子数减小，烯减小，在常温下能自发进行，则一定是

放热反应，△“<(),D项正确。

与3【加固训练】

1.下列说法正确的是()

A.2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的△”>()

B.反应NH3(g)+HCl(g)=NHQ(s)在室温下可自发进行，则该反应的

1

C.NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)△〃=+185.57kJ-moP在高温下能自发进行，则该反应AS<0

D.常温下，反应C⑸+CC)2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的AHO

【解析】选B。A项，该反应能自发进行，则△，一TAS<0,即A”<7AS,而AS<0(气体化学计量数反应后

减小)，贝！|AH<0,A项不正确；B项，该反应自发进行，则△“一7AS<0,即又知7>0、AS<0(气

体化学计量数反应后减小)，贝J△”<(),B项正确；C项，反应NH4HCO3(s)=NHKg)+H2O(g)+CO2(g)的

AH>0,高温下能自发进行，存在AH—7As<0,贝ijC项不正确；D项，该反应不能自发进行，则AH

-TAS>0,即△H>TAS,又知T>0、A5>0(气体化学计量数反应后增大)，则△”>(),D项不正确。

2.(2022•石家庄模拟)研究化学反应进行的方向对于反应设计等具有重要意义，下列说法正确的是()

A.△”<()、AS>0的反应在温度低时不能自发进行

B.在其他外界条件不变的情况下，汽车排气管中使用催化剂，可以改变产生尾气的反应方向

C.反应CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）在室温下不能自发进行，说明该反应的A//<0

D.一定温度下，反应MgCb6=Mg⑴+CL（g）的AH>0、A5>0

【解析】选D。根据AG=A/7—7AS,对于△//<（）、AS〉。的反应都有AGVO,即在任何温度下均能发生,

故A错误;催化剂只能改变反应速率，不改变反应进行的方向，故B错误;反应CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）

中有气体生成，即AS〉。，由于室温下不能自发进行，所以△G=AH-7AS>0,即该反应的△〃>（）,故C

错误；反应MgC31）=Mg（l）+C12（g）中有气体生成，即AS〉。，该分解反应是吸热反应，即△”>（）,故D

正确。

，能力点二：化工生产适宜条件的选择

迁移应用

1.如图为工业合成氨的流程图。图中为提高原料转化率采取的措施是（）

净

e

燥

-------（⑤和比再循环）------

A.①②③B.①③⑤

C.②④⑤D.②③④

哥温商压

【解析】选C。工业合成氨的化学方程式为N2+3H2,催化剂2NH3,反应是可逆反应，正反应气体体

积减小，正反应是放热反应；依据合成氨的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施为：增大压强，

平衡向气体体积减小的方向进行；液化分离出氨气，促进平衡正向进行；氮气和氢气的循环使用。

2.已知反应：CO（g）+3H2（g）==iCH4（g）+H2O（g）。起始以物质的量之比为1：1充入反应物，不同压强

条件下，出的平衡转化率随温度的变化情况如图所示（M、N点标记为▲）.下列有关说法正确的是（）

A.上述反应的A”<0

B.N点时的反应速率一定比M点的快

C.降低温度，比的转化率可达到100%

D.工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强

【解析】选A。根据图像，随着温度的升高，比的转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，根据勒夏特

列原理，正反应为放热反应，△“<（）,A项正确；N点压强大于M点的，M点温度高于N点的，因此无法

确定两点的反应速率快慢，B项错误；此反应是可逆反应，不能完全进行到底，C项错误；控制合适的温

度和压强，既能保证反应速率较快，也能保证H2有较高的转化率，采用更高的压强对设备的要求更高，

增加经济成本，D项错误。

【力口固训练】

（2022•河源模拟）环境治理是当今的热点问题，以CO、CCh为碳源制取甲醇等低碳有机物可以达到变废为

宝、保护环境、节约资源的目的。试运用所学知识，回答下列问题：

工业上利用合成气（CO、CO?和H?）来生产甲醇，有关反应的化学方程式及其在不同温度下的化学平衡常数

如表所示。

平衡温度/℃

化学反应

常数500700800

I.H2(g)+CC>2(g)u

KI1.01.702.50

H2O(g)+CO(g)AHi

II.2H(g)+CO(g)^

2K2.50.340.15

CH30H(g)2

111.3H2(g)+CO2(g)；f=^

"

CH3OH(g)+H2O(g)A为

(1)A，20(填“>”“V"或“=”)，理由是.

