2024版大二轮化学（新高考）：专题五主观题突破5平衡常数(或速率常数)与数学对数的融合应用

主观题突破5.平衡常数(或速率常数)与数学对数的融合应用真题演练011.[2021·广东，19(4)]我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2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)

ΔH1(b)CO2(g)＋H2(g)

CO(g)＋H2O(g)

ΔH2(c)CH4(g)

C(s)＋2H2(g)

ΔH3(d)2CO(g)

CO2(g)＋C(s)

ΔH4(e)CO(g)＋H2(g)

H2O(g)＋C(s)

ΔH51234设

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p0(p0＝100kPa)。反应a、c、e的(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)。ac123412341234②反应c的相对压力平衡常数表达式为

＝___________。③在图中A点对应温度下、原料组成为n(CO2)∶n(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。123412342.[2023·湖北，19(4)(5)(6)]纳米碗C40H10是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，C40H10可以由C40H20分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。(4)1200K时，假定体系内只有反应C40H12(g)

C40H10(g)＋H2(g)发生，反应过程中压强恒定为p0(即C40H12的初始压强)，平衡转化率为α，该反应的平衡常数Kp为________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。1234设起始量为1mol，则根据信息列出三段式为：C40H12(g)

C40H10(g)＋H2(g)起始量/mol

1

0

0变化量/mol

α

α

α平衡量/mol1－α

α

α12341234在反应过程中，断裂和形成的化学键相同图中两条线几乎平行，说明斜率几乎相等，根据lnK＝

＋c(R为理想气体常数，c为截距)可知，斜率相等，则说明焓变相等，因为在反应过程中，断裂和形成的化学键相同。1234(6)下列措施既能提高反应物的平衡转化率，又能增大生成C40H10的反应速率的是______(填标号)。a.升高温度b.增大压强c.加入催化剂1234a由反应历程可知，该反应为吸热反应，升温，反应正向进行，提高了平衡转化率，反应速率也加快，a符合题意；由化学方程式可知，该反应为正向体积增大的反应，加压，反应逆向进行，降低了平衡转化率，b不符合题意；加入催化剂，平衡不移动，不能提高平衡转化率，c不符合题意。3.[2021·全国乙卷，28(3)]一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。McMorris测定和计算了在136～180℃范围内下列反应的平衡常数Kp。2NO(g)＋2ICl(g)

2NOCl(g)＋I2(g)

Kp12NOCl(g)

2NO(g)＋Cl2(g)

Kp21234结合图可知，温度越高，

越小，lgKp2越大，即Kp2越大，说明升高温度平衡2NOCl(g)

2NO(g)＋Cl2(g)正向移动，则NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH大于0。①由图可知，NOCl分解为NO和Cl2，反应的ΔH______0(填“大于”或“小于”)。大于1234______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的K＝__________(用Kp1、Kp2表示)；该反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)，写出推理过程：______________________________Kp1·Kp2大于lgKp2(T′)－lgKp2(T)>|lgKp1(T′)－lgKp1(T)|＝lgKp1(T)－lgKp1(T′)，则：lg[Kp2(T′)·Kp1(T′)]>lg[Kp2(T)·Kp1(T)]，即K(T′)>K(T)，因此该反应正反应为吸热反应，即ΔH大于01234Ⅰ.2NO(g)＋2ICl(g)

2NOCl(g)＋I2(g)

Kp1Ⅱ.2NOCl(g)

2NO(g)＋Cl2(g)Kp2Ⅰ＋Ⅱ得2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)，则2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的K＝Kp1·Kp2。12344.[2021·山东，20(1)(2)]2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如图反应：反应Ⅰ：反应Ⅱ：反应Ⅲ：1234回答下列问题：(1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T变化关系如图所示。据图判断，A和B中相对稳定的是_____________(用系统命名法命名)；

的数值范围是____(填标号)。A.<－1 B.－1～0C.0～1 D.>12-甲基-2-丁烯D1234由平衡常数Kx与温度T变化关系曲线可知，反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数的自然对数随温度升高(要注意横坐标为温度的倒数)而减小，说明3个反应均为放热反应，即ΔH1＜0、ΔH2＜0、ΔH3＜0，因此，B的总能量低于A的总能量，能量越低越稳定，A和B中相对稳定的是B，其用系统命名法命名为2-甲基-2-丁烯；由盖斯定律可知，Ⅰ－Ⅱ＝Ⅲ，则ΔH1－ΔH2＝ΔH3＜0，因此ΔH1＜ΔH2，由于放热反应的ΔH越小，其绝对值越大，则

