学案分层作业35　化学平衡常数的拓展及有关计算

学案分层作业(三十五)化学平衡常数的拓展及有关计算(考查范围：对应学案40分值：60分)1．(2025·河南名校联考)向刚性密闭容器中，按物质的量之比3∶1充入H2和CO2，发生反应：2CO2(g)＋6H2(g)⥬C2H4(g)＋4H2O(g)，反应相同的时间，CO2转化率随温度的变化关系如图所示。下列说法错误的是()A．H2的转化率随温度的变化关系图与上图完全相同B．该反应的焓变ΔH<0C．N点容器内压强为p0，则T2℃时反应的Kp＝13D．M、N两点时两容器内压强相等2．(2025·景德镇一模)合成氨反应的化学方程式为3H2(g)＋N2(g)⥬2NH3(g)，恒压密闭容器中，起始时n(H2)∶n(N2)＝3∶1，不同温度(T)下平衡混合物中NH3物质的量分数随压强的变化曲线如图所示，下列说法错误的是()A．25℃时，H2(g)和NH3(g)的燃烧热ΔH分别为akJ/mol和bkJ/mol，合成氨反应的焓变为(3a－2b)kJ/molB．A点温度迅速从T1变为T2，则此时浓度商Q大于K(T2)C．Kp(A)∶Kp(B)＝1∶9(Kp为以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)D．合成氨逆反应速率方程为v逆＝，从C点开始减小压强，v逆瞬间增大后逐渐减小，最后不变3．利用CO生产甲醇的反应为2H2(g)＋CO(g)⥬CH3OH(g)，在密闭容器中按物质的量之比为2∶1充入H2和CO，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图所示。已知：①v正＝k正·x(CO)·x2(H2)，v逆＝k逆·x(CH3OH)，其中v正、v逆为正、逆反应速率，k正、k逆为速率常数，x为各组分的体积分数。②Kp为以分压表示的平衡常数，气体分压＝气体总压×体积分数。下列相关说法错误的是()A．该反应的ΔH<0B．B点与C点的平衡常数关系为KB＝KCC．增大体系压强，k正－k逆的值将增大D．C点对应的平衡常数Kp＝274．(6分)(2025·湖南名校联考，节选)在一定温度下向某恒容密闭容器中加入3molV2O5(s)、3molCCl4(g)，进行反应2V2O5(s)＋3CCl4(g)⥬4VOCl3(g)＋3CO2(g)，起始时压强为p0kPa，20min后达到平衡，测得V2O5(s)的转化率为40%。则0～20min内，CCl4的反应速率v(CCl4)＝________________(用含p0的式子表示)kPa·min-1，VOCl3(g)的平衡产率为________%，Kp＝________kPa4(填含p0的计算式，Kp用气体平衡分压代替平衡物质的量浓度进行计算)。5．(7分)(2025·岳阳一模，节选)“碳达峰·碳中和”是我国社会发展的重大战略。在催化剂作用下，CO2可被H2还原为CH3OH等化学品，主要反应如下：反应1：CO2(g)＋3H2(g)⥬CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－50kJ·mol-1反应2：CO2(g)＋H2(g)⥬CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41kJ·mol-1(1)反应CO(g)＋2H2(g)⥬CH3OH(g)的ΔH＝________kJ·mol-1。(2分)(2)将1molCO2(g)和3molH2(g)充入密闭容器发生反应1和反应2，并达到平衡状态。相同温度下，在不同压强下测得CO2的平衡转化率、CH3OH(g)的选择性nCH3OHnCH3OH+nCO×100%和CO的选择性nCOnCH3OH+nCO×100%随压强变化曲线如图所示。图中表示CH3OH(g)选择性的曲线是________(填“m”“n”或“q”)，6．(9分)(2025·娄底一模，节选)甲烷和二氧化碳重整制备合成气。有关反应如下：主反应：CH4(g)＋CO2(g)⥬2CO(g)＋2H2(g)ΔH1副反应：H2(g)＋CO2(g)⥬CO(g)＋H2O(g)ΔH2在恒容密闭容器中，通过改变n(CO2)使进料比nCO2nCH4分别为1.0、2.0、3.0。反应达到平衡状态时，不同温度下CH4(1)下列有关图1的叙述正确的是________(填字母)。(2分)A．曲线甲代表投料比为3.0B．正反应速率：a<cC．主反应平衡常数：K(b)＝K(c)>K(a)D．主反应ΔH1<0(2)图2中，随着进料比nCO2nCH4增大，nH2nCO的值________(填“__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3分)(3)在800℃、101kPa时，按投料比1.0充入刚性密闭容器中，达到平衡时甲烷的转化率为90%，CO2的转化率为95%，则副反应的压强平衡常数Kp＝________(结果保留两位小数，下同)，平衡时H2的分压为________kPa。