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[热点题空]　第2练　化学反应速率、化学平衡常数的计算
题组一　“三段式”应用
1.(11分)[2024·新课标卷，29(3)(4)](3)在总压分别为0.10、0.50、1.0、2.0 MPa下，Ni(s)和CO(g)反应达平衡时，Ni(CO)4体积分数x与温度的关系如图所示。反应Ni(s)+4CO(g)===Ni(CO)4(g)的ΔH　　　　0(填“大于”或“小于”)。从热力学角度考虑，　　　　　　　　有利于Ni(CO)4的生成(写出两点)。p3、100 ℃时CO的平衡转化率α=　　　　　　　，该温度下平衡常数Kp=　　　　　　 (MPa)-3。
(4)对于同位素交换反应Ni+C18O―→NiC18O+C16O，20 ℃时反应物浓度随时间的变化关系为ct[Ni]=c0[Ni]e-kt(k为反应速率常数)，则Ni反应一半所需时间=　　　　　(用k表示)。
2.(12分)[2022·全国乙卷，28(4)]油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：
已知：H2S热分解反应2H2S(g)===S2(g)+2H2(g)　ΔH=+170 kJ·mol-1
在1 373 K、100 kPa反应条件下，对于n(H2S)∶n(Ar)分别为4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S-Ar混合气，热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如图所示。
①n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S平衡转化率　　　　，理由是　　　　　　　。
②n(H2S)∶n(Ar)=1∶9对应图中曲线　　　　，计算其在0~0.1 s之间，H2S分压的平均变化率为　　　kPa·s-1。
3.(6分)(2023·江西景德镇三模)有机物T常用作添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃A和B的液相反应制得，体系中同时存在如下反应：
反应Ⅰ：+CH3OH　ΔH1=a kJ·mol-1
反应Ⅱ：+CH3OH　ΔH2=b kJ·mol-1
反应Ⅲ：AB　ΔH3=c kJ·mol-1
T ℃时，已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=4.0(已知Kx为用物质的量分数表示的平衡常数)。
向另一容器中加入惰性溶剂四氢呋喃和1.0 mol T，平衡时测得T的转化率为20%，则平衡体系中A的物质的量为　　　　mol，反应Ⅱ的平衡常数Kx2=　　　　。
题组二　守恒法的应用
4.(4分)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 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①的平衡常数为　　　　　。
5.(12分)[2023·河北，17(1)]氮是自然界重要元素之一，研究氮及其化合物的性质以及氮的循环利用对解决环境和能源问题都具有重要意义。
已知：1 mol物质中的化学键断裂时所需能量如下表。
物质 N2(g) O2(g) NO(g)
能量/kJ 945 498 631
恒温下，将1 mol空气(N2和O2的体积分数分别为0.78和0.21，其余为惰性组分)置于容积为V L的恒容密闭容器中，假设体系中只存在如下两个反应：
ⅰ.N2(g)+O2(g)2NO(g)　K1　ΔH1
ⅱ.2NO(g)+O2(g)2NO2(g)　K2　ΔH2=-114 kJ·mol-1
①ΔH1=　　　　kJ·mol-1。
②以下操作可以降低上述平衡体系中NO浓度的有　　　　(填标号)。
A.缩小体积 B.升高温度
C.移除NO2 D.降低N2浓度
③若上述平衡体系中c(NO2)=a mol·L-1，c(NO)=b mol·L-1，则c(O2)=　　　　 mol·L-1，K1=　　　　　(写出含a、b、V的计算式)。
题组三　综合强化
6.(4分)(2023·陕西榆林模拟)“低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题。在恒容密闭容器中加入CO2、H2，其分压分别为15 kPa、30 kPa，加入催化剂并加热使其在恒温下发生反应：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。已知CH4的反应速率v(CH4)=[1.2×10-6p(CO2)·p4(H2)] kPa·s-1，某时刻测得H2O(g)的分压为10 kPa，则该时刻v(H2)=　　　　。
7.(9分)(2024·湖北荆州三模)肌红蛋白(Mb)存在于肌肉中，能与氧气结合，与氧气的结合度α(吸附O2的Mb的量占总Mb的量的比值)和氧气分压p(O2)密切相关，Mb与氧气结合的反应如下：Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)　ΔH，37 ℃，氧气分压p(O2)与达平衡时Mb与氧气的结合度α的关系如图所示。
(1)已知Mb与氧气结合的反应的平衡常数表达式K=，计算37 ℃时K=　　　　kPa-1。
(2)人正常呼吸时，体温约为37 ℃，氧气分压约为20.00 kPa，计算此时Mb与氧气的最大结合度为　　(结果精确到0.1%)。
