专题五 热化学 化学反应速率与平衡 主观题突破 3.平衡体系中的有关计算 课件-2024年高考化学二轮复习

这是一份专题五 热化学 化学反应速率与平衡 主观题突破 3.平衡体系中的有关计算 课件-2024年高考化学二轮复习，共60页。PPT课件主要包含了真题演练，-甲基-2-丁烯，逆向移动，∶10，温度压强，考向预测，反应温度，TE＝TG，KE＝KG＝1等内容，欢迎下载使用。
1.[2019·天津，7(5)]在1 L真空密闭容器中加入a ml PH4I固体，t ℃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n(HI)＝b ml，n(I2)＝c ml，n(H2)＝d ml，则t ℃时反应①的平衡常数K值为_____________(用字母表示)。
2.[2021·山东，20(1)(2)]2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如图反应：反应Ⅰ：反应Ⅱ：反应Ⅲ：
回答下列问题：(1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T变化关系如图所示。据图判断，A和B中相对稳定的是_______________(用系统命名法命名)； 的数值范围是____(填标号)。A.1
由平衡常数Kx与温度T变化关系曲线可知，反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数的自然对数随温度升高(要注意横坐标为温度的倒数)而减小，说明3个反应均为放热反应，即ΔH1＜0、ΔH2＜0、ΔH3＜0，因此，B的总能量低于A的总能量，能量越低越稳定，A和B中相对稳定的是B，其用系统命名法命名为2-甲基-2-丁烯；
由盖斯定律可知，Ⅰ－Ⅱ＝Ⅲ，则ΔH1－ΔH2＝ΔH3＜0，因此ΔH1＜ΔH2，由于放热反应的ΔH越小，其绝对值越大，则 的数值范围是大于1。
(2)为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1.0 ml TAME，控制温度为353 K，测得TAME的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3＝9.0，则平衡体系中B的物质的量为______ ml，反应Ⅰ的平衡常数Kx1＝_______。
同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将__________(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。平衡时，A与CH3OH物质的量浓度之比c(A)∶c(CH3OH)＝_______。
向某反应容器中加入1.0 ml TAME，控制温度为353 K，测得TAME的平衡转化率为α，则平衡时n(TAME)＝(1－α) ml，n(A)＋n(B)＝n(CH3OH)＝α ml。
同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将向着分子数增大的方向移动，即逆向移动。平衡时，TAME的转化率变大，但是平衡常数不变，A与CH3OH物质的量浓度之比不变，c(A)∶c(CH3OH)＝0.1α∶α＝1∶10。
(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下，SO2平衡转化率α随温度的变化如图1所示。反应在5.0 MPa、550 ℃时的α＝_______，判断的依据是________________________________________________________________________________。影响α的因素有____________________________________________。
该反应气体分子数减少，增大压强，α提高，5.0 MPa＞2.5 MPa＝
p2，所以p1＝5.0 MPa
反应物(N2和O2)的起始浓度(组
反应SO2(g)＋ O2(g) SO3(g)的正反应是气体总分子数减少的放热反应，其他条件相同时，增大压强，平衡正向移动，SO2平衡转化率增大，则图中p1＝5.0 MPa，p3＝0.5 MPa。
由图可知，反应在5.0 MPa、550 ℃时SO2的平衡转化率α＝0.975。温度、压强和反应物的起始浓度(组成)都会影响SO2的平衡转化率α，温度一定时，压强越大，α越大；压强一定时，温度越高，α越小。
(3)将组成(物质的量分数)为2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为α，则SO3压强为__________，平衡常数Kp＝___________________(Kp是用平衡分压代替平衡浓度，分压＝总压×物质的量分数)。
