2022年高考化学专题复习《化学平衡常数 化学反应进行的方向》

化学平衡常数化学反应进行的方向分析近年来全国卷均对化学平衡常数都作了考查。主要考查形式有四种：书写化学平衡常数表达式；计算平衡常数；运用平衡常数判断反应方向；判断平衡常数与外界因素关系等。计算平衡常数易错点主要有：用物质的量替代浓度直接计算，忘了体积；固体或液体物质引入平衡常数表达式中；读图像不精确等。图像、数据信息是高考考查难点和区分点，高考通过信息给予多样化，考查接受、加工、同化新信息能力。从近几年高考看，选择有机反应、溶液中进行的反应考查化学平衡问题成为命题热点；化学反应进行方向判断融入反应原理综合题中。预测2022年必将把握化学平衡常数这一平衡理论核心，关注考查方向：(1)根据图像、数据表、或转化率、各物质浓度求平衡常数K；(2)根据平衡常数、－lgK与温度关系图像判断正反应是吸热还是放热；(3)在平衡状态投入反应物和产物，利用平衡常数数据和判断反应方向；(4)有关有机反应、溶液中反应的平衡常数计算或转化率的计算，可能涉及pH、Ksp、Kw等常数计算。一、化学平衡常数二、化学反应进行的方向化学平衡常数1．概念在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号K表示。2．数学表达式：对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)来说，K＝。注意：①不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀水溶液中水的浓度写进平衡常数表达式。例如：CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)　K＝c(CO2)Cr2O(aq)＋H2O(l)2CrO(aq)＋2H＋(aq)K＝②同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式亦不同。例如：N2O4(g)2NO2(g)　K＝ N2O4(g)NO2(g)　K′＝＝2NO2(g)N2O4(g)　K″＝＝因此书写平衡常数表达式时，要与化学反应方程式相对应，否则意义就不明确。(2)对于气体反应，写平衡常数表达式时，除可以用平衡时的物质的量浓度表示外，也可以用平衡时各气体的分压来表示。例如：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　Kp＝其中：p(NH3)、p(N2)、p(H2)分别为NH3、N2、H2的平衡分压，某气体平衡分压＝平衡时总压×该气体的物质的量分数。3．平衡常数的意义(1)平衡常数可表示反应进行的程度。K越大，反应进行的程度越大，K＞105时，可以认为该反应已经进行完全。转化率也能表示反应进行的程度，转化率不仅与温度有关，而且与起始条件有关。(2)K的大小只与温度有关，与反应物或生成物起始浓度的大小无关。4．浓度商：可逆反应进行到某时刻(包括化学平衡)时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值称为浓度商(Q)。对于化学反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商：Q＝。Q＜K，反应向正反应方向进行；Q＝K，反应处于平衡状态；Q＞K，反应向逆反应方向进行。化学平衡计算模式对以下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx，容器容积为VL。　　　　mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始(mol)　　a　　　　b　　　　0　　　0变化(mol)　　mx　　　nx　　　px　　qx平衡(mol)　　a－mx　b－nx　　px　　qx(1)v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q(未达到平衡时，用于确定化学方程式中未知的化学计量数)。(2)K＝＝(Q是任意时刻的，则有Q>K，v正CO2D．温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大【解析】A项，NO(g)N2(g)＋O2(g)的平衡常数为()＝1015，错误；B项，H2和O2之间的反应需要点燃才能进行，错误；C项，常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的平衡常数依次为1×1030、5×10－82、4×10－92，平衡常数越大，则反应进行的程度越大，正确；D项，反应②为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，错误。【答案】C例2某温度下，在一个2L的密闭容器中，加入4molX和2molY进行如下反应：3X(g)＋2Y(g)4Z(s)＋2W(g)，反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6molZ，则下列说法正确的是(　　)A．该反应的化学平衡常数表达式是B．此时，Y的平衡转化率是40%C．增大该体系的压强，化学平衡常数增大D．增加Y，Y的平衡转化率增大【解析】化学平衡常数的表达式中不能出现固体或纯液体，而物质Z是固体，A错误；根据化学方程式可知，平衡时减少的Y的物质的量是1.6mol×＝0.8mol，所以Y的转化率为×100%＝40%，B正确；平衡常数只与温度有关，增大压强时平衡常数不变，C错误；增加Y后平衡右移，X的转化率增大，而Y的转化率减小，D错误。