(3)经测定，体温升高，Mb与氧气的结合度降低，则该反应的ΔH　　　　　 (填“>”或“<”)0。
8.(12分)[2021·山东，20(2)(3)]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：
(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 mol 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　　　　　mol，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)=　　　　　。
(3)为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH。控制温度为353 K，A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为　　　(填“X”或“Y”)；t=100 s时，反应Ⅲ的正反应速率v正　　　逆反应速率v逆(填“>”“<”或“=”)。
9.(12分)为实现“碳中和”“碳达峰”，碳的循环利用是重要措施。利用氢气和CO反应生成甲烷，涉及的反应如下：
ⅰ.CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)　ΔH1
ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH2
ⅲ.CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)　ΔH3
已知：在25 ℃ 101 kPa下，1 mol H2O(g)转变为1 mol H2O(l)时放出44.0 kJ热量，CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol-1，CO的燃烧热为283.0 kJ·mol-1，H2的燃烧热为285.8 kJ·mol-1。
一定温度下，在恒容的密闭容器中进行上述反应，平衡时CO的转化率及CH4的选择性随变化的情况如图所示[已知CH4的选择性=×100%]。
(1)图中表示CH4选择性变化的曲线是　　　　(填“甲”或“乙”)，保持不变，曲线甲由B点达到A点需要的条件为　　　　。
(2)相同温度下，向恒容容器内加入3 mol H2和1 mol CO，初始压强为10 MPa，平衡时H2O的物质的量为　　　　mol，反应ⅱ的Kp=　　　　(保留小数点后一位)。
10.(9分)(2024·江西景德镇统考二模)丙醛是一种重要的有机原料，在许多领域都有广泛的应用。在铑催化剂作用下，乙烯羰基合成丙醛涉及的反应如下：
主反应Ⅰ.C2H4(g)+H2(g)+CO(g)CH3CH2CHO(g)　ΔH1
副反应Ⅱ.C2H4(g)+H2(g)C2H6(g)　 ΔH2
保持温度不变，在恒容反应器中，按照n(C2H4)∶n(CO)∶n(H2)=1∶2∶1投料，发生反应Ⅰ和Ⅱ，初始压强为4p kPa，反应t min达到平衡，平衡时C2H4的转化率为80%，C2H6的选择性为25%，则H2的转化率为　　　　%，v(CO)=　　　　kPa·min-1，反应Ⅰ的Kp=　　　　kPa-2[用含p的代数式表示，C2H6的选择性=]。
11.(9分)(2024·陕西渭南统考模拟)甲醇也是新能源的重要组成部分。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的反应如下：
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1<0
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2>0
Ⅲ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH3<0
在不同压强下、按照n(CO2)∶n(H2)=1∶3进行投料，在容器中发生上述3个反应，平衡时，CO和CH3OH在含碳产物(即CH3OH和CO)中物质的量分数及CO2的转化率α随温度的变化如图。
压强p1、p2、p3由大到小的顺序为　　　　，曲线　　　　(填“m”或“n”)代表CH3OH在含碳产物中物质的量分数，在T1 ℃，压强为p3时，反应Ⅱ的浓度平衡常数Kc=　　　(填含α的表达式)。
答案精析
1.(3)小于　低温、高压　97.3%　9 000　(4)
解析　(3)由图可知，随着温度升高，平衡时Ni(CO)4的体积分数减小，说明温度升高平衡逆向移动，因此该反应的ΔH<0；该反应是反应前后气体分子数减小的放热反应，因此低温和高压均有利于Ni(CO)4的生成；由上述分析知，温度相同时，增大压强平衡正向移动，对应的平衡体系中Ni(CO)4的体积分数增大，则压强：p4>p3>p2>p1，即p3对应的压强是1.0 MPa。由题图可知，p3、100 ℃条件下达到平衡时，CO和Ni(CO)4的物质的量分数分别为0.1、0.9，设初始投入的CO为4 mol，反应生成的Ni(CO)4为x mol，可得三段式：
　　　　　　Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)
起始/mol　　　　　　4　　　　　　0
转化/mol　　　　　　4x　　　　　x
平衡/mol　　　　　　4-4x　　　　x