假设原气体的物质的量为100 ml，则SO2、O2和N2的物质的量分别为2m ml、m ml和q ml，2m＋m＋q＝100，利用三段式法计算：
SO2(g) ＋ O2(g)　 　SO3(g)起始量/ml 2m m 0转化量/ml 2mα mα 2mα平衡量/ml 2m(1－α) m(1－α) 2mα
平衡时混合气体的总物质的量为2m×(1－α)ml＋m×(1－α)ml＋2mα ml＋q ml＝(3m－mα＋q) ml，
(4)研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：v＝k( －1)0.8(1－nα′)。式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；α为SO2平衡转化率，α′为某时刻SO2转化率，n为常数。在α′＝0.90时，将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程，得到v～t曲线，如图2所示。
曲线上v最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度tm。ttm后，v逐渐下降。原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________。
升高温度，k增大使v逐渐提高，
但α降低使v逐渐下降。当t＜tm，k增大对v的提高大于α引起的降低；当t＞tm，k增大对v的提高小于α引起的降低
1.某化学兴趣小组模拟SO2催化氧化制备SO3，在2 L刚性容器中进行下列三组实验，数据如下：
(1)T1 ℃时平衡常数K＝________(保留两位有效数字)。
T1 ℃时SO2的平衡转化率为40%，则转化的c(SO2)＝0.2 ml·L－1。　　　　　 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)起始浓度/( ml·L－1) 0.5 1 0转化浓度/( ml·L－1) 0.2 0.1 0.2平衡浓度/( ml·L－1) 0.3 0.9 0.2
(2)若T1＝T3，则α________(填“＞”“＜”或“＝”)40%，结合相关数据计算，写出推理过程：_______________________________________。
答案　T3＝T1时，假设反应达到平衡时，SO2的转化率也为40%，则转化的c(SO2)＝0.8 ml·L－1。　　　　　　 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)起始浓度/( ml·L－1) 2 1 0转化浓度/( ml·L－1) 0.8 0.4 0.8α＝40%时浓度/( ml·L－1) 1.2 0.6 0.8
2.加热N2O5依次发生的分解反应为①N2O5(g) N2O3(g)＋O2(g)，②N2O3(g) N2O(g)＋O2(g)。在容积为2 L的密闭容器中充入8 ml N2O5，加热到t ℃，达到平衡状态后O2为9 ml，N2O3为3.4 ml。则t ℃时反应①的平衡常数为________。
设N2O5的转化浓度为x ml·L－1，N2O3的转化浓度为y ml·L－1。　　　　　 N2O5(g) N2O3(g)＋O2(g)开始/(ml·L－1) 4 0 0转化/(ml·L－1) x x x平衡/(ml·L－1) 4－x x x　　　　　 N2O3(g) N2O(g)＋O2(g)开始/(ml·L－1) x 0 x转化/(ml·L－1) y y y平衡/(ml·L－1) x－y y x＋y
3.CO2催化加氢可合成乙烯，反应为2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔHKc>KbC.将H2O(g)液化分离可提高C2H4的产率D.活性更高的催化剂可提高CO2的平衡转化率
由化学方程式体现的关系可知，b点时达到平衡状态，正、逆反应速率相等，则有2v正(H2)＝3v逆(H2O)，A正确；反应为放热反应，随着温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，故a、b、c三点的平衡常数：Kb>Ka>Kc，B错误；将H2O(g)液化分离，平衡正向移动，可提高C2H4的产率，C正确；活性更高的催化剂可提高反应速率，但是不改变CO2的平衡转化率，D错误。
(2)表示C2H4体积分数随温度变化的曲线是____(填“k”“l”“m”或“n”)。
随着温度升高，平衡逆向移动，乙烯、水的体积分数减小，结合化学方程式中化学计量数可知，乙烯减小的程度小于水，故表示水体积分数随温度变化的曲线是m，表示C2H4体积分数随温度变化的曲线是n。
(3)若d点表示240 ℃某时刻H2的体积分数，保持温度不变，则反应向________(填“正”或“逆”)反应方向进行。
