高三化学第二轮复习--反应原理3化学平衡常数专题学案2含答案.doc

高三第二轮复习---反应原理3
化学平衡常数专题2
图像专题
班级______________姓名________________学号__________________
Ⅰ 学习目标及重难点：
序号
目标内容
好
中
差
1
学会利用压强求算化学平衡常数Kp

2
理解化学平衡常数的意义和影响因素

3
学会化学平衡常数的相关计算

【学习重难点：】化学平衡常数的综合应用
Ⅱ 学习过程及内容：
【任务1一课堂小测】
【任务2一考点分析】
一、恒温恒容的情况：
【例题1】（2013年全国甲卷）在1.0 L密闭容器中放入0.10mol A(g)，在一定温度进行如下反应应：A（g） B（g）+C（g）  △H= +85.1 kJ·mol-1
反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表：
时间t/h
0
1
2
4
8
16
20
25
30
总压强p/100kPa
4.91
5.58
6.32
7.31
8.54
9.50
9.52
9.53
9.53[来源:学.科.网]
回答下列问题：
（1）由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率α(A)的表达式为 ，
平衡时A的转化率为 ，列式并计算反应的平衡常数K。

（2）由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n（A），n总= mol，n（A）= mol。

【练习1】乙苯催化脱氢生产苯乙烯的反应：
—CH2CH3（g）
催化剂
—CH＝CH2（g）+ H2（g）

(1) 一定温度下，将a mol乙苯加入体积为V L的密闭容器中，发生上述反应，反应时间与容器内气体总压强的数据如下表。
时间/min
0
10
20
30
40
总压强/100kPa
1.0
1.2
1.3
1.4
1.4
① 平衡时，容器中气体物质的量总和为________mol，乙苯的转化率为________。
② 列式计算此温度下该反应的平衡常数K。
(2) 根据化学反应原理，分析减小压强对该反应的影响
。
【练习2】（1）N2O5在一定条件下发生分解：2N2O5（g）＝4NO2（g）＋O2（g）。某温度下测得恒容密闭容器中N2O5浓度随时间的变化如下表：
t/min
0.00
1.00

2.00
3.00
4.00
5.00
c(N2O5)/mol·L-1
1.00
0.71
0.50
0.35
0.25
0.17
设反应开始时体系压强为P0，第2．00 min时体系压强为p，则p：p0＝ ；
1.00~3.00min内，O2的平均反应速率为 。
（2）N2O4与NO2之间存在反应：N2O4（g）2NO2（g）。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，测得其平衡转化率［a(N2O4)］随温度变化如图所示。

图中a点对应温度下，已知N2O4的起始压强p0为108 kPa，列式计算该温度下反应的平衡常数Kp（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。

二、恒温恒压的情况：
【例题2】氮的固定意义重大，氮肥的使用大面积提高了粮食产量。
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。

温度 /℃
100
300
400
500
600
700
20

NO的平衡转化率 /%
A
40
60
80
100
200
800
B
C

温度 /℃
0
50
75
100
125
150
20
NO2的平衡转化率 /%
40
60
80
100
25
175
200
(25,80)
图1 图2
（1）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）
（2）100kPa、25℃时，V mL NO与0.5V mLO2混合后最终气体的体积为______mL。
【任务3一能力提升】
1、（2015年浙江卷）乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：

（1）已知：
化学键
C—H
C—C
C=C
H—H
键能/kJ•molˉ1
412
348
612
436
计算上述反应的△H=______ kJ•mol﹣1．
（2）维持体系总压强p恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为α，则在该温度下反应的平衡常数K=_____（用α等符号表示）．
（3）工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气（原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为
1：9），控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应．在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性（指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数）示意图如下：
① 掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实
。
②控制反应温度为600℃的理由是 。
2、（2016国乙27）元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)4−(绿色)、Cr2O72−(橙红色)、CrO42−(黄色)等形式存在，Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题：
(1)Cr3+与Al3+的化学性质相似，在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量，可观察到的现象是_________。
(2)CrO42−和Cr2O72−在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为1.0 mol·L−1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72−)随c(H+)的变化如图所示。
①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应____________。
②由图可知，溶液酸性增大，CrO42−的平衡转化率__________(填“增大“减小”或“不变”)。根据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为__________。
③升高温度，溶液中CrO42−的平衡转化率减小，则该反应的ΔH_________(填“大于”“小于”或“等于”)0。
(3)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂，以AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl−，利用Ag+与CrO42−生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。当溶液中Cl−恰好完全沉淀(浓度等于1.0×10−5 mol·L−1)时，溶液中c(Ag+)为_______ mol·L−1，此时溶液中c(CrO42−)等于__________ mol·L−1。(已知Ag2 CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10−12和2.0×10−10)。
(4)+6价铬的化合物毒性较大，常用NaHSO3将废液中的Cr2O72−还原成Cr3+，反应的离子方程式为______________。

3、甲烷水蒸气重整制合成气是利用甲烷资源的途径之一，该过程的主要反应是
反应①： CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) ΔH > 0
（1）已知：
CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(g) ΔH1 = －802 kJ·mol-1
CO(g) + O2(g) = CO2(g) ΔH2 = －283 kJ·mol-1
H2(g) + O2(g) = H2O(g) ΔH3 = －242 kJ·mol-1[
则反应①的ΔH =__________________________（用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示）。
（2）其他条件相同，反应①在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下反应相同时间后，CH4的转化率随反应温度的变化如图所示。