反应后总物质的量为(4-3x) mol，根据阿伏加德罗定律，其他条件相同时，气体的体积分数即为其物质的量分数，因此有=0.9，解得x=，因此达到平衡时n转化(CO)=4× mol，CO的平衡转化率α=×100%≈97.3%；气体的分压=总压强×该气体的物质的量分数，则该温度下的压强平衡常数Kp====9 000 (MPa)-3。(4)由题给关系式可得e-kt=，当Ni反应一半时=，即=，-k=ln ，k=ln 2，则=。
2.①越高　n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S的分压越小，越有利于平衡正向移动，H2S的平衡转化率越高　②d　24.9
解析　①由于2H2S(g)S2(g)+2H2(g)的正反应是体积增大的反应，n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S的分压越小，相当于降低压强，越有利于平衡正向移动，因此H2S的平衡转化率越高。②n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S的平衡转化率越高，所以n(H2S)∶n(Ar)=1∶9对应的曲线是d；根据图像可知，n(H2S)∶n(Ar)=1∶9、反应进行到0.1 s时，H2S的转化率为24.0%。假设在该条件下，硫化氢和氩起始投料的物质的量分别为1 mol和9 mol，则根据三段式可知：
此时H2S的分压为×100 kPa≈7.51 kPa，H2S的起始压强为10 kPa，所以H2S分压的平均变化率为=24.9 kPa·s-1。
3.0.04　30
解析　由题意可知，转化的n(T)=1.0 mol×20%=0.2 mol，设反应Ⅰ转化的n(T)=a mol，则反应Ⅱ转化的n(T)=(0.2-a) mol，可列三段式：
　　　　　　　　　　A　+　CH3OHT
始/mol　　　　　　　0　　　　0　　　1.0
转/mol　　　　　　　a　　　　a　　　　a
　　　　　　B　　+　　CH3OHT
转/mol　　　0.2-a　　　　0.2-a　　0.2-a
T ℃时，反应Ⅲ的平衡常数Kx3=4.0，可列式：=4.0，解得a=0.04，则平衡时n(A)=0.04 mol、n(B)=0.16 mol、n(T)=0.8 mol、n(CH3OH)=0.2 mol，n总=(0.04+0.16+0.8+0.2) mol=1.2 mol，故反应Ⅱ的平衡常数Kx2==30。
4.8.5
解析　设平衡时N2O5、N2O的物质的量分别为x mol、y mol，则反应体系中的物质：
　　　　　　　　　N2O5　　N2O3　　N2O　　O2
初始/mol　　　　　　8　　　0　　　　0　　　0
平衡/mol　　　　　　x　　　3.4　　　y　　　9
依据N原子守恒：x+3.4+y=8
依据O原子守恒：5x+3.4×3+y+9×2=8×5
联立方程式解得
反应①的平衡常数K===8.5。
5.①+181　②CD　③-　
解析　(1)①ΔH1=反应物总键能-生成物总键能=(945 kJ·mol-1+498 kJ·mol-1)-2×631 kJ·mol-1=+181 kJ·mol-1。②缩小体积，所有物质浓度均增大，A不符合题意；反应ⅰ为吸热反应，则升温平衡正向移动，反应ⅱ为放热反应，则升温平衡逆向移动，NO浓度增大，B不符合题意；移除NO2，平衡ⅱ正向移动，NO浓度降低，C符合题意；降低N2浓度，平衡ⅰ逆向移动，消耗NO，NO浓度降低，D符合题意。
③根据N、O原子守恒计算N2、O2的平衡浓度
物质种类　　　　　　N2　　NO2　　NO　　O2
初始浓度/(mol·L-1)　　　　0　　　0　　　
平衡浓度/(mol·L-1)　　　　　a　　　　b
依据O原子守恒得平衡时：c(O2)=(-) mol·L-1
依据N原子守恒得平衡时：c(N2)=(-) mol·L-1
K1==。
6.0.48 kPa·s-1
解析　同温同体积下，气体的分压和气体的物质的量成正比，根据已知条件可列三段式：
　　　　　　CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
始/kPa　　　15　　　30　　　　0　　　　0
转/kPa　　　　5　　　20　　　　5　　　10
某时刻/kPa　　10　　　10　　　5　　　　10
由题意可知该时刻v(CH4)=[1.2×10-6p(CO2)·p4(H2)] kPa·s-1=(1.2×10-6×10×104) kPa·s-1=0.12 kPa·s-1，又因v(CH4)∶v(H2)=1∶4，则v(H2)=(0.12×4) kPa·s-1=0.48 kPa·s-1。
7.(1)2　(2)97.6%　(3)<
解析　(1)由图可知，氧气分压p(O2)=2.00 kPa时，Mb与氧气的结合度α=80.0%，则==4，K===2 kPa-1。(2)体温约为37 ℃，K==2 kPa-1，氧气分压p(O2)=20.00 kPa时，=40.00，所以Mb与氧气的最大结合度α=×100%≈97.6%。(3)体温升高，Mb与氧气的结合度降低，则Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)的平衡逆向移动，逆反应吸热，正反应放热，即ΔH<0。
8.(2)0.9α　　逆向移动　1∶10　(3)X　<
解析　(2)平衡时n(TAME)=(1-α) mol，n(A)+n(B)=n(CH3OH)=α mol。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0，则=9.0，将该式代入上式可以求出平衡体系中B的物质的量为0.9α mol，n(A)=0.1α mol，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。