(2)800℃时，Ki=。

(3)500°C时，按一定的投料比口=*黑］］将H2(g)和CO(g)充入一个2L的恒容密闭容器中，若只发生

反应H,10min时反应达平衡，测得反应体系中H2(g)、CH30H(g)的浓度分别为OSmohL，1.6mol-Lr,

则0〜10min内用CO表示反应的平均反应速率v(CO)=,投料比x=,其他

条件不变，增大投料比x,则氢气的转化率(填“增大”“不变”或“减小”)。

(4)如图曲线是100kPa时，密闭容器中发生反应HI：3H2(g)+CO2(g)一CH30H(g)+H2(D(g),CC)2(g)的平

衡转化率与温度的关系。图中A、B、C、D四点表示不同温度和压强时CCh的转化率，则A、B、C、D

四点对应的压强由大到小的顺序为____________________。

【解析】(1)由表中温度与心的关系：温度升高，&减小，故该反应为放热反应，反应H的平衡常数随温

度升高而减小，说明正反应为放热反应，故△生④；

(2)结合反应I+11得到反应IH,可得800c时，平衡常数K3=K「K2=2.5X0.15=0.375；

(3)CO(g)+2H2(g)-CH30H(g)

开始浓度(mol・L71)ba0

变化浓度(mol1-i)x2xx

平衡浓度(mol・L「)b-xa~2xx

ril+3x但Ac(CO)