【答案】B例3在淀粉KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq)I(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示：t/℃515253550K1100841689533409下列说法正确的是(　　)A．反应I2(aq)＋I－(aq)I(aq)的ΔH>0B．其他条件不变，升高温度，溶液中c(I)减小C．该反应的平衡常数表达式为D．25℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡常数K小于689【解析】选项A，温度升高，平衡常数减小，因此该反应是放热反应，ΔHS(s)；c．反应前无气体，反应后有气体产生的过程；d．反应前后都有气体，但气体的物质的量增加的反应。③熵判据：体系的混乱度增大，ΔS>0，反应有自发进行的倾向。但有些熵减的过程也能自发进行，故只用熵变来判断反应方向也不全面。(3)复合判据在温度、压强一定的条件下，化学反应进行的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果，反应方向的复合判据为ΔH－TΔS。当ΔH－TΔS焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响ΔHΔSΔH－TΔS反应情况－＋永远是负值在任何温度下均自发进行＋－永远是正值在任何温度下均非自发进行＋＋低温为正，高温为负低温时非自发，高温时自发－－低温为负，高温为正低温时自发，高温时非自发 (1)ΔH0的反应在温度低时不能自发进行(　　)(2)一定温度下，反应MgCl2(l)Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0(　　)(3)反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH0(　　)(5)SO2(g)===S(g)＋O2(g)　ΔH>0，ΔS>0，该反应不能自发进行(　　)(6)SO2(g)＋2H2S(g)===3S(s)＋2H2O(l)　ΔH0(　　)(8)在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向(　　)(9)放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾向性，但在一定条件下也可自发进行(　　)(10)NH4HCO3(g)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　ΔH＝185.57kJ·mol－1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向(　　)答案：(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√(7)√　(8)×　(9)√　(10)√　【典例】例1(2021•浙江6月选考)相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是()A．1molCH4(g)＜1molH2(g)B．1molH2O(g)＜2molH2O(g)C．1molH2O(s)＞1molH2O(l)D．1molC(s，金刚石)＞1molC(s，石黑)【解析】A项，CH4(g)和H2(g)物质的量相同，且均为气态，CH4(g)含有的原子总数多，CH4(g)的摩尔质量大，所以熵值1molCH4(g)＞1molH2(g)，A错误；B项，相同状态的相同物质，物质的量越大，熵值越大，所以熵值1molH2O(g)＜2molH2O(g)，B正确；C项，等量的同物质，熵值关系为：S(g)＞S(l)＞S(s)，所以熵值1molH2O(s)＜1molH2O(l)，C错误；D项，从金刚石和石墨的结构组成上来看，金刚石的微观结构更有序，熵值更低，所以熵值1molC(s，金刚石)＜1molC(s，石黑)，D错误；故选B。【答案】B例2下列反应在任何温度下均能自发进行的是(　　)A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g)　ΔH＝163kJ·mol－1B．Ag(s)＋Cl2(g)===AgCl(s)ΔH＝－127kJ·mol－1C．HgO(s)===Hg(l)＋O2(g)　ΔH＝91kJ·mol－1D．H2O2(l)===O2(g)＋H2O(l)ΔH＝－98kJ·mol－1【解析】对于A项，ΔH>0，ΔS0 ，即任何温度下反应都不能自发进行；对于B项，ΔHp2B．b、c两点对应的平衡常数：Kc>KbC．a点：2v正(NH3)＝3v逆(H2) D．a点：NH3的转化率为【答案】B【解析】该反应为气体分子数增大的反应，恒温时，压强越大，N2的体积分数越小，则p1Kb，故B正确；反应速率之比等于化学计量数之比，3v正(NH3)＝2v逆(H2)，故C错误；对于反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，假设反应前氨的物质的量为1mol，反应的氨的物质的量为xmol，则＝0.1，解得x＝，因此氨的转化率为，故D错误。13．CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此，控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。已知反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常数为K1；反应Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)的平衡常数为K2。