(3)温度为353 K，反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0，=9.0。由A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化曲线可知，X代表的平衡浓度高于Y，则代表B的变化曲线为X；由曲线的变化趋势可知，100 s以后各组分的浓度仍在变化，t=100 s时=≈10.2>9，因此，反应Ⅲ正在向逆反应方向移动，故其正反应速率v正小于逆反应速率v逆。
9.(1)甲　降低温度或增大压强　(2)0.32　0.4
解析　(1)随增大，CO的转化率一直变大，即曲线乙表示CO转化率；当增大时，根据反应ⅰ、ⅲ分析，CH4选择性变大，当足够大时，CH4选择性基本不变，故曲线甲代表CH4选择性；曲线甲由B点到A点，即选择性变大，依据燃烧热可求ΔH1=-206.1 kJ·mol-1，ΔH2=-41.2 kJ·mol-1，ΔH3=-164.9 kJ·mol-1，温度对反应ⅰ、ⅲ影响更大，降温利于CH4生成；加压对生成的CO2无影响，而有利于生成CH4，故条件为降温或加压。(2)根据图像，=3时，平衡时CO转化率为40%，CH4选择性为90%，则平衡时：n(CO)=0.6 mol，n(CH4)=0.4×0.9 mol=0.36 mol，n(CO2)=0.4×0.1 mol=0.04 mol，根据氧原子守恒可得n(H2O)=1×0.4 mol-0.04×2 mol=0.32 mol；根据氢原子守恒可得n(H2)=3 mol-0.32 mol-0.36×2 mol=1.96 mol，气体总物质的量为0.6 mol+0.36 mol+0.04 mol+1.96 mol+0.32 mol=3.28 mol；恒温恒容下，气体的压强之比等于物质的量之比，则平衡时压强为×10 MPa=8.2 MPa；反应ⅱ的Kp==≈0.4。
10.80　　
解析　设n(C2H4)、n(CO)、n(H2)分别为1 mol、2 mol、1 mol，达到平衡时C2H4的转化率为80%，即反应消耗C2H4物质的量为0.8 mol，C2H6的选择性为25%，则生成的C2H6有0.8 mol×25%=0.2 mol，则反应Ⅱ消耗的H2为0.2 mol，消耗的C2H4为0.2 mol，反应Ⅰ消耗的C2H4为0.6 mol，消耗的H2为0.6 mol，共消耗H2物质的量为0.8 mol，H2的转化率为80%；反应初始气体总物质的量为4 mol，初始总压强为4p kPa，CO初始分压为2p kPa，反应Ⅰ消耗的CO为0.6 mol，即压强变化0.6p kPa，反应速率为 kPa·min-1；平衡时，n(C2H4)=0.2 mol，n(H2)=0.2 mol，n(CO)=1.4 mol，n(C2H6)=0.2 mol，n(CH3CH2CHO)=0.6 mol，初始时气体总物质的量为4 mol，总压为4p kPa，则平衡时各物质分压为p(C2H4)=0.2p kPa，p(H2)=0.2p kPa，p(CO)=1.4p kPa，p(C2H6)=0.2p kPa，p(CH3CH2CHO)=0.6p kPa，Kp= kPa-2= kPa-2。
11.p1>p2>p3　m　
解析　反应Ⅰ、Ⅲ正向体积减小，反应Ⅱ体积不变，增大压强二氧化碳的转化率增大，相同温度下二氧化碳转化率从小到大对应的压强顺序为p3、p2、p1，则压强从大到小的顺序为p1>p2>p3；反应Ⅰ、Ⅲ正向放热，Ⅱ正向吸热，升高温度，反应Ⅰ、Ⅲ逆向进行，反应Ⅱ正向进行，则升高温度一氧化碳浓度增大，甲醇浓度减小，因此m代表甲醇在含碳物质中的质量分数；按照n(CO2)∶n(H2)=1∶3进行投料，设起始时二氧化碳和氢气浓度分别为1 mol·L-1、3 mol·L-1，则
　　　　　　　　CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始/(mol·L-1)　　　1　　　3　　　　0　　　　0
变化/(mol·L-1)　　　x　　　3x　　　　x　　　　x
平衡/(mol·L-1)　　　1-x　　3-3x　　　x　　　　x
　　　　　　　　　CO2(g)+　H2(g)CO(g)+H2O(g)
起始/(mol·L-1)　　　1-x　　　3-3x　　　0　　　x
变化/(mol·L-1)　　　　y　　　y　　　　y　　　y
平衡/(mol·L-1)　　　1-x-y　　3-3x-y　　y　　x+y
　　　　　　　　　CO(g)+　2H2(g)CH3OH(g)
起始/(mol·L-1)　　　　y　　　3-3x-y　　　x
变化/(mol·L-1)　　　　z　　　　2z　　　　z
平衡/(mol·L-1)　　　　y-z　　　3-3x-y-2z　x+z
图中可以读出此时CO和甲醇的物质的量分数相等，则y-z=x+z=；二氧化碳的转化率为α，则x+y=α；Kc===。(共50张PPT)
[热点题空]
专题七　第2练　
化学反应速率、化
学平衡常数的计算
题组一　“三段式”应用
1.[2024·新课标卷，29(3)(4)](3)在总压分别
为0.10、0.50、1.0、2.0 MPa下，Ni(s)和
CO(g)反应达平衡时，Ni(CO)4体积分数x与
温度的关系如图所示。反应Ni(s)+4CO(g)
===Ni(CO)4(g)的ΔH　 　 0(填“大于”或
“小于”)。从热力学角度考虑，_______
　　　有利于Ni(CO)4的生成(写出两点)。p3、100 ℃时CO的平衡转化率α=　　　 ，该温度下平衡常数Kp=　　　 (MPa)-3。
