[33138068]突破03 小题专练——守恒法在化学平衡多重反应中的应用-备战2022年高考化学《反应原理综合大题》逐空突破系列.docx

1、守恒法在化学平衡多重反应中的应用平衡常数、平衡浓度、转化率计算类型一 连续反应连续平衡是指有关的两个可逆反应有着关联，第一个反应的某一生成物，是第二个反应的反应物。解题时要注意如果该物质是第一个反应的生成物，第二个反应的反应物；则在第一个反应中，该物质的初始量为0，它的平衡量则为第二个反应中该物质的初始量 (在计算第二个反应的转化率尤为重要)例1、2019天津节选 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) 4 PH3(g)P4(g)+ 6H2(g) 2HI (g)H2 (g) + I2 (g) 达到平衡时，体系中

2、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 【答案】K(b+)b或 K(b)b【解析】对于连续反应，本题采取原子守恒法设平衡时为PH4I 为x mol，PH3为y mol，P4为z mol，根据：P守恒：a=x+y+4zH守恒：4a=4x+3y+b+2dI守恒：a=x+b+2c解得：x=a-b-2c，y=，z=，则反应的平衡常数k=例2、将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：NH4I(s)NH3(g)HI(g) 2HI(g)H2(g)I2(g)达到平衡时，c(H2)0.5molL-1，c(HI)4molL-1，则此温度

3、下反应的平衡常数为 ，平衡时NH3的浓度 A9 B16 C20 D25【答案】20 5 molL-1 【解析】设起始状态时NH4I为x molL-1 ，平衡时NH4I为a molL-1，NH3为b molL-1，I2为c molL-1，根据：N守恒：x=a+bH守恒：4x=4a+3b+4+20.5I守恒：x=a+2c+4解得：b=5，c=0.5，此题平衡时NH4I浓度无法求的，反应的平衡常数K=45=20例3、二甲醚是一种清洁能源，用水煤气制取二甲醚的原理如下：I、CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)II、2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)500K时，在2L密闭容器中充入

4、4molCO和8molH2，4min达到平衡，平衡时CO的转化率为80%，且2c(CH3OH)=c(CH3OCH3)，则：04min，反应I的v(H2)_反应II中CH3OH的转化率_，反应I的平衡常数K_【答案】0.8 molL-1min-1 80% 1.25【解析】设平衡时CO为x mol，H2为y mol，CH3OH为zmol，则CH3OCH3为2z mol，H2O为b mol，根据：C守恒：x+z+22z=4H守恒：2y+4z+62z+2b=28O守恒：x+z+2z+b=4CO的转化率=，解得x=0.8，y=1.6，z=0.64，b=1.28，v(H2)molL-1min-1，反应I中

5、CO的转化率为80%，则生成的CH3OH为480%=3.2，反应II生成的CH3OCH3为2z即20.64=1.28mol，则反应II转化的21.28=2.56mol，则反应II中CH3OH的转化率根据之前所解方程，可得平衡时：CH3OH、H2、CO的浓度分别为0.32molL-1、0.8molL-1、0.4molL-1，反应I的平衡常数K【经典练习】1、将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：NH4I(s)NH3(g)HI(g) 2HI(g)H2(g)I2(g)达到平衡时，c(H2)0.5molL-1，c(HI)3molL-1，则此温度下反应的平衡常数为_2、加热N2O5，依

6、次发生的分解反应为N2O5(g)N2O3(g)O2(g)，N2O3(g)N2O(g)O2(g)。在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5，加热到t ，达到平衡状态后O2为9 mol，N2O3为3.4 mol，则t 时反应的平衡常数为()A10.7 B8.5 C9.6 D10.23、在某温度T时能同时发生反应：2N2O5(g)2 N2O4(g)+O2(g) k1 N2O4(g)2 NO2(g) k2 若向一体积固定为2L的密闭容器内加入N2O5 2 mol 一段时间后，容器内的反应达到平衡，此时n(NO2)0.4 mol已知K20.1，请计算出k1 4、在容积为2 L的恒容密闭容器中充

7、入4 mol N2O3，恒温t时发生反应：N2O3(g)N2O(g)O2(g)，N2O3(g)O2(g)N2O5(g)，达平衡时，测得N2O5为0.7 mol / L，O2为0.5 mol / L，则()A.c(N2O3)0.8 mol/L B.c(N2O3)0.1 mol/LC.c(N2O)0.5 mol/L D.c(N2O)1.2 mol/L5、某温度下，C和H2O(g)在密闭溶液器中发生下列反应：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)，CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，当反应平衡时，测得c(H2)1.9 mol / L，c(CO)0.1 mol / L，则CO2的浓度为()

8、A. 1 mol/LB. 0.9 mol/LC. 1.9 mol/LD. 1.8 mol/L6、某温度下，4molH2O和lmolCH4在体积为2L的刚性容器内同时发生I、II反应，达平衡时，体系中n(CO)bmol、n(CO2)dmol，则该温度下反应I的平衡常数K值为_(用字母表示)I、CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g) H1+206.4kJmol1II、CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g) H27、甲醚又称二甲醚，简称DME，熔点141.5 ，沸点24.9 ，与石油液化气(LPG)相似，被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气(CO、H2)制备二甲醚的反应原理如下：CO