在不同温度时K1、K2的值如下表：温度(绝对温度)K1K29731.472.3811732.151.67(1)推导反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常数K与K1、K2的关系式：_____________________。(2)通过K值的计算，(1)中的反应是_________反应(填“吸热”或“放热”)。(3)在一体积为10L的密闭容器中，加入一定量的CO2和H2O(g)，在1173开时发生反应并记录前5min的浓度，第6min时改变了反应的条件。各物质的浓度变化如下表：时间/minCO2H2OCOH200.20000.30000020.17400.27400.02600.02603c1c2c3c34c1c2c350.07270.17270.12730.1273 60.03500.13500.1650①前2min，用CO表示的该化学反应的速率是：_______________________。②在3~4min之间，反应处于___________状态(填“平衡”或“非平衡”)。③第6min时，平衡向_________方向移动，可能的原因是______________________。【答案】(1)K=(2)吸热(3)①v(CO)=0.0130mol·L-1·nin-1②平衡③右或正反应升高温度或降低了H2浓度【解析】(1)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)平衡常数K的表达式K=；Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常数为K1=；Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)的平衡常数为K2=，由平衡常数分析计算可知，K与K1、K2二者的关系为K=；(2)973时，K===0.68；1173时，K===1.43；故升高温度，K值增大，平衡正向移动，(1)中的反应是吸热反应；(3)①前2min，用CO表示的该化学反应的速率c(CO)==0.013mol/(L•min)；②由表中数据可知，3min、4min时，反应混合物对应物质的浓度不变，处于与平衡状态；③表6min时，CO2浓度降低、H2O的浓度减小、CO的浓度增大，说明平衡向正反应移动，正反应为吸热反应，可能是升高温度，由于氢气物质的量未知，也可能是降低氢气浓度。14．100kPa时，反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)中NO的平衡转化率与温度的关系曲线如图1，反应2NO2(g)N2O4(g)中NO2的平衡转化率与温度的关系曲线如图2。(1)图1中A、B、C三点表示不同温度、压强下2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)达到平衡时NO的转化率，则________点对应的压强最大。 (2)100kPa、25℃时，2NO2(g)N2O4(g)平衡体系中N2O4的物质的量分数为________，N2O4的分压p(N2O4)＝__________kPa，列式计算平衡常数Kp＝__________(Kp用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。(3)100kPa、25℃时，VmLNO与0.5VmLO2混合后最终气体的体积为________mL。【答案】(1)B　(2)66.7%　66.7＝kPa－1≈0.06kPa－1(3)0.6V【解析】(1)图1中曲线为等压线，A、C在等压线下方，B在等压线上方，A、C点相对等压线，NO的平衡转化率减小，则平衡逆向移动，为减小压强所致，B点相对等压线，NO的平衡转化率增大，则平衡正向移动，为增大压强所致，故压强最大的点为B点。(2)100kPa、25℃时，NO2的平衡转化率为80%，设起始时NO2的浓度为a，则平衡时NO2的浓度为0.2a、N2O4的浓度为0.4a，故N2O4的物质的量分数为×100%≈66.7%。N2O4的分压p(N2O4)＝100kPa×66.7%＝66.7kPa。Kp＝＝kPa－1≈0.06kPa－1。(3)100kPa、25℃时，VmLNO与0.5VmLO2生成VmLNO2，2NO2(g)N2O4(g)平衡体系中NO2的转化率为80%，知平衡时气体的体积为VmL×(1－80%)＋VmL×80%×＝0.6VmL。15．近年来，全球丙烯需求快速增长，研究丙烷制丙烯有着重要的意义。相关反应有：Ⅰ．C3H8在无氧条件下直接脱氢：C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)∆H1=+124kJ·mol−1Ⅱ．逆水煤气变换：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)∆H2Ⅲ．CO2氧化C3H8脱氢制取丙烯：C3H8(g)+CO2(g)C3H6(g)+CO(g)+H2O(g)∆H3已知：CO和H2的燃烧热分别为−283.0kJ·mol−1、−285.8kJ·mol−1；H2O(g)=H2O(l)∆H=−44kJ·mol−1请回答：(1)反应Ⅱ的∆H2=___________kJ·mol−1。(2)下列说法正确的是___________A．升高温度反应Ⅰ的平衡常数增大B．选择合适的催化剂可以提高丙烷平衡转化率和丙烯选择性C．反应Ⅱ能自发，则∆S＜0D．