小于
低温、
高压
97.3%
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由图可知，随着温度升高，平衡时Ni(CO)4的体积分数减小，说明温度升高平衡逆向移动，因此该反应的ΔH<0；该反应是反应前后气体分子数减小的放热反应，因此低温和
高压均有利于Ni(CO)4的生成；由上述
分析知，温度相同时，增大压强平衡
正向移动，对应的平衡体系中Ni(CO)4
的体积分数增大，则压强：p4>p3>p2>
p1，即p3对应的压强是1.0 MPa。由题图
可知，p3、100 ℃条件下达到平衡时，
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CO和Ni(CO)4的物质的量分数分别为0.1、0.9，设初始投入的CO为
4 mol，反应生成的Ni(CO)4为x mol，可得三段式：
　　　　Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)
起始/mol　　 4　　　　　　0
转化/mol　　 4x　　　　 　x
平衡/mol　　 4-4x　　　　 x
反应后总物质的量为(4-3x) mol，根据
阿伏加德罗定律，其他条件相同时，
气体的体积分数即为其物质的量分数，
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因此有=0.9，解得x=，因此达到平衡时n转化(CO)=4× mol，CO的平衡转化率α=×100%≈
97.3%；气体的分压=总压强×该气体
的物质的量分数，则该温度下的压强
平衡常数Kp===
=9 000 (MPa)-3。
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(4)对于同位素交换反应Ni+C18O
―→NiC18O+C16O，20 ℃时反应
物浓度随时间的变化关系为ct[Ni]
=c0[Ni]e-kt(k为反应速率常数)，则
Ni反应一半所需时间=________
(用k表示)。
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由题给关系式可得e-kt=，
当Ni
==，-k=ln ，k=ln 2，
则=。
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2.[2022·全国乙卷，28(4)]油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：
已知：H2S热分解反应2H2S(g)===
S2(g)+2H2(g)　ΔH=+170 kJ·mol-1
在1 373 K、100 kPa反应条件下，
对于n(H2S)∶n(Ar)分别为4∶1、
1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的
H2S-Ar混合气，热分解反应过
程中H2S转化率随时间的变化如图所示。
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①n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S平衡转化率　　　，理由是_______________
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越高
小，H2S的分压越小，越有利于平衡正向移动，H2S的平衡转化率越高
n(H2S)∶n(Ar)越
由于2H2S(g) S2(g)+2H2(g)
的正反应是体积增大的反应，
n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S的分
压越小，相当于降低压强，
越有利于平衡正向移动，因
此H2S的平衡转化率越高。
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②n(H2S)∶n(Ar)=1∶9对应图中曲线　　　，计算其在0~0.1 s之间，H2S分压的平均变化率为　　　kPa·s-1。
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d
24.9
n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S的平衡转化率越高，所以n(H2S)∶n(Ar)=1∶9对应的曲线是d；根据图像可
知，n(H2S)∶n(Ar)=1∶9、反
应进行到0.1 s时，H2S的转化
率为24.0%。假设在该条件下，
硫化氢和氩起始投料的物质的
量分别为1 mol和9 mol，则根
据三段式可知：
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此时H2S的分压为×
100 kPa≈7.51 kPa，H2S的起始压强
为10 kPa，所以H2S分压的平均变化率为=24.9 kPa·s-1。
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3.(2023·江西景德镇三模)有机物T常用作添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃A和B的液相反应制得，体系中同时存在如下反应：
反应Ⅰ： +CH3OH ΔH1=a kJ·mol-1
反应Ⅱ： +CH3OH 　 ΔH2=b kJ·mol-1
