08第八单元04素养提升练(十三)平衡思想-化学平衡常数K、Kp的计算【答案】

素养提升练(十三)平衡思想——化学平衡常数K、Kp的计算1.C[解析]曲线a代表343K时的反应,曲线b代表323K时的反应,由图像知,温度越高,SiHCl3的平衡转化率越大,所以该反应的ΔH>0,A正确;a、b两点的转化率相等,可以认为各物质的浓度对应相等,而a点的温度更高,所以反应速率更快,即va>vb,B正确;及时移去产物,平衡正向移动,SiHCl3的转化率增大,增加反应物浓度,平衡正向移动,但SiHCl3的转化率不变,C错误;设343K时初始加入的SiHCl3的浓度为1mol·L-12SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)起始/(mol·L-1)100转化/(mol·L-1)0.220.110.11平衡/(mol·L-1)0.780.110.11故平衡常数K=0.11202.D[解析]由表中数据计算知,650℃和900℃时CO的转化率分别为40%、20%,说明温度越高,CO的转化率越小,则该反应的正反应是放热反应,A正确;实验1中5min时生成1.6molCO2,同时消耗1.6molCO,则有v(CO)=1.6mol2L×5min=0.16mol·L-1·min-1,B正确;实验2中达到平衡时,n(CO2CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始浓度/(mol·L-1)10.500转化浓度/(mol·L-1)0.20.20.20.2平衡浓度/(mol·L-1)0.80.30.20.2则900℃时该反应的平衡常数K=c(CO2)·c(H2)c(CO)·c(H2O)=0.2×0.20.8×0.3=16,C正确;实验2和实验3中CO、H2O的起始量相等,实验3达到平衡所需时间比实验2短,则实验3的反应速率快,达到平衡时实验2和实验3.D[解析]H—Cl断裂表示正反应,而H—O断裂表示逆反应,根据方程式知当1molH—Cl断裂的同时有1molH—O断裂时,正、逆反应速率相等,则反应达到了平衡状态,A正确;由题干图像知,其他条件相同时升高温度,HCl的平衡转化率减小,即升高温度平衡逆向移动,说明正反应是放热反应,即该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量,B正确;当温度相同时,增大进料浓度比[c(HCl)∶c(O2)]的比值即增大HCl的浓度,O2的平衡转化率增大,而HCl的平衡转化率却减小,由图像信息可知,a、b、c三点中a点对应的O2平衡转化率最高,C正确;若HCl的初始浓度为c0mol·L-1,c(HCl)∶c(O2)=1∶1、400℃时HCl的平衡转化率为84%,由三段式分析:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)起始量/