恒温恒压下通入水蒸气有利于提高丙烷转化率(3)在不同压强下(0.1MPa、0.01MPa)，反应Ⅰ中丙烷和丙烯的物质的量分数随温度变化如图所示，请计算556℃反应Ⅰ的平衡常数Kp=___________(对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B) 代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作Kp，如p(B)=p·x(B)，p为平衡总压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数)。(4)反应Ⅰ须在高温下进行，但温度过高时易发生副反应，导致丙烯选择性降低，且高温将加剧催化剂表面积炭，导致催化剂迅速失活。工业上常用CO2氧化C3H8脱氢制取丙烯。请说明原因：___________________________________。(5)研究表明，二氧化碳氧化丙烷脱氢制取丙烯可采用铬的氧化物为催化剂，其反应机理如图2所示。该工艺可以有效消除催化剂表面的积碳，维持催化剂活性，原因是________________________________________________。【答案】(1)41.2(2)AD(3)0.0125MPa(4)CO2能与H2发生反应Ⅱ使反应Ⅰ平衡正移，提高丙烯产率(5)CO2+C=2CO，可以消除催化剂表面的积炭【解析】(1)已知：CO和H2的燃烧热分别为−283.0kJ·mol−1、−285.8kJ·mol−1，可得①CO(g)+O2(g)=CO2(g)∆H=−283.0kJ·mol−1②H2(g)+O2(g)=H2O(l)∆H=−285.8kJ·mol−1③H2O(g)=H2O(l)∆H=−44kJ·mol−1根据盖斯定律，将②-①-③，整理可得CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)∆H2=+41.2kJ/mol；(2)A项，反应I的正反应是吸热反应，升高温度，反应Ⅰ的化学平衡正向移动，使其化学平衡常数增大，A 正确；B项，选择合适的催化剂只能改变反应速率，但不能使化学平衡发生移动，因此不能提高丙烷平衡转化率，B错误；C项，根据(1)计算可知反应Ⅱ热化学方程式为CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)∆H2=+41.2kJ/mol，该反应的正反应是吸热反应，反应不能自发，C错误；D项，该反应的正反应是气体体积增大的反应，在恒温恒压下通入水蒸气，体系的体积增大，化学平衡正向移动，因此有利于提高丙烷转化率，D正确；故选AD；(3)对于反应Ⅰ：C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)∆H1=+124kJ·mol−1，该反应的正反应是气体体积增大的吸热反应，在温度不变时，增大压强，化学平衡逆向移动，C3H8的转化率降低，C3H6含量降低，所以最上边斜线表示的是压强为0.1MPa的C3H8的转化，下边斜线表示的是0.01MPa的C3H8的转化。若压强在压强为0.1MPa，温度为556℃时，假设丙烷的物质的量是1mol，反应消耗物质的量是x，根据图象可知丙烷在A点的物质的量分数50%，则平衡时各种气体的物质的量分别是n(C3H8)=(1-x)mol，n(C3H6)=n(H2)=xmol，由于C3H8的含量是50%，则，解得x=，气体总物质的量n(气)=1+=，所以此时的平衡常数Kp==0.0125MPa；(4)反应Ⅰ须在高温下进行，但温度过高时易发生副反应，会导致丙烯选择性降低，且高温将加剧催化剂表面积炭，导致催化剂迅速失活。工业上常用CO2氧化C3H8脱氢制取丙烯，这是由于CO2能与H2发生反应Ⅱ，使反应Ⅰ平衡正向移动，从而可提高丙烯产率；(5)(i)反应为3C3H8+2CrO3=3C3H6+3H2O+Cr2O3；(ii)反应为Cr2O3+3CO2=2CrO3+3CO，总反应方程式为：C3H8(g)+CO2(g)=C3H6(g)+H2O(g)+CO(g)。该工艺可以有效消除催化剂表面的积碳，维持催化剂活性，这是由于C能够与CO2反应会产生CO，使C脱离催化剂表面，从而可以消除催化剂表面的积炭。16．在一个体积为2L的真空密闭容器中加入0.5molCaCO3，发生反应CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)，测得二氧化碳的物质的量浓度随温度的变化关系如下图所示，图中A表示CO2的平衡浓度与温度的关系曲线，B表示不同温度下反应经过相同时间时CO2的物质的量浓度的变化曲线。请按要求回答下列问题： (1)该反应正反应为______(填“吸”或“放”)热反应，温度为T5℃时，该反应耗时40s达到平衡，则T5℃时，该反应的平衡常数数值为________。(2)如果该反应的平衡常数K值变大，该反应________(选填字母)。a．一定向逆反应方向移动b．在平衡移动时正反应速率先增大后减小c．一定向正反应方向移动d．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大(3)请说明随温度的升高，曲线B向曲线A逼近的原因：_____________________。(4)保持温度、体积不变，充入CO2气体，则CaCO3的质量________，CaO的质量________，CO2的浓度________(填“增大”，“减小”或“不变”)。(5)在T5℃下，维持温度和容器体积不变，向上述平衡体系中再充入0.5molN2，则最后平衡时容器中的CaCO3的质量为________g。【答案】(1)吸　0.2　(2)bc　(3)随着温度升高，反应速率加快，达到平衡所需要的时间变短　(4)增大　减小　不变　(5)10【解析】(1)T5℃时，c(CO2)＝0.20mol·L－1，K＝c(CO2)＝0.20mol·L－1。