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【正文】

素养提升练(十三)平衡思想——化学平衡常数K、Kp的计算探究点一浓度平衡常数的计算1.对于反应2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。下列说法不正确的是 ()A.该反应的ΔH>0B.a、b处反应速率大小关系:va大于vbC.在343K下,要提高SiHCl3的转化率,可以及时移去产物或增加反应物浓度D.343K时,SiHCl3的平衡转化率为22%,可以求得该温度下的平衡常数约为0.022.将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入容积为2L的恒容密闭容器中,发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:实验序号温度/℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/minCOH2OCO21650421.652900210.433210.41下列说法不正确的是 ()A.该反应的正反应为放热反应B.实验1中,前5min内用CO表示的反应速率为0.16mol·L-1·min-1C.实验2中,平衡常数为K=1D.实验3与实验2相比,改变的条件可能是温度3.[2023·北京海淀区一模]一定温度下,在恒容密闭容器中发生反应:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)。进料浓度比[c(HCl)∶c(O2)]分别为1∶1、4∶1、7∶1时,HCl平衡转化率随温度变化的关系如图。下列说法不正确的是 ()A.1molH—Cl断裂的同时有1molH—O断裂,则反应达到了平衡状态B.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量C.a、b、c三点中a点对应的O2平衡转化率最高D.若HCl的初始浓度为c0mol·L-1,c(HCl)∶c(O2)=1∶1时,K(400℃)=04.已知T1温度下在容积为10L的密闭容器中发生可逆反应X(g)+Y(g)2Z(g)+2W(s)ΔH,起始时充入15molX与15molY,10min时反应达到平衡状态,测得平均速率v(Z)=0.12mol·L-1·min-1。下列有关说法正确的是 ()A.T1温度下该反应的平衡常数为2.56B.平衡时再充入一定量的X,平衡正向移动,X的转化率增大C.若T2>T1,T2时K=1.52,则该反应的ΔH>0D.若其他条件不变,T3温度下,K=1.96,则Y的平衡转化率约为41%5.[2023·湖南邵阳三模]温度为T℃,向容积不等的恒容密闭容器中分别加入足量活性炭和1molNO2,发生反应:2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)。反应相同时间,测得各容器中NO2的转化率与容器容积的关系如图所示。下列说法正确的是()A.容器内的压强:pa∶pb>6∶7B.图中c点所示条件下,v正<v逆C.向a点平衡体系中充入一定量的NO2,达到平衡时,NO2的转化率比原平衡大D.T℃时,该反应的化学平衡常数为4探究点二压强平衡常数的计算6.已知:2NO(g)+2ICl(g)2NOCl(g)+I2(g)Kp12NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)Kp2则反应2ICl(g)I2(g)+Cl2(g)的Kp为 ()A.Kp1+Kp2 B.Kp1·Kp2C.Kp1-Kp2 D.K7.[2023·辽宁葫芦岛协作校模拟]一定温度下,向容积为2L的恒容密闭容器中通入一定量N2O4,发生反应N2O4(g)2NO2(g)ΔH>0,反应起始时容器内气体的总压强为p,体系中各组分的物质的量随时间(t)的变化如表。t/s020406080n(N2O4)/mol01000.0620.0480.0400.040n(NO2)/mol00.0760.1040.1200.120下列说法正确的是 ()A.20~60s内,NO2的平均反应速率v=1.1×10-3mol·L-1·s-1B.N2O4的平衡转化率为40%C.该温度下,反应的压强平衡常数Kp=94D.80s时,再充入0.03molNO2、0.01molN2O4,平衡逆向移动8.一定条件下,CO2(g)+3H2(g)H2O(g)+CH3OH(g)ΔH=-53.7kJ·mol-1;向2L恒温恒容密闭容器中充入1molCO2和2.8molH2反应,图中过程Ⅰ、Ⅱ是在两种不同催化剂作用下建立平衡的过程中CO2的转化率随时间的变化曲线。下列说法不正确的是 ()A.m点:v正>v逆B.活化能:过程Ⅱ>过程ⅠC.已知平衡时n点总压强为p,该反应的压强平衡常数Kp=200D.过程Ⅰ,t2min时改变的反应条件可能是升高温度9.[2023·河北张家口二模]我国在H2和CO合成CH3OH的研究中取得重大突破。向某密闭容器中,按物质的量之比为2∶1充入H2和CO,发生反应:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)ΔH。测得不同压强下CH3OH(g)的平衡体积分数随温度变化关系如图所示,下列说法错误的是 ()A.p1>p2B.该反应的焓变ΔH>0C.N点时对应该反应的Kp=12D.M、N两点使用不同催化剂时,正反应速率可能相等10.[2023·河北保定一模]我国力争在2060年实现碳中和,CO2的资源化对于实现碳中和具有重要意义。回答下列问题:CH4与CO2重整生成H2和CO的反应为CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)ΔH=+247.6kJ·mol-1(1)已知物质H2(g)CO(g)标准燃烧热ΔH/(kJ·mol-1)-285.8-283.0则表示CH4燃烧热的热化学方程式为