则有k"=0.8,x=1.6得。=4,K=2=2.5得22.6,

1.6mol-L।

=0.16mol-L'-min\x==表号；在反应物两种或以上的反应中，增加一种反

10min

应物的浓度，可以提高其他反应物的转化率，自身的转化率减小，增大投料比x,相当于增大氢气的浓度,

故氢气的转化率减小；

(4)由于反应IH正反应是一个气体分子数减小的放热反应，A、B两点CCh的转化率都低于100kPa时的平

衡转化率，故A、B两点的压强都低于100kPa,C、D两点CCh的转化率高于100kPa时的平衡转化率，

整C、D两点的压强大于100kPa,B点温度高，转化率反而高于A点，说明B点压强大，同理C点压强

高于D点。

答案：(1)<反应H的平衡常数随温度升高而减小，说明正反应为放热反应，故△为④(2)0.375

(3)0.16mol-L'-min120：13减小

(4)C>D>B>A

教师独具o.」培)」•翁超新视令/_.O能;慧学或

命题新情境

丁烯是石油化工基础原料，是合成橡胶和高分子材料的重要单体。以丁烷为原料制备丁烯目前主要有两

种工艺路线：直接脱氢和氧化脱氢。氧化脱氢虽然在一定程度上能减缓积碳生成，但是引入的氧化剂往往

容易生成一氧化碳和二氧化碳，造成丁烯的选择性很低。而直接脱氢可有效避免其他含氧产物的生成，烯

煌选择性可高达95%以上。

目前常用的丁烷脱氢催化剂有Pt基催化剂、V基催化剂和Cr基催化剂。虽然目前关于直接脱氢催化剂的

报道屡见不鲜，但是丁烷脱氧仍然面临着诸多问题和挑战。例如，在热力学上，直接脱氢是个强吸热反应,

需要在高温下进行。高温容易造成催化剂烧结而失活，因此要求催化剂具有高稳定性。另一方面，高温容

易造成丁烷过度脱氢形成积炭，因此要实现选择性脱氢对催化剂的设计也提出了更高的要求。

命题新视角

命题视角1:外界条件对平衡产率的影响

正丁烷（CMo）脱氢制1-丁烯（C4H8）的热化学方程式为C』Hio（g）4H8（g）+H2（g）

AH=+123kJ-mori,欲使丁烯的平衡产率提高，应如何选择温度和压强？

提示：高温、低压。

命题视角2：利用平衡原理进行解释

丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器（氢气的作用是活化催化剂），出口气中含有

丁烯、丁烷、氢气等。图为丁烯产率与进料气中〃（氢气）/"（丁烷）的关系。

451----------------------------------------1

40

35

%30

»、25

t

^20

H15

0

1

5

01------1------■------■------■------1------1

0123456

〃（氢气）/"（丁烷）

图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是什么？

提示：原料中过量H2会使反应平衡逆向移动，所以丁烯产率下降。

命题视角3：思维拓展

如图为丁烷制备丁烯时反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烧类化合

物。

丁烯产率在590℃之前随温度升高而增大的原因可能是；590℃之后，丁烯产率快速降

低的主要原因可能是。

提示：丁烯产率在590℃之前随温度升高而增大的原因可能是升高温度时，反应速率加快，单位时间内产

生丁烯更多，590c前升高温度，反应平衡正向移动；590c之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是

高温有更多的丁烷裂解生成副产物导致产率降低。

命题视角4：社会担当

如果你是一名研究者，预测在反应体系中引入何种新物质可能克服上述缺点？结合化学反应原理，分析引

入新物质之后可能具有的优缺点？

提示：引入02,优点是能清除积炭，消耗H2使平衡向右移动，反应放热提供能量，缺点是正丁烯易被02

深度氧化生成CO或者CO2；引入CCh，能清除积炭，消耗H2使平衡向右移动，抑制深度氧化，但反应吸

热不能提供能量。02与CO2的优缺点可以互补，同时使用02与CO2可获得较高的转化率和正丁烯产率。

---------------、真题研习•旁题演栋,---------------

真题研习

同根题探源

1.广泛用于农药、橡胶、塑料等生

产。某温度下，等物质的量的碘和环戊烯(U)在刚性容器内发生反应U(g)+L(g)=U(g)+2HI(g),

起始总压为105pa,平衡时总压增加了20%,环戊烯的转化率为,该反应的平衡常数仆=

_______Pao

【解析】设起始加入反应物的物质的量都为1mol,

(g)+2HI(g)

起始(mol)00

转化(mol)X2x

平衡(mol)1-1—XX2x

2

反应后气体的总物质的量为2+x,平衡由压强之比等于气体物质的量之比知：.=1.2,x=0.4,环戊

烯的转化率为竿xl0()%=40%；反应后的气体的总压强为1.2x105pa,、卜、VJ,HI的分压分别为

7xl.2xl05Pa=0.3xl05Pa>|xl.2xl05Pa=O.3xlO5Pa,|xl.2xl05Pa=0.2xl05Pa^|xl.2xl05Pa=0.4xl05

4463

(0.2xl05)x(0.4xl05)2，

Pa,Kp=(0.3x]()5)x(0.3x105)Pa-3.56xl0Pa。

答案：40%3.56X104

2.［变换有道］(2021•湖南选择考节选)某兴趣小组对反应2NH3(g)=^=^3Eh(g)+N2(g)进行了实验探究。在

一定温度和催化剂的条件下，将0.1molNH3通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa),

各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。

在该温度下,反应的标准平衡常数a=(已知:分压=总压x该组分物质的量分数，对于反应血(g)

(除3.(稣)'<

+eE(g)k^gG(g)+/zH(g)心=—上------三----，其中p'=100kPa,PG、PH、po-PE为各组分的平衡

(我)”.伊，

分压)。

【解析】由图可知，平衡时，NH3、N2、比的分压分别为120kPa、40kPa、120kPa,反应的标准平衡常

双„0.4x(1.2)3„八

数/=(]0)2=0.48。

答案：0.48

点睛：两题均以工业生产为背景，考查了压强平衡常数的计算，两题也有明显的区别。

第1题直接考查平衡常数的计算，利用“三段式''进行计算即可，第2题则提出了“标准平衡常数”的说法，

需要进一步对此概念进行理解，并要求能够通过图表信息判断各曲线对应的物质，将正确数据代入公式进

行计算。

真题演练

1.(2020・江苏高考)反应SiC14(g)+2H2(g)里迪Si(s)+4HCl(g)可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法

正确的是()

A.该反应A〃>0、AS<0

B.该反应的平衡常数K=,a。…〜口、

C(S1C14)XL(H?)