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反应Ⅲ：A B　ΔH3=c kJ·mol-1
T ℃时，已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=4.0(已知Kx为用物质的量分数表示的平衡常数)。
向另一容器中加入惰性溶剂四氢呋喃和1.0 mol T，平衡时测得T的转化率为20%，则平衡体系中A的物质的量为　　　　mol，反应Ⅱ的平衡常数Kx2=　　　。
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0.04
30
由题意可知，转化的n(T)=1.0 mol×20%=0.2 mol，设反应Ⅰ转化的n(T)=a mol，则反应Ⅱ转化的n(T)=(0.2-a) mol，可列三段式：
　　　　　 A　+　CH3OH T
始/mol　　　 0　　　　0　　　 1.0
转/mol　　　 a　　　　a　　　　 a
　　　　　　B　　+　　CH3OH T
转/mol　　　0.2-a　　　　0.2-a　 　0.2-a
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T ℃时，反应Ⅲ的平衡常数Kx3=4.0，可列式：=4.0，解得a=0.04，则平衡时n(A)=0.04 mol、n(B)=0.16 mol、n(T)=0.8 mol、n(CH3OH)=0.2 mol，n总=(0.04+0.16+0.8+0.2) mol=1.2 mol，故反应Ⅱ
的平衡常数Kx2==30。
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题组二　守恒法的应用
4.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 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①的平衡常数为　　　。
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8.5
设平衡时N2O5、N2O的物质的量分别为x mol、y mol，则反应体系中的物质：
　　　　　　N2O5　　N2O3　　N2O　　O2
初始/mol　　 8　　　 0　　　 0　　　0
平衡/mol　　 x　　　 3.4　　　y　　　9
依据N原子守恒：x+3.4+y=8
依据O原子守恒：5x+3.4×3+y+9×2=8×5
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联立方程式解得
反应①的平衡常数K===8.5。
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恒温下，将1 mol空气(N2和O2的体积分数分别为0.78和0.21，其余为惰性组分)置于容积为V L的恒容密闭容器中，假设体系中只存在如下两个反应：
ⅰ.N2(g)+O2(g) 2NO(g)　K1　ΔH1
ⅱ.2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)　K2　ΔH2=-114 kJ·mol-1
①ΔH1=　　　　kJ·mol-1。
+181
5.[2023·河北，17(1)]氮是自然界重要元素之一，研究氮及其化合物的性质以及氮的循环利用对解决环境和能源问题都具有重要意义。
已知：1 mol物质中的化学键断裂时所需能量如下表。
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物质 N2(g) O2(g) NO(g)
能量/kJ 945 498 631
ΔH1=反应物总键能-生成物总键能=(945 kJ·mol-1+498 kJ·mol-1)-2×
631 kJ·mol-1=+181 kJ·mol-1。
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②以下操作可以降低上述平衡体系中NO浓度的有　　　　(填标号)。
A.缩小体积 B.升高温度
C.移除NO2 D.降低N2浓度
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物质 N2(g) O2(g) NO(g)
能量/kJ 945 498 631
CD
缩小体积，所有物质浓度均增大，A不符合题意；
反应ⅰ为吸热反应，则升温平衡正向移动，反应ⅱ为放热反应，则升温平衡逆向移动，NO浓度增大，B不符合题意；
移除NO2，平衡ⅱ正向移动，NO浓度降低，C符合题意；
降低N2浓度，平衡ⅰ逆向移动，消耗NO，NO浓度降低，D符合题意。
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③若上述平衡体系中c(NO2)=a mol·L-1，c(NO)=b mol·L-1，则c(O2)=
　　　 　 mol·L-1，K1=　　　　　 (写出含a、b、V的计
算式)。
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物质 N2(g) O2(g) NO(g)
能量/kJ 945 498 631
-
根据N、O原子守恒计算N2、O2的平衡浓度
物质种类　　　　　　N2　　NO2　　NO　　O2
初始浓度/(mol·L-1)　　　　0　　　0　　　
平衡浓度/(mol·L-1)　　　　　a　　　　b