随着温度升高，平衡逆向移动，二氧化碳、氢气的体积分数增大，结合化学方程式中化学计量数可知，二氧化碳增大的程度小于氢气，则l为二氧化碳体积分数变化曲线，k为氢气体积分数变化曲线；若d点表示240 ℃某时刻H2的体积分数，此时氢气的体积分数小于平衡时氢气的体积分数，保持温度不变，反应向逆反应方向进行。
(4)205 ℃，反应达b点所用时间为t min，则此过程中用CO2表示的反应速率是____ ml·min－1。若平衡时b点总压为p，则平衡常数Kp＝___________(列出计算式，以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
205 ℃，反应达b点所用时间为t min，设CO2转化了2a ml，可得　 2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)起始/ml 2 6 0 0转化/ml 2a 6a a 4a平衡/ml 2－2a 6－6a a 4a
4.反应CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.0 kJ·ml－1。在进气比 不同时，测得相应的CO2平衡转化率如图(各点对应的反应温度可能相同，也可能不同；各点对应的其他反应条件都相同)。
(1)反应中CO2的平衡转化率与进气比、反应温度之间的关系是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
相同，进气比越大，CO2的平衡转化率越小；进气比相同，反应温度越高，CO2的平衡转化率越大(或进气比越大，反应温度越低，CO2的平衡转化率越小)
(2)图中E和G两点对应的反应温度TE、TG的关系是__________，其原因是____________。
　　　 CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)始/(ml·L－1) 1 1 0 0转/(ml·L－1) 0.5 0.5 0.5 0.5平/(ml·L－1) 0.5 0.5 0.5 0.5
　 　　 CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)始/(ml·L－1) 1.5 1 0 0转/(ml·L－1) 0.6 0.6 0.6 0.6平/(ml·L－1) 0.9 0.4 0.6 0.6
平衡常数只与温度有关，温度相等平衡常数相等，故TE＝TG。
(3)A、B两点对应的反应速率vA______(填“＜”“＝”或“＞”)vB。已知反应速率v正＝k正x(CO2)·x(H2)，v逆＝k逆x(CO)·x(H2O)，k为反应速率常数，x为物质的量分数，在达到平衡状态为C点的反应过程(此过程为恒温)中，当CO2的转化率刚好达到60%时， ＝______。
反应CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.0 kJ·ml－1，该反应为吸热反应，当 相同时，温度高CO2转化率大，A点的转化率大于B点，说明A点的温度高，故反应速率：vA>vB；在C点时 ＝1，CO2的平衡转化率为75%，根据三段式得　　 　 CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)始/(ml·L－1) 1 1 0 0转/(ml·L－1) 0.75 0.75 0.75 0.75平/(ml·L－1) 0.25 0.25 0.75 0.75
当CO2的转化率刚好达到60%时，　 　　 CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)始/(ml·L－1) 1 1 0 0转/(ml·L－1) 0.6 0.6 0.6 0.6平/(ml·L－1) 0.4 0.4 0.6 0.6
5.苯乙烯是合成树脂、离子交换树脂及合成橡胶等的重要单体，常用乙苯为原料合成。其反应原理如下： (g) (g)＋H2(g)　ΔH＝＋123 kJ·ml－1
已知：上述反应的速度方程为v正＝k正·p乙苯，v逆＝k逆·p苯乙烯·p氢气，其中k正、k逆分别为正、逆反应速度常数，p为各组分分压(分压＝总压×物质的量分数)。
100 kPa下，反应气组成n(乙苯)∶n(H2O)分别按照1∶1、1∶4、1∶9投料，乙苯平衡转化率随反应温度变化关系如图。(1)图中n(乙苯)∶n(H2O)＝1∶9的曲线是______(填曲线标号)。
n(乙苯)∶n(H2O)分别按照1∶1、1∶4、1∶9投料，水蒸气比例越大，平衡正向移动程度越大，乙苯转化率越大，故图中n(乙苯)∶n(H2O)＝1∶9的曲线是a。
(2)图中M点的正反应速率和N点的逆反应速率大小关系为v正(M)____(填“>”“