(mol·L-1)c0c000转化量/

(mol·L-1)0.84c00.21c00.42c00.42c0平衡量/

(mol·L-1)0.16c00.79c00.42c00.42c0则K(400℃)=c2(Cl24.D[解析]根据Z的平均速率知,平衡时c(Z)=1.2mol·L-1,c(X)=0.9mol·L-1,c(Y)=0.9mol·L-1,平衡常数K=c2(Z)c(X)·c(Y)=1.220.9×0.9≈1.78,A错误;平衡时再充入一定量的X,平衡正向移动,但X的转化率减小,Y的转化率增大,B错误;升高温度,平衡常数减小,平衡逆向移动,则正反应为放热反应,ΔH<0,C错误X(g)+Y(g)2Z(g)+2W(s)起始/(mol·L-1)1.51.50转化/(mol·L-1)xx2x平衡/(mol·L-1)1.5-x1.5-x2x平衡常数K=(2x)2(1.5-x)×(1.5-5.A[解析]a点,NO2的转化率为40%,则a点反应三段式为2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)起始/mol100转化/mol0.40.20.4a点/mol0.60.20.4b点,NO的转化率为80%,则b点反应三段式为2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)起始/mol100转化/mol0.80.40.8b点/mol0.20.40.8根据a点反应三段式、b点反应三段式和pV=nRT知,paV1=1.2RT,pbV2=1.4RT,由于V2>V1,故容器内的压强:pa∶pb>6∶7,A正确;相同时间内,b点比a点反应慢,但转化率达到80%,c点比a点反应更慢,转化率也是40%,说明a点为平衡点,c点为未平衡点,即图中c点所示条件下,v正>v逆,B错误;向a点平衡体系中充入一定量的NO2,相当于增大压强,平衡向左移动,达到平衡时,NO2的转化率比原平衡小,C错误;由a点反应三段式知,各物质平衡浓度为c(NO2)=0.6V1mol·L-1、c(N2)=0.2V1mol·L-1、c(CO2)=0.4V1mol·L-1,T℃时6.B[解析]反应①:2NO(g)+2ICl(g)2NOCl(g)+I2(g),Kp1=p(I2)×p2(NOCl)p2(ICl)Cl2(g),Kp2=p(Cl2)×p2(NO)p2(NOCl),反应①+②可得2ICl(g)I2(gKp1·Kp2。7.D[解析]20~60s内,NO2改变量为0.044mol,则NO2平均反应速率v=0.044mol2L×40s=5.5×10-4mol·L-1·s-1,A错误;平衡时N2O4物质的量为0.040mol,消耗N2O4物质的量为0.060mol,=60%,B错误;平衡时N2O4物质的量为0.040mol,NO2物质的量为0.120mol,总的气体物质的量为0.160mol,根据已知条件,得到平衡时气体总压强为1.6p,平衡时,p(NO2)=1.2p,p(N2O4)=0.4p,Kp=(1.2p)20.4p=3.6p,C错误;该温度下平衡常数K=0.12220.042=0.18,80s时,再充入0.03molNO2、0.018.C[解析]由题图知,m点时CO2还未达到平衡转化率,故反应正向进行,v正>v逆,A正确;过程Ⅰ较过程Ⅱ先达到平衡状态,说明反应速率快,则活化能:过程Ⅱ>过程Ⅰ,B正确;n点时CO2的平衡转化率为80%,列三段式:CO2(g)+3H2(g)H2O(g)+CH3OH(g)起始/mol12.800转化/mol0.82.40.80.8平衡/mol0.20.40.80.8则平衡时p(CO2)=111p,p(H2)=211p,p(H2O)=p(CH3OH)=411p,故Kp=411p×411p211p3×111p=242p2,C错误;过程9.B[解析]该反应为气体分子总数减小的反应,故压强越大,平衡正向进行的程度越大,CH3OH(g)的平衡体积分数越高,即p1>p2,A正确;温度升高,CH3OH(g)的平衡体积分数减小,说明该反应为放热反应,ΔH<0,B错误;N点时对应该反应的平衡常数与M点相同,设起始H2、CO物质的量分别为2mol、1mol,列三段式:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)起始量/mol210变化量/mol2xxx平衡量/mol2-2x1-xxM点CH3OH(g)的平衡体积分数即物质的量分数为40%,则x2-2x+1-x+x=40%,解得x=23,平衡时总物质的量为3mol-2×23mol=53mol,p(H2)=25p2,p(CO)=15p2,p(CH3OH)=25p2,该反应的Kp=p(CH3OH)p210.(1)CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.0kJ·mol-1(2)(1+α)p4[解析](1)燃烧热是指在101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量;由表格数据及题干知:Ⅰ.H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH=-285.8kJ·mol-1;Ⅱ.CO(g)+12O2(g)CO2(g)ΔH=-283.0kJ·mol-1;Ⅲ.CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)ΔH=+247.6kJ·mol-1,由盖斯定律知,Ⅲ+2×Ⅱ+2×Ⅰ得:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.0kJ·mol-1。(2)在恒温恒容装置中通入等体积CO2和CH4,假设投料均为1mol,发生上述反应,起始压强为p,CO2的平衡转化率为α,列三段式:CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)起始/mol1100转化/molαα2α2α平衡/mol1-α1-α2α2α则反应后总的物质的量为(2+2α)mol,根据阿伏伽德罗定律可知,容器内总压强为2+2α2×p=(1+α)p,该反应的平衡常数Kp=(1+11.(1)-179(2)>>0[解析](1)已知①CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)ΔH1=-116kJ·mol-1;②2CH3OH(l)C2H4(g)+2H2O(l)ΔH2=-35kJ·mol-1;③H2O(g)H2O(l)ΔH=-44kJ·mol-1,由盖斯定律知,2×①+②-2×③得:2CO(g)+4H2(g)C2H4(g)+2H2O(g)ΔH3=2×(-116kJ·mol-1)+(-35kJ·mol-1)-2×(-44kJ·mol-1)=-179kJ·mol-1。(2)制取乙烯反应为气体分子数减小的反应,相同条件下,增大压强,平衡正向移动,CO转化率增大,故p1>p2;M、N两点CO的转化率相同,各物质浓度对应相等,但M点温度高、压强大,则M点的正反应速率>N点的正反应速率=N点的逆反应速率;假设N2、CO和H2投料分别为1mol、1mol、2mol,在500K、压强为p1的条件下,平衡时CO转化率为60%,则反应0.6molCO、1.2molH2,生成0.3mol乙烯、0.6molH2O(g),平衡时CO为0.4mol、H2为0.8mol,总的物质的量为0.4mol+0.8mol+0.3mol+0.6mol+1.0mol=3.1mol;则该反应的Kp=0.612.(1)-241.8-165.2(2)①1②>(3)①p0-(a)>p0-(c)>p0-(b)②bc0.1252.4[解析](1)根据标准摩尔生成焓的定义及表格数据,ΔH1=[(-74.6+x)-(-110+0×3)]kJ·mol-1=-206.4kJ·mol-1,解得x=-241.8;根据盖斯定律,Ⅱ=Ⅰ+Ⅲ,ΔH2=ΔH1+ΔH3=(-206.4+41.2)kJ·mol-1=-165.2kJ·mol-1。(2)①根据题图所示,T1K时,反应Ⅰ和反应Ⅱ的lgKp相等,反应Ⅲ=反应Ⅱ-反应Ⅰ,则lgKp3=lgKp2-lgKp1,Kp3=1。②A、B两点都是平衡点,温度越高反应速率越大,A点温度高于B点,因此v正(A)>v逆(B)。(3)①结合已知条件,可知反应相同时间,CO2初始分压越大,反应速率越快,α(CO2)越大,故p0-(a)>p0-(c)>p0-(b)。②反应Ⅱ为放热反应,反应Ⅲ为吸热反应,根据已知条件知,a、b表示甲烷的平衡体积分数随温度的变化关系,c、d表示CO的平衡体积分数随温度的变化关系;反应Ⅱ的正向反应为气体分子数减小的反应,反应Ⅲ为反应前后气体分子数不变的反应,加压,反应Ⅱ的平衡正向移动,可推出在1MPa时,表示CH4和CO的平衡体积分数随温度变化关系的曲线依次是b、c。设CO2和H2初始物质的量分别为1mol和3mol,生成的CH4和CO的物质的量均为xmol,列出三段式:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)起始量/mol13