C.高温下反应每生成1molSi需消耗2X22.4LH2

D.用E表示键能，该反应AH=4E(Si—Cl)+2E(H—H)—4E(H—Cl)

【解析】选B。A项，以比为还原剂的反应属于吸热反应，AH>0,该反应中气体的物质的量增多，则AS>0,

错误；B项，平衡常数表达式中，不写入固体物质，用生成物浓度幕之积除以反应物的浓度幕之积，正确：

C项，没有指明比在标准状况下的体积，错误；D项，1molSi中含有2molSi—Si键，没有写入计算表

达式中，错误。

2.(2021•浙江6月选考节选)含硫化合物是实验室和工业上的常用化学品•已知2so2(g)+

02(g)^^^2SO3(g)AW=-198kJmoF'o850K时，在一恒容密闭反应器中充入一定量的SCh和当反

应达到平衡后测得SO2、。2和SO3的浓度分别为6.0x103moiLI8.0x1041。内】和4.4x102moiL

(1)该温度下反应的平衡常数为。

(2)平衡时SO2的转化率为。

【解析】⑴根据题中所给的数据可以求出该温度下2sCh(g)+02(g)=2so3(g)的平衡常数为K=

0?(SO3)=________(4.4x1(T2moiLF2________=3-1

d(SO2)c(O2)(6.0xl0^mol-L-1)2X8.0XI0WL^1=6.7X10molL,

"十2-2cc*乂一。平(SO3)4.4xl02mol-L-,

(2)平衡时SO2的转化率为c*(SO2)+c((SCh)X100%=6.0x103mol-L_1+4.4x102mol-L^X

1OO%=88%«

答案：(1)6.7x103mor.L(2)88%

3.(2020•天津等级考节选)用H?还原CO2可以在一定条件下合成CH30H(不考虑副反应)。

CO2(g)+3H2(g)^=^CH3OH(g)+H2O(g)A//<0

恒压下，CO2和H2的起始物质的量比为1：3时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时

甲醇的产率随温度的变化如图所示，其中分子筛膜能选择性分离出H2O»

⑴甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为

⑵P点甲醇产率高于T点的原因为

(3)根据图，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为

【解析】(1)该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，故甲醇平衡产率降低。(2)分子筛膜从反应体系

中不断分离出HzO,有利于反应正向进行，甲爵产率升高，因此P点甲醇产率高于T点。(3)根据图，温度

为210℃时，采用该分子筛膜时甲醇产率最高，故选择的最佳反应温度为210

答案：(1)该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动

(2)分子筛膜从反应体系中不断分离出H2O,有利于反应正向进行，甲醇产率升高

(3)210

1.(2021•辽宁适应性测试)环氧乙烷是高效消毒剂，可用于口罩等医用品消毒，工业常用乙烯氧化法生产。

Ag/a

主反应：2cH2-CH2(g)+C>2(g)；一一'

H,C——CH

“\/2

2()A//i=-209.8kJmol1

1

副反应：CH2=CH2(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g)Aft=-l323.0kJ-moF

回答下列问题：

(1)C2H4的燃烧热A4=-141l.OkJ-mol1,则环氧乙烷(g)的燃烧热△“=

(2)以下既能加快反应速率又能提高环氧乙烷产率的方法有(填标号)。

A.降低温度

B.向容器中充入N2使压强增大

C.采用改性的催化剂

D.用空气替代氧气

II2C——CII2CH2—CH2

(3)已知：O(g)+HCl(g)KOHCl(1),合成过程中的温度与氯乙醇的平衡产率关系如图

a,30℃下原料投料比与氯乙酥的平衡产率关系如图b。

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