的数值范围是大于1。1234(2)为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1.0molTAME，控制温度为353K，测得TAME的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3＝9.0，则平衡体系中B的物质的量为_______mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1＝_______。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)＝_____。0.9α逆向移动1∶101234将该式代入上式可以求出平衡体系中B的物质的量为0.9αmol，n(A)＝0.1αmol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1＝

。向某反应容器中加入1.0molTAME，控制温度为353K，测得TAME的平衡转化率为α，则平衡时n(TAME)＝(1－α)mol，n(A)＋n(B)＝n(CH3OH)＝αmol。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3＝9.0，则

＝9.0，1234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的化学平衡将向着分子数增大的方向移动，即逆向移动。平衡时，TAME的转化率变大，但是平衡常数不变，A与CH3OH物质的量浓度之比不变，c(A)∶c(CH3OH)＝0.1α∶α＝1∶10。1234考向预测021.乙苯脱氢反应为

(g)＋H2(g)

ΔH＞0。其速率方程式为v正＝k正·p乙苯，v逆＝k逆·p苯乙烯·p氢气(k正、k逆为速率常数，只与温度有关)，图中③代表lgk逆随

的变化关系，则能代表lgk正随

的变化关系的是______(填序号)。1234④12342.T

℃时，2NO2(g)

N2O4(g)，该反应正、逆反应速率与浓度的关系为v正＝k正·c2(NO2)，v逆＝k逆·c(N2O4)(k正、k逆为速率常数)。(1)图中表示lgv逆～lgc(N2O4)的线是______(填“m”或“n”)。1234nv正＝k正c2(NO2)，则lgv正＝lgk正＋2lgc(NO2)，v逆＝k逆·c(N2O4)，则lgv逆＝lgk逆＋lgc(N2O4)，lgv逆～lgc(N2O4)的线斜率较小，则图中表示lgv逆～lgc(N2O4)的线是n。(2)T

℃时，向刚性容器中充入一定量NO2气体，平衡后测得c(N2O4)为1.0mol·L－1，则平衡时，v正＝______(用含a的表达式表示)。123410a12342NO2(g)

N2O4(g)起始/(mol·L－1)x

0转化/(mol·L－1)2

1.0平衡/(mol·L－1)x－2

1.01234(3)T

℃时，向2L的容器中充入5molN2O4气体和1molNO2气体，此时v正____(填“＞”“＜”或“＝”)v逆。1234＞3.我国科技人员计算了在一定温度范围内下列反应的平衡常数Kp：ⅰ.3N2H4(l)===4NH3(g)＋N2(g)

ΔH1

Kp1ⅱ.4NH3(g)===2N2(g)＋6H2(g)

ΔH2

Kp2绘制pKp1－T和pKp2－T的线性关系如图所示(已知：pKp＝－lgKp)：(1)由图可知，ΔH1______(填“＞”或“＜”)0。1234<由图可知，Kp1随着温度的升高而减小，则平衡逆向移动，正反应为放热反应，ΔH1<0。(2)反应3N2H4(l)===3N2(g)＋6H2(g)的K＝_______(用Kp1、Kp2表示)；该反应的ΔH____(填“＞”或“＜”)0，写出推理过程：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。1234Kp1·Kp2<由盖斯定律可知，ⅰ＋ⅱ得反应3N2H4(l)===3N2(g)＋6H2(g)，则该反应的K＝Kp1·Kp2。pKp1(T2)－pKp1(T1)>∣pKp2(T2)－pKp2(T1)∣，则pKp1(T2)－pKp1(T1)>pKp2(T1)－pKp2(T2)，pKp1(T2)＋pKp2(T2)>pKp1(T1)＋pKp2(T1)，lg[Kp1(T1)·Kp2(T1)]>lg[Kp1(T2)·Kp2(T2)]，即K(T1)>K(T2)，因此设T2>T1，由图可知：该反应正反应为放热反应4.2022年12月中央经济工作会议强调，“加快新能源、绿色低碳等前沿技术研发和应用推广”。CO2甲烷化是目前研究的热点方向之一，在环境保护方面显示出较大潜力。其主要反应如下：反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)

CH4(g)＋2H2O(g)

ΔH1反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)

CO(g)＋H2O(g)

ΔH2>01234在体积相等的多个恒容密闭容器中。分别充入1molCO2和4molH2发生上述反应Ⅰ(忽略反应Ⅱ)，在不同温度下反应相同时间，测得lgk、H2转化率与温度关系如图所示。已知该反应的速率方程为v