依据O原子守恒得平衡时：c(O2)=(-) mol·L-1
依据N原子守恒得平衡时：c(N2)=(-) mol·L-1
K1==。
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题组三　综合强化
6.(2023·陕西榆林模拟)“低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题。在恒容密闭容器中加入CO2、H2，其分压分别为15 kPa、30 kPa，加入催化剂并加热使其在恒温下发生反应：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+
2H2O(g)。已知CH4的反应速率v(CH4)=[1.2×10-6p(CO2)·p4(H2)] kPa·s-1，某时刻测得H2O(g)的分压为10 kPa，则该时刻v(H2)=　　　　 。
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0.48 kPa·s-1
同温同体积下，气体的分压和气体的物质的量成正比，根据已知条件可列三段式：
　　　　　　CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)
始/kPa　　　 15　　　30　　　　0　　　0
转/kPa　　　 5　　　 20　　　　5　　　10
某时刻/kPa　 10　　 10　　　 5　　　10
由题意可知该时刻v(CH4)=[1.2×10-6p(CO2)·p4(H2)] kPa·s-1=(1.2×10-6
×10×104) kPa·s-1=0.12 kPa·s-1，又因v(CH4)∶v(H2)=1∶4，则v(H2)=
(0.12×4) kPa·s-1=0.48 kPa·s-1。
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7.(2024·湖北荆州三模)肌红蛋白(Mb)存在于肌肉中，能与氧气结合，与氧气的结合度α(吸附O2的Mb的量占总Mb的量的比值)和氧气分压p(O2)密切相关，Mb与氧气结合的反应如下：Mb(aq)+O2(g) MbO2(aq)　ΔH，37 ℃，氧气分压p(O2)与达平衡时Mb
与氧气的结合度α的关系如图所示。
(1)已知Mb与氧气结合的反应的平衡常
数表达式K=，计算37 ℃时K=
　　　　kPa-1。
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2
由图可知，氧气分压p(O2)=2.00 kPa
时，Mb与氧气的结合度α=80.0%，
则==4，K==
=2 kPa-1。
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(2)人正常呼吸时，体温约为37 ℃，氧气分压约为20.00 kPa，计算此时Mb与氧气的最大结合度为_______
(结果精确到0.1%)。
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97.6%
体温约为37 ℃，K==2 kPa-1，氧气分压p(O2)=20.00 kPa时，=40.00，所以Mb与氧气的最大结合度α=×100%≈97.6%。
(3)经测定，体温升高，Mb与氧气的结合度降低，则该反应的ΔH______
(填“>”或“<”)0。
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<
体温升高，Mb与氧气的结合度降低，则Mb(aq)+O2(g) MbO2(aq)的平衡逆向移动，逆反应吸热，正反应放热，即ΔH<0。
8.[2021·山东，20(2)(3)]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：
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回答下列问题：
(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 mol 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　　　　mol，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)=
　　　　　。
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0.9α
逆向移动
1∶10
平衡时n(TAME)=(1-α) mol，n(A)+n(B)=n(CH3OH)=α mol。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0，则=9.0，将该式代入上式可以求出平衡体
系中B的物质的量为0.9α mol，n(A)=0.1α mol，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。
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(3)为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH。控制温度为
353 K，A、B物质的量浓度c随反
应时间t的变化如图所示。代表B
的变化曲线为　　　(填“X”或
“Y”)；t=100 s时，反应Ⅲ的正
反应速率v正　　逆反应速率v逆
