2025届高三化学二轮练习：多种平衡常数的相关计算

多种平衡常数的相关计算

1.(2023・广州高三统考)臭氧脱硝反应为2NO2(g)+O3(g)-N2O5(g)+O2(g)oT℃时,

将NO2和。3混合气体以物质的量之比2：1充入一个容积为2L的恒容密闭容器

中发生上述反应，测得NO2的物质的量随时间变化关系如下图所示：

⑴平衡时,02的体积分数=%(保留两位小数)。

⑵若起始压强为po,T℃下反应的平衡常数Kp=(%为用平衡分压表示的

平衡常数，即用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压x物质的量分数)。

2.(2023・重庆九龙坡区二模)尿素CO(NH2)2是一种高效化肥,也是一种化工原料。

⑴尿素-SCR技术可用于汽车尾气的处理，该过程中会生成NH3,反应如下。

I.CO(NH2)2(s)-HNCO(g)+NH3(g)AH>0

II.HNCO(g)+H2O(g)-NH3(g)+CO2(g)AH<0

一定温度下，向恒容容器中投入足量CO(NH2)2(S)和一定量的H2O(g),当上述反应达

到平衡时，测得c(NH3)=pmol/L、c(C02)=qmol/Lo则c(HNCO)=mol/L(用

含小q的代数式表示，下同)，反应I的平衡常数为(mol/L)2o

⑵在Ti℃和不℃时(乃<72),向恒容容器中投入等物质的量的HNCO(g)和NH3(g),

发生以下反应:HNCO(g)+NH3(g)，CO(NH2)2(g)AH<0o平衡时lgp(NH3)与lg

p[CO(NH2)2]的关系如图所示,P为物质的分压强(单位为kPa)o

若v正=左正,（HNCObMNIh）、丫逆=左逆•p[CO（NH2）2]。Ti℃时,"w=kPa”。

若点A时继续投入等物质的量的两种反应物，再次达到平衡时（温度不

变）,CO（NH2）2的体积分数（填“变大”“变小”或“不变”）。

3.（2023•枣庄二模）已知：2NO（g）+O2（g）L2NO2（g）的反应历程分两步：

步骤III

2NO(g)-N2O2(g)+O2(g)

反应

N2O2(g)(快)-2NO2(g)(慢)

活化能EalEa2

正反应

VI正二?2正二

速率方

kvc2(NO)fe-C（N2O2）-C（O2）

程

逆反应

VI逆二

速率方V2逆二左4（2（NC）2）

左2・C（N2（）2）

程

⑴则反应I与反应n的活化能：Eal

Ea2

（填或“="）。

反应2NO（g）+O2（g）-2NO2（g）的平衡常数底=（用ki、匕、依、M表示）。

⑵在400K、初始压强为3xl05Pa的恒温刚性容器中，按2：1通入NO和。2,一定

条件下发生反应。达平衡时NO转化率为90%,。2转化率为40%-则

2NO（g）LN2O2（g）的平衡常数Kc=（分压=总压x物质的量分数;理想气体

状态方程pV=nRT,R=8314Pa-L-mol4-K^o

4.(2023・忻州一模)采用双合金团簇催化甲烷干法重整法(DRM)取得了良好效果。

甲烷干法重整反应为CH4(g)+CO2(g)-2CO(g)+2H2(g)AH=+247.3kJ/moL

已知：甲烷干法重整过程中发生副反应CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)