9、(g)2H2(g)CH3OH(g) H190.0 kJmol12CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)H2有人模拟该制备原理，500 K时，在2 L的密闭容器中充入2 mol CO和6 mol H2,5 min达到平衡，平衡时CO的转化率为60%，c(CH3OCH3)0.2 molL1，用H2表示反应的速率是_ molL1min1，可逆反应的平衡常数K2_。若在500 K时，测得容器中n(CH3OCH3)2n(CH3OH)，此时反应的v正_v逆(填“”“”或“”)类型二 竞争反应(平行反应)平行反应是指反应物能同时平行地进行两个或两个以上的不同反应，得出不同的产物。其中反应较快或产物

10、在混合物中所占比率较高的称为主反应，其余称为副反应。解题时要注意如果一个物质是两个平行反应的反应物，则题目中所给初始量则是该物质在这两个反应中的初始量之和例1、CO2在 Cu-ZnO催化下，同时发生如下反应I，II，是解决温室效应和能源短缺的重要手段。、CO2(g)+3H2(g)CH3OH (g)+H2O(g) H10保持温度T时，在容积不变的密闭容器中，充入一定量的CO2及H2，起始及达平衡时，容器内各气体物质的量及总压强如下表：若反应I、II均达平衡时，p0=1.4p，则表中n=_；反应1的平衡常数Kp=_ (kPa)2。(用含p的式子表示)【答案】0.2 【解析】对于竞争反应，本题同样采

11、取原子守恒法设平衡时CO2 为x mol，H2为y mol，CO为z mol，根据：C守恒：x+n+z=0.5H守恒：2y+4n+0.32=0.92O守恒：2x+n+0.3+z=0.52 解得：x=0.2，y=0.2，z=0.1，n=0.2平衡后物质的总量：0.2+0.6-20.2+0.2+0.3+0.3-0.2=1.0mol平衡后各物质分压： CO2(g):（0.2/1）P=0.2P H2(g) :(0.2/1)P=0.2P CH3OH (g):(0.2/1)P=0.2P H2O(g):(0.3/1)P=0.3P Kp=【经典练习】1、二甲醚(CH3OCH3)是一种新兴化工原料，具有甲基化反

12、应性能。反应i2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)H1反应ii2CH3OH(g)C2H4(g)2H2O(g)H229.1 kJmol1某温度下，以CH3OH(g)为原料，平衡时各物质的分压数据如下表：物质CH3OH(g)CH3OCH3(g)C2H4(g)H2O(g)分压/MPa0.160.2880.016则反应i中，CH3OH(g)的平衡转化率_，反应i的平衡常数Kp_(用平衡分压代替平衡浓度计算；结果保留两位有效数字)2、CO2在CuZnO催化下，可同时发生如下的反应I、II，其可作为解决温室效应及能源短缺的重要手段。，保持温度T不变，在一刚性密闭容器中，充入一定量的CO2及H

13、2，起始及达平衡时，容器内各气体物质的量如下表：I、CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H157.8kJ/molII、CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H2+41.2kJ/molCO2H2CH3OHCOH2O(g)总压/kPa起始/mol5.07.0000p0平衡/moln1n2p若反应I、II均达平衡时，p01.2p，则表中n1_；若此时n23则反应I的平衡常数Kp_(无需带单位，用含总压p的式子表示)3、NH3作为一种重要化工原料，被大量应用于工业生产，与其有关性质反应的催化剂研究曾被列入国家863计划。催化剂常具有较强的选择性，即专一性。已知：反应I：4NH3(

14、g) +5O2(g)4NO(g) +6H2O(g) H905.0 kJmol1反应 II：4NH3(g)+3O2(g)2N2(g) +6H2O(g) H1266.6 kJmol-1氨催化氧化时会发生上述两个竞争反应I、II。为分析某催化剂对该反应的选择性，在1L密闭容器中充入1 mol NH3和2mol O2，测得有关物质的量关系如下图：该催化剂在低温时选择反应_(填“ I ”或“ II”）。 52时，4NH3+3O22N2+6H2O的平衡常数K_(不要求得出计算结果，只需列出数字计算式) C点比B点所产生的NO的物质的量少的主要原因_4、CO2经催化加氢可以生成低碳烃，主要有以下两个竞争反应

15、：反应：CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)反应：2CO2(g)6H2(g)C2H4(g)4H2O(g)为分析催化剂对反应的选择性，在1 L密闭容器中充入2 mol CO2和4 mol H2，测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示：该催化剂在较低温度时主要选择_(填“反应”或“反应”)。520 时，反应的平衡常数K_(只列算式不计算)。5、将4 mol SO3气体和4 mol NO置于2 L容器中，一定条件下发生如下可逆反应(不考虑NO2和N2O4之间的相互转化)：2SO3(g)2SO2(g)O2(g)，2NO(g)O2(g)2NO2(g)(1)当上述系统达到平衡时，O2和NO

16、2的物质的量分别为n(O2)0.1 mol，n(NO2)3.6 mol，则此时SO3气体的物质的量为_(2)当上述系统达到平衡时，欲求其混合气体的平衡组成，则至少还需要知道两种气体的平衡浓度，但这两种气体不能同时是SO3和_或NO和_(填它们的分子式)(3)在其他条件不变的情况下，若改为起始时在1 L容器中充入2 mol NO2和2 mol SO2，则反应达到平衡时，c(SO2) 是_ molL1【守恒法在化学平衡多重反应中的应用】答案类型一 连续反应【经典练习】1、122、B3、0.164、B5、B6、7、0.241类型二 竞争反应(平行反应)【经典练习】1、75%3.62、1.0mol 3、II 该反应为放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动或催化剂活性降低4、反应5、(1)0.2 mol(2)SO2NO2(3)1.9