1、专项提能特训专项提能特训 13 多平衡体系的综合分析多平衡体系的综合分析 1相同温度下，分别在起始体积均为 1 L 的两个密闭容器中发生反应：X2(g) 3Y2(g)2XY3(g) Ha kJ mol 1，实验测得反应的有关数据如下表。 容器 反应条件 起始物质的量/mol 达到平衡所 用时间/min 达到平衡过 程中的能量 变化 X2 Y2 XY3 恒容 1 3 0 10 放热 0.1a kJ 恒压 1 3 0 t 放热 b kJ 下列叙述正确的是( ) A对于上述反应，中反应的平衡常数 K 的数值不同 B中：从开始至 10 min 内的平均反应速率 v(X2)0.1 mol L 1 min
2、1 C中：X2的平衡转化率小于 10% Db0.1a 答案 D 解析 中反应温度相同，平衡常数 K 的数值相同，A 项错误；中反应放热 0.1a kJ，说 明 10 min 内 X2反应了 0.1 mol， 物质的量浓度改变量为 0.1 mol L 1， 所以其平均速率为 v(X 2) 0.01 mol L 1 min1，B 项错误；据容器中数据，可算出 X 2的平衡转化率为 10%，容器 是恒温恒压，容器是恒温恒容，容器相当于在容器的基础上加压，平衡右移，所以 X2的转化率大于 10%，容器放出的热量比容器多，C 项错误、D 项正确。 2甲烷分解体系中几种气体的平衡分压(p，单位为 Pa)与
3、温度(t，单位为)的关系如图所示。 (1)t1 时，向 V L 恒容密闭容器中充入 0.12 mol CH4，只发生反应 2CH4(g)C2H4(g) 2H2(g)，达到平衡时，测得 p(C2H4)p(CH4)。CH4的平衡转化率为_。在上述平衡状 态某一时刻，改变温度至 t2 ，CH4以 0.01 mol L 1 s1 的平均速率增多，则 t1_(填 “”“”或“ (2)104.7 解析 (1)设平衡时甲烷转化 x mol，根据三段式法有： 2CH4(g)C2H4(g)2H2(g) 起始量/mol 0.12 0 0 变化量/mol x x 2 x 平衡量/mol 0.12x x 2 x 结合
4、题意知 0.12xx 2，解得 x0.08，故 CH4 的平衡转化率为0.08 0.12100%66.7%。根据题 图知，2CH4(g)C2H4(g)2H2(g)为吸热反应，改变温度，甲烷的浓度增大，即平衡左移， 则温度降低，t1t2。(2)将气体的平衡浓度换为平衡分压，可知 t3时，该反应的压强平衡常 数 KppC2H2 p 3H 2 p2CH4 10 1.31043 1032 Pa2104.7 Pa2。 3有效除去大气中的 SO2和氮氧化物，是打赢蓝天保卫战的重中之重。某温度下，N2O5 气 体在一体积固定的容器中发生如下反应：2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)(慢反应) H 0,
5、2NO2(g)N2O4(g)(快反应) H0，体系的总压强 p总和 p(O2)随时间的变化如图所示： (1)图中表示 O2压强变化的曲线是_(填“甲”或“乙”)。 (2)已知 N2O5 分解的反应速率 v0.12p(N2O5) kPa h 1， t10 h 时， p(N 2O5)_ kPa， v_kPa h 1(结果保留两位小数，下同)。 (3)该温度下 2NO2(g)N2O4 (g)反应的平衡常数 Kp_kPa 1(K p为以分压表示 的平衡常数)。 答案 (1)乙 (2)28.20 3.38 (3)0.05 解析 (1)根据反应分析，随着反应的进行氧气的压强从 0 开始逐渐增大，所以乙为氧