AH>0,T℃时，在恒压反应器中，通入2molCH4和1molCO2,总压强为po,平衡时甲

烷的转化率为40%,H2O的分压为p。

⑴关于上述平衡体系，下列说法正确的是(填标号)。

A.n(CH4)：H(CO2)=2：1

B.将H2O(g)液化，可以提高主反应的速率

C.若反应在恒容条件下进行，甲烷转化率小于40%

D.若降低反应温度，主、副反应均逆向进行

(2)DRM反应的KP=______________________________________________

(列出计算式即可，分压=总压x物质的量分数)。

5.(2023•烟台模拟)研究含氮元素物质的反应对生产、生活、科研等方面具有重要

的意义。

⑴为避免汽车尾气中的氮氧化合物对大气的污染，需给汽车安装尾气净化装置。在

净化装置中CO和NO发生反应2NO(g)+2CO(gyN2(g)+2CO2(g)AH=-746.8

kJ-moF1o实验测得:v正=左正•p2(N0),2(C0),y逆=左逆.MN2>p2(CC)2)。其中左正、左逆分

别为正、逆反应速率常数,只与温度有关刀为气体分压(分压=物质的量分数X总压)。

①达到平衡后，仅升高温度次正增大的倍数(填“大于”“小于”或“等于”火逆增

大的倍数。

②一定温度下在刚性密闭容器中充入CO、NO和N2物质的量之比为2：2：1，压

强为pokPa。达平衡时压强为O.9pokPa,则'三=。

⑵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：

①3N2H4⑴-4NH3（g）+N2（g）AHiKpi

②4NH3（g）2N2（g）+6H2（g）AftKP2

绘制pKpi-T和pKp2-T的线性关系图如图所示：（已知:pKp=-lgKp）

①由图可知,AHi0（填“〉”或“<”）-

②反应3N2H4⑴-3N2（g）+6H2（g）的K=（用&i、&2表示）;该反应的AH

0（填或“<”），写出推理过

程________________________________________________

6.（2023•厦门三模）向密闭容器中充入一定量的CH4（g）和NO（g）,保持总压为100

kPa发生反应:CH4(g)+4NO(g)02N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)AH<0o

n(NO)n(NO)

当献cw）=i时,NO的平衡转化率〜丁；乃时NO平衡转化率」匚加的关系如图

MN。）

⑴表示Tz时NO平衡转化率~MCH4）的关系是（填"I”或

乃（填"/或“<”）。

⑵在标=1、乃时,CH4的平衡分压为。已知:该反应的标准平衡常数

父=：：一，其中p°=100kPa，MCH4）、MNO）、〃（CO2）、p（N2）和MH2O）为

各组分的平衡分压，则该温度下於=。（分压=总压x物质的量分数。计算

结果用分数表示）。

多种平衡常数的相关计算

60

1.(1)36.36⑵八

解析⑴根据数据，可知10min时,已经到达平衡，根据三段式有:

2N(%(g)+O3(g)5=^N,O;(g)+O2(g)

初始量(mol)2100

变化量(moD1.60.80.80.8

平衡量(mol)0.40.20.80.8

OJ8

则平衡时02的体积分数=MX100%=36.36%；

44

三=.m

⑵设平衡时压强为p,则Kp=，由题意可知'/解得P=3,则

60

Kp=P%

2.Q)p-2qp(p-2q)(2)1000变大

解析⑴

HNC()(g)+H.,O(g)=^NH3(g)+CO2(g)

改变量qmol/Lqmol/Lqmol/Lqmol/L,

CO(NH2)2(S)=^^HNCO(g)+NH：4(g)

改变量(p—q)mol/L(p—q)mol/L,

则c(HNCO)=(p-2q)mol/L,则反应I的平衡常数K=c(NH3)xc(HNCO)=p(p-2q)

(mol/L)2o

(2)HNCO(g)+NH3(g)=CO(NH2)2(g)为放热反应，升温，平衡逆向移动，则右侧的线

为

K_MCOCNHi)：1_1/

Ti℃的，取A点数值一一t=标一标=1000kPa”,若点A时继续投

入等物质的量的两种反应物，再次达到平衡时(温度不变)，相当于加压，平衡正向移

动，则CO(NH2)2的体积分数变大。

h七

3.⑴<卜："(2)415.7

解析⑴活化能越小，反应速率越快,则反应I与反应H的活化能:Eal<Ea2；反应

2NO(g)+O2(g)-2NO2(g)的平衡常数及=2U。>JNQ；,当反应

华”二幺

达到平衡时正二正口^^尸也逆=左2・。网2。2),则'/k2,V2正=左3・。网2。2>。(02)=丫2

AMQJ)_kjANO：)〜《嚏02)_11*1

逆=丘》302),贝眄叱资町0»)♦，则Kc=%*㈣卬?("°)①々；

⑵根据已知条件列出“三段式”

2NO(g)^=^N2O2(g)

起始(mol)20

转化(mol)2xx

平衡(mol)2—2JCx

N2O2(g)+()2(gk=^2N()2(g)