① 在相同条件下，三种催化剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的催化效率由高到低的顺序是________。
② a点所代表的状态________（填“是”或“不是”）平衡状态。
③ c点CH4的转化率高于b点，原因是________________________________________。
（3）反应①在恒容密闭反应器中进行，CH4和H2O的起始物质的量之比为1︰2，10 h后CH4的转化率为80％，并测得c(H2O) = 0.132 mol·L－1，计算0 ~ 10 h内消耗CH4的平均反应速率（写出计算过程，结果保留2位有效数字）。
4、控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应．在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性（指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数）示意图如下：
①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实________________．
②控制反应温度为600℃的理由是________________．
（4）某研究机构用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺﹣﹣﹣﹣乙苯﹣二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯．保持常压和原料气比例不变，与掺水蒸汽工艺相比，在相同的生产效率下，可降低操作温度；该工艺中还能够发生反应：CO2+H2═CO+H2O，CO2+C═2CO．新工艺的特点有_____________填编号）．
①CO2与H2反应，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
② 不用高温水蒸气，可降低能量消耗
③ 有利于减少积炭 ④有利用CO2资源利用．

Ⅲ 学习记录及反思——纠错﹒归纳﹒整理：

利用压强求算化学平衡常数Kp的专题训练（参考答案）
一、恒温恒容的情况：
【例题1】（1）     94.1%
A(g)            B(g)   +     C(g) 
0.10                 0            0
0.10×(1-94.1%)     0.10×94.1%    0.10×94.1%
（2）
【拓展训练1】【答案】

【拓展训练2】（1）1.75 0.090 mol·L-1·min-1
（2）
二、恒温恒压的情况：
【例题2】（1）66.7% 66.7
＝ ＝ 0.06(kPa)－1
p(N2O4)
p2(NO2)
100kPa×66.7%
[100kPa×（1－66.7%）] 2

（2）0.6V

【课后练习】
1、
（1）＋124；（2） 或
（3）①正反应方向气体分子数增加，加入水蒸气稀释，相当于起减压的效果。
②600℃时乙苯的转化率与苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率较慢，转化率较低；温度过高，选择性下降。高温下可能使催化剂失去活性，且能耗较大；
（4）①②③④
2、(1) 2HCl(g) + 1/2O2(g) H2O(g)+Cl2(g)　 　　△H=△H1+△H2
(2)①＜；K(A)；
②见右图　
温度相同，增大压强，平衡右移，ɑ(HCl)增大；压强相同，反应放热，升高温度，平衡逆向移动，ɑ(HCl)减小。　
③B、D
(3) v(Cl2)=△n(Cl2)/ △t =(5.4-1.8)×10‾3/(6.0-2.0) mol/min =0.9×10‾3 mol/min　
v(HCl)=2 v(Cl2) =1.8×10‾3 mol/min
(4)2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
3、（1）2NH4HS＋O22NH3·H2O＋2S↓
（2）a　 90%
（3）14.5%
（4）
（5）Ⅳ　 对原料气加压；分离液氨后，未反应的N2、H2循环使用
4、（1）ΔH1－ΔH2－3ΔH3 （3分）
（2）①Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ（或Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ） （2分）
② 不是 （2分）
③ b、c点表示的状态均未达到平衡，c点温度较高，反应速率较快，故CH4的转化率较大。 （2分）
（3）设CH4和H2O的起始物质的量分别为x和2x，容器体积为V
CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)
n始（mol） x 2x 0 0
n变（mol） 0.8x 0.8x 0.8x 0.8x
n末（mol） 0.2x 1.2x 0.8x 0.8x （2分）
1.2x = 0.132V
x =0.11V （mol） （1分）
v(CH4) = 0.8×0.11V /（V×10）= 8.8×10－3 （mol·L－1·h－1） （1分）
（4）
0
t /h
CH4的转化率/％
700℃
850℃
（3分）
5、（1）2∆H1+ ∆H2 （2分）
（2）① 22 （2分）
② 随着分离H2次数的增加，HI的转化率逐渐提高，但提高幅度逐渐减小 （4分）
③ （6分）
2HI(g) H2(g) + I2(g)
起始/mol 1 0 0
变化/mol 1-0.78=0.22 0.11 0.11
第1次平衡/mol 0.78 0.11 0.11
分离出H2后/mol 0.78 0 0.11
变化/mol 0.78-0.67=0.11 0.055 0.055
第2次平衡/mol 0.67 0.055 0.165
即： n(H 2)＝0.055mol，n(I2)＝0.165mol
（3）n(I3—) /mol
0.2
0.4
0.6
0
t /s

0.8
1.0

6、（1）3HCl （2分）
（2）（5分）
① H3PO3 H+ + H2PO3－
起始时各物质浓度（mol·L－1） 0.10 0 0
反应的各物质的浓度（mol·L－1） 2.5×10－2 2.5×10－2 2.5×10－2
平衡时各物质的浓度（mol·L－1）0.10－2.5×10－2 2.5×10－2 2.5×10－2
mol·L－1
② > （2分）
（3）H3PO3 + I2 +H2O = 2HI + H3PO4 （3分）
（4）① 2H+ + 2e－= H2↑ （2分）
② HPO32－+ 2H+ = H3PO3 （2分）
或：HPO32－+ H+ = H2PO3－ 、H2PO3－+ H+ = H3PO3（各1分
【答案】(1)蓝紫色溶液变浅，同时有灰蓝色沉淀生成，然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液；
(2)①2CrO42-+2H＋Cr2O72-+H2O； ② 增大；1.0×1014 ；③小于；
(3) 2.0×10-5 ；5×10-3；(4) Cr2O72-+3HSO3- +5H＋=2Cr3++3SO42-+4H2O。