6、气的压 强变化曲线。 (2)t10 h 时，p(O2)12.8 kPa ，由 2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)分析，反应的五氧化二氮的 分压为 25.6 kPa ， 起始压强为 53.8 kPa， 所以 10 h 时 p(N2O5)(53.825.6)kPa 28.20 kPa ， N2O5 分解的反应速率 v0.12p(N2O5) kPa h 10.1228.20 kPa h13.38 kPa h1。 (3)N2O5完全分解时，p(NO2)53.8 kPa2107.6 kPa，p(O2)53.8 kPa 2 26.9 kPa。 由题可得： 2NO2(g) N2O4 (g) 起始分压
7、/kPa 107.6 0 改变分压/kPa 2x x 平衡分压/kPa 107.62x x 有 107.62xx26.994.7 kPa，解得 x39.8 kPa，平衡常数 Kp39.8 282 kPa 10.05 kPa1。 42019 天津，7(5)在 1 L 真空密闭容器中加入 a mol PH4I 固体，t 时发生如下反应： PH4I(s)PH3(g)HI(g) 4PH3(g)P4(g)6H2(g) 2HI(g)H2(g)I2(g) 达平衡时，体系中 n(HI)b mol，n(I2)c mol，n(H2)d mol，则 t 时反应的平衡常数 K 值为_(用字母表示)。 答案 (b8c2
8、d 3 )b 解析 反应生成的 n(HI)体系中 n(HI)2体系中 n(I2)(b2c) mol，反应中生成的 n(H2)体系中 n(H2)反应中生成的 n(H2)(dc) mol，体系中 n(PH3)反应生成的 n(PH3)反应中转化的 n(PH3)b2c2 3(dc) mol(b 8c2d 3 ) mol，反应的平衡常 数 Kc(PH3) c(HI)(b8c2d 3 )b。 5氨催化氧化时会发生如下两个竞争反应、。 4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g) H0 4NH3(g)3O2(g)2N2(g)6H2O(g) H0 为分析某催化剂对该反应的选择性， 在 1 L 密闭容器
9、中充入 1 mol NH3和 2 mol O2， 测得有关 物质的物质的量与温度的关系如图所示。 (1)该催化剂在低温时选择反应_(填“”或“”)。 (2)520 时， 4NH3(g)3O2(g)2N2(g)6H2O(g)的平衡常数 K_(不要求得出计算 结果，只需列出数字计算式)。 (3)C 点比 B 点所产生的 NO 的物质的量少的主要原因是_。 答案 (1) (2) 0.220.96 0.441.453 (3)该反应为放热反应，当温度升高，平衡向左(逆反应方向)移动 解析 (1)由图示可知低温时，容器中主要产物为 N2，则该催化剂在低温时选择反应。 (2)两个反应同时进行 反应 4NH3
10、(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g) 变化物质的量浓度/(mol L 1) 0.2 0.25 0.2 0.3 反应 4NH3(g)3O2(g)2N2(g)6H2O(g) 变化物质的量浓度/mol L 1 0.4 0.3 0.2 0.6 平衡物质的量浓度/mol L 10.4 1.45 0.2 0.9 故 520 时 4NH3(g)3O2(g)2N2(g)6H2O(g)的平衡常数 K 0.220.96 0.441.453。 6容积均为 1 L 的甲、乙两个容器，其中甲为绝热容器，乙为恒温容器。相同温度下，分别 充入 0.2 mol 的 NO2，发生反应：2NO2(g)N2O4(g) H”“”或“”，下同)K乙，p甲_p乙。 答案 (1)03 s 内温度升高对速率的影响大于浓度降低的影响 (2)225 (3) 解析 (1)该反应为放热反应，故 03 s 内温度升高对速率的影响大于浓度降低的影响，导致 反应速率增大。(2)到达平衡时，c(NO2)0.02 mol L 1，c(N 2O4)0.09 mol L 1，K0.09 0.022 225。(3)甲为绝热容器，乙为恒温容器，该反应为放热反应，则到达平衡时甲的温度高于乙， 故 K甲p乙。