(2)K值增大，平衡正向移动，正反应速率大于逆反应速率。(4)体积不变，增大c(CO2)，平衡左移，CaCO3质量增大，CaO质量减小，由于温度不变，K不变，所以c(CO2)不变。(5)保持体积、温度不变，充入N2，平衡不移动，c(CO2)仍等于0.20mol·L－1，其物质的量为0.4mol，所以剩余CaCO3的物质的量为0.5mol－0.4mol＝0.1mol，其质量为10g。1．(2020•北京卷)一定温度下，反应I2(g)+H2(g)⇌2Hl(g)在密闭容器中达到平衡时，测得c(I2)=0.11mmol•L-1，c(HI)=0.78mmol•L-1。相同度温下，按下列4组初始浓度进行实验，反应逆向进行的是(注：1mmol•L-1=10-3mol•L-1)()ABCDc(I2)/mmol•L-11.000.220.440.11c(H2)/mmol•L-11.000.220.440.44 c(HI)/mmol•L-11.001.564.001.56【答案】C【解析】题目中缺少c(H2)，则无法计算K，则不能通过Qc与K的关系判断平衡的移动方向，但可比较4个选项中Qc的大小关系，Qc越大，则可能逆向移动。Qc(A)=1.002(mol/L)21.00mol/L×1.00mol/L=1，Qc(B)=1.562(mol/L)20.22mol/L×0.22mol/L=50.28，Qc(C)=4.002(mol/L)20.44mol/L×0.44mol/L=82.64，Qc(D)=1.562(mol/L)20.44mol/L×0.11mol/L=50.28，Qc(C)的值最大，故选C。2．【2019•天津卷】氮、磷、砷、锑、铋、镆为元素周期表中原子序数依次增大的同族元素。回答下列问题：(5)在1L真空密闭容器中加入amolPH4I固体，℃时发生如下反应：PH4I(s)PH3(g)+HI(g)①4PH3(g)P4(g)+6H2(g)②2HI(g)H2(g)+I2(g)③达平衡时，体系中，，，则℃时反应①的平衡常数值为______(用字母表示)。【答案】(5)【解析】(5)由PH4I(s)PH3(g)+HI(g)可知，amolPH4I分解生成物质的量的PH3和HI，由2HI(g)H2(g)+I2(g)可知HI分解生成c(H2)=c(I2)=cmol/L，PH4I分解生成c(HI)为(2c+b)mol/L，则4PH3(g)P4(g)+6H2(g)可知PH3分解生成c(H2)=(d—c)mol/L，则体系中c(PH3)为[(2c+b)—(d—c)]mol/L=，故反应PH4I(s)PH3(g)+HI(g)的平衡常数K=c(PH3)c(HI)=，故答案为：。3．【2019•江苏卷】在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是()A．反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的ΔH>0B．图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO转化率 C．图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO转化率D．380℃下，c起始(O2)=5.0×10−4mol·L−1，NO平衡转化率为50%，则平衡常数K>2000【答案】BD【解析】A．随温度升高NO的转化率先升高后降低，说明温度较低时反应较慢，一段时间内并未达到平衡，分析温度较高时，已达到平衡时的NO转化率可知，温度越高NO转化率越低，说明温度升高平衡向逆方向移动，根据勒夏特列原理分析该反应为放热反应，∆H=2000，故D正确；选BD。4．【2017•天津卷】常压下羰基化法精炼镍的原理为：Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)。230℃时，该反应的平衡常数K=2×10−5。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2℃，固体杂质不参与反应。第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4；第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230℃制得高纯镍。下列判断正确的是()A．增加c(CO)，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大B．第一阶段，在30℃和50℃两者之间选择反应温度，选50℃C．第二阶段，Ni(CO)4分解率较低D．该反应达到平衡时，v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)【答案】B【解析】A项，平衡常数只与温度有关，与浓度无关，A错误；B项，50时，Ni(CO)4以气态存在，有利于分离，从而促使平衡正向移动，B正确；C项，230时，Ni(CO)4分解的平衡常数为5×106，可知分解率较高，C错误；D项，平衡时，4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO)，D错误。故选B。5．【2021•广东选择性考试】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)∆H1b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)∆H2c)CH4(g)C(s)+2H2(g)∆H3d)2CO(g)CO2(g)+C(s)∆H4e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s)∆H5 (1)根据盖斯定律，反应a的∆H1=_______(写出一个代数式即可)。