2023届二轮复习 大题突破　化学反应原理综合题 拆分点2　平衡常数的相关计算 学案（浙江专用）

拆分点2平衡常数的相关计算一、真题示向1.(2022·浙江6月选考,节选)主要成分为H2S的工业废气的回收利用有重要意义。回收单质硫。将三分之一的H2S燃烧,产生的SO2与其余H2S混合后反应:2H2S(g)+SO2(g)38S8(s)+2H2O(g)在某温度下达到平衡,测得密闭系统中各组分浓度分别为c(H2S)=2.0×10-5mol/L、c(SO2)=5.0×10-5mol/L、c(H2O)=4.0×10-3mol/L,计算该温度下的平衡常数K=。

解析:该反应的平衡常数K=c2(H2O答案:8.0×1082.(2022·全国甲卷,节选)金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途,目前生产钛的方法之一是将金红石(TiO2)转化为TiCl4,再进一步还原得到钛。回答下列问题:(1)TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下:(ⅰ)直接氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g)ΔH1=172kJ·mol-1,Kp1=1.0×10-2(ⅱ)碳氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g)ΔH2=-51kJ·mol-1,Kp2=1.2×1012Pa反应2C(s)+O2(g)2CO(g)的ΔH为kJ·mol-1,Kp=Pa。

(2)在1.0×105Pa,将TiO2、C、Cl2以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。反应C(s)+CO2(g)2CO(g)的平衡常数Kp(1400℃)=Pa。解析:(1)根据盖斯定律,将“反应ⅱ-反应ⅰ”得到反应2C(s)+O2(g)2CO(g),则ΔH=-51kJ·mol-1-172kJ·mol-1=-223kJ·mol-1;则Kp=Kp2Kp1=1.2×10(2)从图中可知,1400℃时,体系中气体平衡组成比例CO2是0.05,TiCl4是0.35,CO是0.6,反应C(s)+CO2(g)2CO(g)的平衡常数Kp(1400℃)=p2(CO)p(CO答案:(1)-2231.2×1014(2)7.2×105化学平衡计算的基本模式——“三段式法”根据反应进行(或移动)的方向,设定某反应物消耗的量,然后列式求解。1.明确三个量——起始量、变化量、平衡量例:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始量 a b 0 0变化量 mx nx px qx平衡量 a-mx b-nx px qx换算成物质的量浓度后,代入平衡常数表达式Kc=cp(C)·cq(D)cm注意:(1)化学平衡常数K(Kc和Kp)只受温度影响,与反应物或生成物浓度无关。(2)若恒压条件下求Kc,应先由n(起始)n(平衡)=v2.掌握三个百分数(1)反应物的转化率=n(转化)n(起始)×100%=(2)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。生成物的产率=实际产量理论产量×(3)混合物各组分的百分含量=某物质的平衡量平衡时各物质的总量×二、模拟冲关1.(2022·嘉兴基础测试,节选)科研工作者正在研究利用各种化学反应来消除C和S的氧化物对环境的不利影响。CO2经催化加氢可以生成低碳有机物,主要有以下反应:反应①:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.6kJ/mol反应②:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH2=-122.6kJ/mol在T1温度下,将2.5molCO2和5.5molH2充入2L的恒容密闭容器中发生反应①和②,达到平衡状态时CH3OH(g)和CH3OCH3(g)的物质的量分别为1mol和0.25mol。则T1温度时反应①的平衡常数K为(保留一位小数)。

解析:根据已知信息列三段式,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起始/mol 2.5 5.5 0 0转化/mol 1 3 1 1平衡/mol a b 1 c注:a为2.5-1-0.5=1,b为5.5-3-1.5=1,c为1+0.75=1.75。2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)起始/mol 2.5 5.5 0 0转化/mol 0.5 1.5 0.25 0.75平衡/mol 0.25则反应①的平衡常数为K=c(答案:7.02.(2022·诸暨诊断性测试,节选)在5MPa压强下,恒压反应器中通入3molH2、1molCO2气体同时发生反应Ⅰ、Ⅱ如下:反应Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1K1反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2K2CO2的平衡转化率及CH3OH的平衡产率随温度变化关系如图。已知:CH3OH的产率=CH3475K时,反应Ⅱ的压强平衡常数Kp=(压强平衡常数:用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×气体物质的量分数)。

解析:根据已知信息列三段式,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起始/mol 1 3 0 0转化/mol 0.2 0.6 1×20% 0.2平衡/mol 1×20%CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)起始/mol 1 3 0 0转化/mol a 0.1 0