《直通名校》特色题型专项练八、形形色色的化学平衡常数计算（教师版）-高考化学大二轮专题复习

八、形形色色的化学平衡常数计算 1.乙醇被广泛应用于能源、化工、食品等领域，工业上可用乙酸甲酯（CH3COOCH3）催化加氢制取乙醇。包括以下主要反应： ①CH3COOCH3（g）＋2H2（g）C2H5OH（g）＋CH3OH（g）　ΔH1＝－72.4 kJ·mol－1 ②CH3COOCH3（g）＋H2（g）CH3CHO（g）＋CH3OH（g）　ΔH2＝＋13.6 kJ·mol－1 T ℃时在1 L密闭容器内通入1 mol CH3COOCH3和3 mol H2，初始压强为100 MPa，发生反应①和②，达到平衡时体系压强变成90 MPa且H2的分压为CH3COOCH3分压的5倍，反应①的平衡常数Kp＝0.006MPa－1。 解析：由反应①和反应②知，压强减小是反应①造成的，设反应①中CH3COOCH3反应了a mol，列出三段式： 　 　CH3COOCH3（g）＋2H2（g）C2H5OH（g）＋CH3OH（g） 起始/mol 1 3 0 0 转化/mol a 2a a a 平衡/mol 1－a 3－2a a a ＝＝，解得a＝0.4，设反应②中CH3COOCH3反应了b mol，根据反应②的化学计量数，反应②中H2也反应了b mol，根据达到平衡时H2的分压为CH3COOCH3分压的5倍，则＝，解得b＝0.2，则平衡时CH3OH、C2H5OH、H2、CH3COOCH3、CH3CHO的物质的量分别为0.6 mol、0.4 mol、2 mol、0.4 mol、0.2 mol，气体总物质的量为3.6 mol，反应①的平衡常数Kp＝＝0.006 MPa－1。 2.CH4（g）与CO2（g）可发生反应：CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g），2 L密闭容器中通入1 mol CH4（g）和1 mol CO2（g），在不同催化剂（A、B）作用下，反应相同时间后，CO的产率随反应温度的变化如图所示： （1）在催化剂A、B作用下，正、逆反应活化能差值分别用E（A）、E（B）表示，则E（A）＝（填“＞”“＜”或“＝”，下同）E（B）。 （2）y点对应的v（逆）＜z点对应的v（正）。 （3）若w点的时间为5 min，则CO2的平均反应速率为0.06mol·L－1·min－1。此温度下的化学平衡常数为3.24。 解析：（1）催化剂能改变反应的活化能，对于同一反应，正、逆反应活化能的差值即为该反应的反应热，催化剂只能降低反应的活化能，不能改变反应的反应热，正、逆反应活化能的差值相等。（2）由题图可知，z点温度高于y点，温度越高，反应速率越快，所以y点对应的v（逆）＜z点对应的v（正）。（3）根据题意可知，w点为交点，反应达到平衡状态，2 L密闭容器中通入1 mol CH4（g）和1 mol CO2（g），则CH4和CO2的初始浓度均为0.5 mol·L－1，经过5 min，CO的产率为60％，则c（CO）＝1 mol·L－1×60％＝0.6 mol·L－1，v（CO）＝＝＝0.12 mol·L－1·min－1，v（CO2）＝v（CO）＝×0.12 mol·L－1·min－1＝0.06 mol·L－1·min－1；根据三段式有： 　　 　　　CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g） 初始/ （mol·L－1） 0.5 0.5 0 0 转化/ （mol·L－1） 0.3 0.3 0.6 0.6 平衡/ （mol·L－1） 0.2 0.2 0.6 0.6 平衡常数K＝＝＝3.24。 3.常用作有机合成与生物化学中间体，可由脱氢制得，体系中同时发生如下反应： 反应Ⅰ：（g）（g）＋5H2（g）　ΔH1＞0 反应Ⅱ：（g）（g）＋3H2（g）　ΔH2＞0 回答下列问题： 一定温度下，向恒压密闭容器中通入1 mol （g），发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，测得的平衡转化率为α，＝48。 平衡体系中的物质的量为0.9αmol（用含α的代数式表示，下同），反应Ⅱ的平衡常数Kx＝（Kx为用各物质的量分数代替浓度表示的平衡常数）。 解析：一定温度下，向恒压密闭容器中通入1 mol （g），发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，设生成的为x mol，生成的为y mol，则生成的H2的物质的量为（5x＋3y）mol，＝＝48，解得x＝9y；的平衡转化率为α，则x＋y＝α，从而求得x＝0.9α，即的物质的量为0.9α mol；反应Ⅱ的平衡常数Kx＝＝＝。 4.在T ℃、100 kPa反应条件下，将n（H2S）∶n（CH4）∶n（N2）＝3∶3∶2的混合气进行反应CH4（g）＋2H2S（g）CS2（g）＋4H2（ ... ...