(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有_______。A．增大CO2与CH4的浓度，反应a、b、c的正反应速率都增加B．移去部分C(s)，反应c、d、e的平衡均向右移动C．加入反应a的催化剂，可提高CH4的平衡转化率D．降低反应温度，反应a~e的正、逆反应速率都减小(3)一定条件下，CH4分解形成碳的反应历程如图所示。该历程分_______步进行，其中，第_______步的正反应活化能最大。(4)设K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lnK随(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)。②反应c的相对压力平衡常数表达式为K=_______。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_______。(5)CO2用途广泛，写出基于其物理性质的一种用途：_______。 【答案】(1)∆H2+∆H3-∆H5或∆H3-∆H4(2)AD(3)44(4)①ac②③68%(5)做冷冻剂【解析】(1)根据题目所给出的反应方程式关系可知，a=b+c-e=c-d，根据盖斯定律则有∆H1=∆H2+∆H3-∆H5=∆H3-∆H4；(2)A项，增大CO2和CH4的浓度，对于反应a、b、c来说，均增大了反应物的浓度，反应的正反应速率增大，A正确；B项，移去部分C(s)，没有改变反应体系中的压强，反应的正逆反应速率均不变，平衡不移动，B错误；C项，催化剂可以同等条件下增大正逆反应速率，只能加快反应进程，不改变反应的平衡状态，平衡转化率不变，C错误；D项，降低温度，体系的总能量降低，正、逆反应速率均减小，D正确；故选AD；(3)由图可知，反应过程中能量变化出现了4个峰，即吸收了4次活化能，经历了4步反应；且从左往右看4次活化能吸收中，第4次对应的峰最高，即正反应方向第4步吸收的能量最多，对应的正反应活化能最大。(4)①随着温度的升高，反应a和c的lnK增大，说明K的数值增大，反应向正反应方向进行，反应a和c为吸热反应，同理反应e的lnK减小，说明K的减小，反应向逆反应方向进行，反应e为放热反应，故答案为ac；②用相对分压代替浓度，则反应c的平衡常数表达式K=；③由图可知，A处对应反应c的lnK=0，即K==1，解方程的p2(H2)=p(CH4)，已知反应平衡时p(H2)=40kPa，则有p(CH4)=16kPa，且初始状态时p(CH4)=×100kPa=50kPa，故CH4的平衡转化率为×100%=68%；(5)固态CO2即为干冰，干冰用于制冷或人工降雨均是利用其物理性质。6．【2021•全国乙卷】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。回答下列问题：(1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体，由于性质相似，Liebig误认为是ICl，从而错过了一种新元素的发现，该元素是_______。(2)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2，376.8℃时平衡常数Kp=1.0×104Pa2，在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)，在376.8℃，碘蒸气初始压强为。376.8℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5kPa，则PIcl=_______kPa，反应2ICl(g)=I2(g)+Cl2(g)的平衡常数K=_______(列出计算式即可)。 (3)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)Kp2得到和均为线性关系，如下图所示：①由图可知，NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH_______0(填“大于”或“小于”)②反应2ICl(g)=I2(g)+Cl2(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_______。(4)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应，在一定频率(v)光的照射下机理为：NOCl+→+NOCl→2NO+Cl2其中表示一个光子能量，表示NOCl的激发态。可知，分解1mol的NOCl需要吸收_______mol光子。【答案】(1)溴(或Br)(3)24.8(3)①大于②Kp1·Kp2大于设T/＞T，即，由图可知：则：，即，因此该反应正反应为吸热反应，即ΔH大于0 (4)0.5【解析】(1)红棕色液体，推测为溴单质，因此错过发现的元素是溴(或Br)；(2)由题意玻376.8℃时璃烧瓶中发生两个反应：BaPtCl6(s)BaCl2(s)+Pt(s)+2Cl2(g)、Cl2(g)+I2(g)2ICl(g)。