。

(2)在恒温恒容装置中通入等体积CO2和CH4,发生上述反应,起始压强为p,CO2的平衡转化率为α,达平衡时,容器内总压强为,该反应的平衡常数Kp=(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

11.[2023·湖北武汉调研]低碳烯烃是基础有机化工原料,工业上可利用合成气直接或间接制取。主要反应方程式如下。间接制取低碳烯烃:CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)ΔH1=-116kJ·mol-12CH3OH(l)C2H4(g)+2H2O(l)ΔH2=-35kJ·mol-1直接制取低碳烯烃:2CO(g)+4H2(g)C2H4(g)+2H2O(g)ΔH3回答下列问题:(1)已知H2O(g)H2O(l)ΔH=-44kJ·mol-1,则ΔH3=kJ·mol-1。

(2)将N2、CO和H2以体积比为1∶1∶2充入密闭容器中直接制取乙烯,CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示,则p1(填“>”“<”或“=”,下同)p2,M点的正反应速率N点的逆反应速率。在500K、压强为p1的条件下,该反应的Kp=(列出计算式)。

12.[2023·河北邯郸一模]研究CO、CO2在一定条件下与H2催化合成CH4等有机化工产品,对实现“碳中和”目标具有重要的意义。在一定条件下CO(g)与H2(g)可发生如下反应:反应Ⅰ:CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)ΔH1=-206.4kJ·mol-1反应Ⅱ:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH2反应Ⅲ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH3=+41.2kJ·mol-1(1)100kPa下,由最稳定的单质生成1mol某纯物质的热效应为该物质的标准摩尔生成焓。部分物质的标准摩尔生成焓数据如表所示:物质CO(g)H2(g)CH4(g)H2O(g)标准摩尔生成焓/(kJ·mol-1)-1100-74.6x则x=;ΔH2=kJ·mol-1。

(2)一定温度范围内反应Ⅰ和反应Ⅱ的lgKp-1T①依据图像,可知T1K时,反应Ⅲ的平衡常数Kp3=。

②图中v正(A)(填“>”“<”或“=”)v逆(B)。

(3)①恒温(323K)恒压(p)条件下,在密闭容器中起始时按n(H2)∶n(CO2)=1∶1投料进行反应(仅发生反应Ⅱ和反应Ⅲ),CO2初始分压分别为p0-(a)MPa、p0-(b)MPa、p0-(c)MPa,测得CO2的压强转化率α(CO2)[已知:气体A的压强转化率表示为α(A)=1-p1p0×100%,p0MPa为A的初始分压,p1MPa为某时刻A的分压]与时间(t)的关系如下图所示,则p0-(a)、p0-(b)、p0-(c)由大到小的顺序为②在密闭容器中起始时按n(H2)∶n(CO2)=3∶1投料,分别在压强为1MPa和5MPa的恒压下