(4分)7．(7分)(2025·陕晋青宁卷，节选)MgCO3/MgO循环在CO2捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用MgCO3与H2反应生成CH4的路线，主要反应如下：Ⅰ．MgCO3(s)⥬MgO(s)＋CO2(g)ΔH1＝＋101kJ·mol-1Ⅱ．CO2(g)＋4H2(g)⥬CH4(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－166kJ·mol-1Ⅲ．CO2(g)＋H2(g)⥬H2O(g)＋CO(g)ΔH3＝＋41kJ·mol-1回答下列问题：100kPa下，在密闭容器中H2(g)和MgCO3(s)各1mol发生反应。反应物(H2、MgCO3)的平衡转化率和生成物(CH4、CO2)的选择性随温度变化关系如图(反应Ⅲ在360℃以下不考虑)。注：含碳生成物选择性＝含碳生成物的物质的量MgCO(1)表示CH4选择性的曲线是________(填字母)。(1分)(2)点M温度下，反应Ⅱ的Kp＝________(kPa)-2(列出计算式即可)。(2分)(3)在550℃下达到平衡时，n(CO)＝________mol。500～600℃，随温度升高，H2平衡转化率下降的原因可能是_____________________________________________________________________________________________________________。(4分)8．(7分)(2025·云南卷，节选)我国科学家研发出一种乙醇(沸点78.5℃)绿色制氢新途径，并实现高附加值乙酸(沸点118℃)的生产，主要反应为：Ⅰ．C2H5OH(g)＋H2O(g)=2H2(g)＋CH3COOH(g)ΔH1Kp1Ⅱ．C2H5OH(g)=CH3CHO(g)＋H2(g)ΔH2＝＋68.7kJ·mol-1回答下列问题：恒压100kPa下，向密闭容器中按n(H2O)∶n(C2H5OH)＝9∶1投料，产氢速率和产物的选择性随温度变化关系如图1，关键步骤中间体的能量变化如图2。[比如：乙酸选择性＝n生成的乙酸n(1)由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为270℃，原因为___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2分)(2)由图中信息可知，乙酸可能是________(填“产物1”“产物2”或“产物3”)。(1分)(3)270℃时，若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时乙醇的转化率为90%，乙酸的选择性为80%，则p(CH3COOH)∶p(C2H5OH)＝________，平衡常数Kp1＝________________kPa(列出计算式即可；用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。(4分)9．(15分)(1)(2024·湖北卷，节选)用BaCO3和焦炭为原料，经反应Ⅰ、Ⅱ得到BaC2。反应Ⅰ：BaCO3(s)＋C(s)⥬BaO(s)＋2CO(g)反应Ⅱ：BaO(s)＋3C(s)⥬BaC2(s)＋CO(g)已知Kp＝(pCO)n、K＝pCO105Pan(n是CO的化学计量系数)。反应Ⅰ①反应BaCO3(s)＋4C(s)⥬BaC2(s)＋3CO(g)在1585K的Kp＝________Pa3。(2分)②保持1320K不变，假定恒容容器中只发生反应Ⅰ，达到平衡时pCO＝__________Pa，若将容器体积压缩到原来的12，重新建立平衡后pCO＝________Pa。(4分(2)(2024·安徽卷，节选)一定温度和压强下，反应ⅰC2H6(g)⥬C2H4(g)＋H2(g)Kx1反应ⅱC2H6(g)＋H2(g)⥬2CH4(g)Kx2(Kx2远大于Kx1，Kx是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数)①仅发生反应ⅰ时，C2H6的平衡转化率为25.0%，计算Kx1＝________。(2分)②同时发生反应ⅰ和ⅱ时，与仅发生反应ⅰ相比，C2H4的平衡产率________(填“增大”“减小”或“不变”)。(2分)(3)(2023·山东卷，节选)一定条件下，水气变换反应CO＋H2O⥬CO2＋H2的中间产物是HCOOH。为探究该反应过程，研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应：Ⅰ．HCOOH⥬CO＋H2O(快)Ⅱ．HCOOH⥬CO2＋H2(慢)研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