BaPtCl6(s)BaCl2(s)+Pt(s)+2Cl2(g)的平衡常数Kp=1.0×104Pa2，则平衡时p2(Cl2)=1.0×104Pa2，平衡时p(Cl2)=100Pa，设到达平衡时I2(g)的分压减小pkPa，则：376.8℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5kPa，则0.1+20.0+p=32.5，解得p=12.4，则平衡时PIcl=2pkPa=2×12.4kPa=24.8kPa；则平衡时，I2(g)的分压为(20.0-p)kPa=(20×103-12.4×103)Pa，24.8kPa=24.8×103Pa，p(Cl2)=0.1kPa=100Pa，因此反应2ICl(g)=I2(g)+Cl2(g)的平衡常数K=；(3)①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反应的大于0；②Ⅰ.2NO(g)+2ICl(g)2NOCl(g)+I2(g)Kp1；Ⅱ.2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)Kp2；Ⅰ+Ⅱ得2ICl(g)=I2(g)+Cl2(g)，则2ICl(g)=I2(g)+Cl2(g)的K=Kp1·Kp2；该反应的ΔH大于0；推理过程如下：设，即，由图可知：则：，即，因此该反应正反应为吸热反应，即ΔH大于0；(4)Ⅰ.NOCl+→，Ⅱ.+NOCl→2NO+Cl2，Ⅰ+Ⅱ得总反应为2NOCl+hv=2NO+Cl2，因此2molNOCl分解需要吸收1mol光子能量，则分解1mol的NOCl需要吸收0.5mol光子。7．【2021•湖南选择性考试】氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。方法Ⅰ.氨热分解法制氢气相关化学键的键能数据化学键N≡NH﹣HN﹣H键能E/(kJ•mol﹣1)946436.0390.8在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题： (1)反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)△H＝　　kJ•mol﹣1；(2)已知该反应的△S＝198.9J•mol﹣1•K﹣1，在下列哪些温度下反应能自发进行？　　(填标号)；A.25℃B.125℃C.225℃D.325℃(3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将0.1molNH3通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。①若保持容器体积不变，t1时反应达到平衡，用H2的浓度变化表示0～t1时间内的反应速率v(H2)＝　　mol•L﹣1•min﹣1(用含t1的代数式表示)；②t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是　　(用图中a、b、c、d表示)，理由是　　；③在该温度下，反应的标准平衡常数Kθ＝　　(已知：分压＝总压×该组分物质的量分数，对于反应dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g)Kθ=(PGPθ)g⋅(PHPθ)h(PDPθ)d⋅(PEPθ)e，其中pθ＝100kPa，PG、PH、PD、PE为各组分的平衡分压)。方法Ⅱ.氨电解法制氢气利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。(4)电解过程中OH﹣的移动方向为　　(填“从左往右”或“从右往左”)；(5)阳极的电极反应式为　　。 【答案】(1)+90.8(2)CD(3)①②b开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小③0.48(4)从右往左(5)2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O【解析】(1)由△H＝反应物键能和﹣生成物键能和可知，该反应的△H＝2×(390.8kJ•mol﹣1×3)﹣[(946kJ•mol﹣1)+(436.0kJ•mol﹣1×3)]＝+90.8kJ•mol﹣1；(2)在等温等压的反应中△G＝△H﹣T△S＜0时，正反应能自发进行，其中△H＝+90.8kJ•mol﹣1，△S＝198.9J•mol﹣1•K﹣1，则T＞△H△S=90.8×103J/mol198.9J⋅mol-1⋅K-1=456.5k＝183.52℃，故选C、D；(3)①密闭容器中0.1molNH3总压为200kPa，则如图t1时H2的分压为120kPa，则H2的物质的量为120kPa200kPa×0.1mol＝0.06mol，故v(H2)=△c△t=0.06mol3Lt1min=0.02t1mol•L﹣1•min﹣1；②容器体积迅速缩小到原来的一半，则氮气的分压迅速增大到原来的2倍，故cd错误；压强增大，平衡向气体总体积减小的方向移动，即平衡逆向移动，N2的分压应比原来2倍小，故b正确，a错误；③在该温度下，达到平衡时，p(N2)＝40kPa＝0.4pθ、p(H2)＝120kPa＝1.2pθ、p(NH3)＝120kPa＝1.2pθ，则Kθ=(p(N2)pθ)×(p(H2)pθ)3(p(NH3)pθ)2=0.4×1.231.22=0.48；(4)电解池中，左侧消耗NH3生成N2，发生氧化反应是阳极，消耗了OH﹣，右侧水中H+得电子生成H2，发生还原反应，是阴极，电极反应中生成OH﹣，故OH﹣从右向左移动；(5)阳极是NH3失电子发生氧化反应生成N2，则电极反应式为6OH﹣+2NH3﹣6e﹣＝N2+6H2O。8．【2019•新课标Ⅲ卷】近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：(1)Deacon发明的直接氧化法为：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)。