起始(mol)x10

转化(mol)yy2y

平衡(moDx-y1—y2y

Zs

达平衡时NO转化率为丁xl00%=x=0.9,02转化率为尸0.4,平衡时气体总物质的量

为2.1mol,则平衡时体系总压强为3x105Pax3=3xlO5Pa,混合气体的总体积

nHT_Imolx83ll4Pz1一r1广1，400K

V=~—=33.256L,则2N0(g)-N2O2(g)的平衡常数

0AM

>(NOj―(pj-

Kc==415.7。

JIWa”pq广

4.(1)CD(2)-

解析⑴A.投入量n(CH4)"(82)=2：1,主反应消耗量n(CH4)：〃(CO2)=1：1,副

反应消耗C02,因此主副反应消耗量”(CH。：”(CO2详2：1,则平衡时体系中

“(CH#:H(CO2)#2:1.A错误；B.将H2O(g)液化，副反应

CO2(g)+H2(g)一C0(g)+H20(g)平衡正向移动，导致C02和H2浓度减小,CO浓度增

大，则主反应CH4(g)+CO2(g)-2co(g)+2H?(g)反应的速率减慢,B错误。主反应正

向为体积增大的反应，若反应在恒容条件下进行，等效于在恒压的基础上，缩小体积

加压,主反应平衡逆向移动，则甲烷转化率小于40%,C正确;D.由于主、副反应正反

应均为吸热反应，则若降低反应温度，主、副反应均逆向进行,D正确；故选CD。

⑵对主反应列三段式：

CH,(g)+CO2(g)^=^2C()(g)+2H2(g)

起始量/mol2100

变化量/mol0.80.81.61.6

平衡量/mol1.20.21.61.6

平衡时，设水的物质的量为xmol,对副反应列三段式：

H2(g)+828)=^09)+—0(g)

起始量/mol1.60.21.60

变化量/molxx1x

—

平衡量/mol1.6x0.2-jc1.6+xJC

已知，平衡时水的分压为P,在恒温恒压体系下，压强之比等于物质的量之比,所以有

，所以尸二"皿总)=4.6mol,则平衡

时，p(CH4)=4，，p(CO2)="xpo,p(CO)="xpo,p(H2)==xpo,Kp二

CH4CO^i—

(全办噜，

赞*(劈-P)

生或工

5.⑴①小于②22%

⑵①<②Kp〉Kp2<设乃〉乃，由图可知:pKpi(A)-p&i(乃)>Ip&2(A)-pXp2(乃)I

则：pKpi(72)-p^pi(Ti)>pXp2(Ti)-p^p2(72),p^i(72)+pXp2(72)>p^Pi(Ti)+p^p2(Ti),lg[^pi(

乃)•Kp2(Ti)]>lg[Kpi(A).Kp2(T2)]即K(TI)>K(T2),因此该反应正反应为放热反应

解析⑴①达到平衡后,V正=丫逆=左正•p2(NO»p2(CO)=左逆•p(N2〉p2(CO2),反应的平衡

p(N:)r(C02)_4

常数K=CNO『8一三,反应为放热反应升高温度平衡逆向移动,K值减小，则仅

升高温度次正增大的倍数小于k逆增大的倍数;②一定温度下在刚性密闭容器中充

入CO、NO和N?物质的量之比为2：2：1,设初始CO、NO和N2物质的量分别

为2mol、2moL1mol,生成N2的物质的量为x；

2NO(g)+2CO(g)=；=^N2(g)-F2CO2(g)

起始(mol)2210

转化(mol)2JC2Xx2x

平衡(mol)2~2JC2~2X1+T2JC

则反应后总的物质的量为(5-x)mol,初始压强为pokPa,达平衡时压强为O.9pokPa,

5-*_Q.9p()kPi

则5灯E,x=0.5mol,平衡时CO、NO、N2、CO2物质的量分别为1mok1mok

kz

1.5mok1mol,总的物质的量为4.5mol,则K="?=

X.it

(09即_7,

IQ.9j>okP^：0u9r,P:

X2)①由图可知,Kpi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,AHi<0；②由盖斯定律可知，①+②得反应

3N2H4⑴—3N2(g)+6H2(g),则该反应的K=Kp「Kp2；设A>Ti,由图可

知：pA^i(72)-p^pi(Ti)>IpKp2(⑸-pKp2(乃)I

则：pXpi(72)-pXpi(ri)>p^2(Ti)-pXp2(72),p^i(72)+pXp2(72)>pXpi(Ti)+pXp2(ri),lg[Xpi(

W-Kp2(Ti)]>lg[Kpi(T2〉Kp2(T2)]即K(TI)>K(T2),因此升高温度,K值减小，平衡逆向移

动，则该反应正反应为放热反应。

6.(1)II>⑵45kPa725

解析⑴由反应方程式CH4(g)+4NO(g)一2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)可知，随着

n(N。)

F"的增大，即增大NO的投入量，平衡正向移动,CH4的转化率增大而NO的转化

”(NO)

率却减小，由图所示信息可知，曲线I