下图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：可知反应平衡常数K(300℃)____________K(400℃)(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的数据计算K(400℃)=____________(列出计算式) 。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分别是____________。【答案】(1)大于O2和Cl2分离能耗较高、HCl转化率较低【解析】(1)根据反应方程式知，HCl平衡转化率越大，平衡常数K越大，结合图像知K(300℃)>K(400℃)；由图像知，400℃时，HCl平衡转化率为84%，用三段式法对数据进行处理得：起始(浓度)c0c000变化(浓度)0.84c00.21c00.42c00.42c0平衡(浓度)(1-0.84)c0(1-0.21)c00.42c00.42c0则K=；根据题干信息知，进料浓度比过低，氧气大量剩余，导致分离产物氯气和氧气的能耗较高；进料浓度比过高，HCl不能充分反应，导致HCl转化率较低。1．(2021·浙江省名校协作体高三联考)关于反应CH3COOH(l)+C2H5OH(l)CH3COOC2H5(l)+H2O(l)ΔH=-2.7kJ·mol-1，下列说法正确的是()A．因为化学反应方程式前后物质的化学计量数之和相等，所以反应的ΔS等于0B．该反应的平衡常数为：C．加入高效吸水剂有利于平衡正向移动，该反应平衡常数增大D．因为反应的ΔH接近于0，所以温度变化对平衡转化率的影响不大【答案】D【解析】A项，乙醇、乙酸乙酯不能电离，乙酸的电离大于水的电离，则混乱度减小，反应的ΔS小于0，A错误；B项，因为该反应体系是非水溶液，水不能看作1，该反应的平衡常数为：，B错误；C项，因为平衡常数只与温度有关，与浓度、压强无关，加入高效吸水剂有利于平衡正向移动，该反应平衡常数不变，C错误；D项，因为反应的ΔH接近于0，温度对反应的平衡移动改变不明显，所以温度变化对平衡转化率的影响不大，D正确；故选D。2．(2021·浙江省之江教育评价高三联考)二氧化碳催化加氢制甲醇的反应为3H2(g)+CO(g)H2O(g)+CH3OH(g)∆HP1反应Ⅱ、Ⅲ是气体分子数目增大的反应，减小压强平衡正向移动，n(H2)增加的程度大于n(CO)②升高温度平衡Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均正向移动，TTm后，对反应Ⅳ的促进作用更大，n(CO)增加的更多③AC【解析】(1)根据盖斯定律，反应Ⅳ=Ⅱ-Ⅲ，则ΔH4=ΔH2-ΔH3=+247.3kJ·mol-1-206.1kJ·mol-1=+41.2kJ·mol-1； (2)通入2molCH4(g)、1molCO2(g)、1molH2O(g)和适量O2(g)，达到平衡时，容器中CH4(g)为ɑmol，CO2(g)为bmol，H2O(g)为cmol，设H2(g)的物质的量为x，CO(g)的物质的量为y，由C、H原子守恒有：{，解得x=5-2a-c，y=3-a-b，即n(H2)=(5-2a-c)mol，n(CO)=(3-a-b)mol，此时c(CO)==mol·L-1；则K==；(3)①由反应可知，反应Ⅱ、Ⅲ是气体分子数目增大的反应，减小压强平衡正向移动，n(H2)增加的程度大于n(CO)，则压强p1、p2、p3由大到小的顺序为P3>P2>P1，故答案为：P3>P2>P1；反应Ⅱ、Ⅲ是气体分子数目增大的反应，减小压强平衡正向移动，n(H2)增加的程度大于n(CO)；②由图1可知，压强为p2时，随着温度升高，n(H2)：n(CO)先增大后减小，原因是反应Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为吸热反应，升高温度平衡Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均正向移动，TTm后，对反应Ⅳ的促进作用更大，n(CO)增加的更多，故答案为：升高温度平衡Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均正向移动，TTm后，对反应Ⅳ的促进作用更大，n(CO)增加的更多；③A项，根据图2，提高n(O2)：n(CH4)比例，可提高CO的选择性，故A符合题意；B项，根据图2，降低n(CO2)：n(CH4)比例，不能提高CO的选择性，故B不符合题意；C项，根据图1，升高温度、增大压强时n(H2):n(CO)比例减小，即CO的选择性提高，故C符合题意；D项，根据C项分析，低温、低压时CO的选择性降低，故D不符合题意；故选AC。9．(2021•山东省高三百师联盟二轮复习联考)异丁烯为重要的化工原料，工业上可采用叔丁醇(TBA)气相脱水法制备高纯异丁烯产品，主要涉及以下反应：反应1(主反应)：(CH3)3C-OH(g)→(CH3)2C=CH2(g)+H2O(g)反应2(副反应)：2(CH3)2C=CH2(g)→(CH3)2C=CH-C(CH3)3(g)(1)标准摩尔生成焓是指由稳态单质生成1mol该化合物的焓变，几种物质的标准生成焓如表，求反应1的ΔH=_______kJ·mol-l。组分H2O(CH3)3C-OH(CH3)2C=CH2焓变kJ·mol-l-241.83-339.21-17.1(2)该脱水反应的标准平衡常数随温度的变化关系如图1所示，则反应2的_______0(填“”)，向体积可变容器中充入1mol的叔丁醇容器体积为1L，保持300℃100kPa条件，反应一段时间后达到平衡(忽略副反应)，则Kc=_______(已知为以标准分压表示的平衡常数，各组分的标准分压，)(3)理论计算反应条件对叔丁醇转化率的影响如图2、3所示，脱水反应温度T