(填“>”“<”或“=”)。
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X
<
温度为353 K，反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0，=9.0。由A、B物质的
量浓度c随反应时间t的变化曲线
可知，X代表的平衡浓度高于Y，
则代表B的变化曲线为X；由曲线
的变化趋势可知，100 s以后各组
分的浓度仍在变化， t=100 s时
=≈10.2>9，因此，反应Ⅲ
正在向逆反应方向移动，故其正反应速率v正小于逆反应速率v逆。
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9.为实现“碳中和”“碳达峰”，碳的循环利用是重要措施。利用氢气和CO反应生成甲烷，涉及的反应如下：
ⅰ.CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)　ΔH1
ⅱ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH2
ⅲ.CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH3
已知：在25 ℃ 101 kPa下，1 mol H2O(g)转变为1 mol H2O(l)时放出44.0 kJ热量，CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol-1，CO的燃烧热为283.0 kJ·mol-1，H2的燃烧热为285.8 kJ·mol-1。
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一定温度下，在恒容的密闭容器中进行上述反应，平衡时CO的转化率及CH4的选择性随变化的情况如图所示
[已知CH4的选择性=×100%]。
(1)图中表示CH4选择性变化的曲线是____
(填“甲”或“乙”)，保持不变，曲
线甲由B点达到A点需要的条件为　　 　 　。
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甲
降低温度或增大压强
随增大，CO的转化率一直变大，即曲
线乙表示CO转化率；当增大时，根据
反应ⅰ、ⅲ分析，CH4选择性变大，当
足够大时，CH4选择性基本不变，故曲线甲
代表CH4选择性；曲线甲由B点到A点，即选
择性变大，依据燃烧热可求ΔH1=-206.1 kJ·mol-1，ΔH2=-41.2 kJ·mol-1，ΔH3=-164.9 kJ·mol-1，温度对反应ⅰ、ⅲ影响更大，降温利于CH4生成；加压对生成的CO2无影响，而有利于生成CH4，故条件为降温或加压。
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(2)相同温度下，向恒容容器内加入3 mol
H2和1 mol CO，初始压强为10 MPa，平
衡时H2O的物质的量为　　　mol，反应
ⅱ的Kp=　　　(保留小数点后一位)。
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0.32
0.4
根据图像，=3时，平衡时CO转化率为40%，CH4选择性为90%，则平衡时：n(CO)=0.6 mol，n(CH4)=0.4×0.9 mol=0.36 mol，n(CO2)=0.4×0.1 mol=0.04 mol，根据氧原
子守恒可得n(H2O)=1×0.4 mol-0.04×2 mol
=0.32 mol；根据氢原子守恒可得n(H2)=
3 mol-0.32 mol-0.36×2 mol=1.96 mol，气
体总物质的量为0.6 mol+0.36 mol+0.04 mol
+1.96 mol+0.32 mol=3.28 mol；恒温恒容下，
气体的压强之比等于物质的量之比，则平衡时压强为×10 MPa=
8.2 MPa；反应ⅱ的Kp==≈0.4。
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10.(2024·江西景德镇统考二模)丙醛是一种重要的有机原料，在许多领域都有广泛的应用。在铑催化剂作用下，乙烯羰基合成丙醛涉及的反应如下：
主反应Ⅰ.C2H4(g)+H2(g)+CO(g) CH3CH2CHO(g)　ΔH1
副反应Ⅱ.C2H4(g)+H2(g) C2H6(g)　 ΔH2
保持温度不变，在恒容反应器中，按照n(C2H4)∶n(CO)∶n(H2)=1∶2∶1投料，发生反应Ⅰ和Ⅱ，初始压强为4p kPa，反应t min达到平衡，平衡时C2H4的转化率为80%，C2H6的选择性为25%，则H2的转化率为_____%，
v(CO)=　　　kPa·min-1，反应Ⅰ的Kp=　　　kPa-2[用含p的代数式表示，
C2H6的选择性=]。
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80
设n(C2H4)、n(CO)、n(H2)分别为1 mol、2 mol、1 mol，达到平衡时C2H4的转化率为80%，即反应消耗C2H4物质的量为0.8 mol，C2H6的选择性为25%，则生成的C2H6有0.8 mol×25%=0.2 mol，则反应Ⅱ消耗的H2为0.2 mol，消耗的C2H4为0.2 mol，反应Ⅰ消耗的C2H4为0.6 mol，消耗的H2为0.6 mol，共消耗H2物质的量为0.8 mol，H2的转化率为80%；反应初始气体总物质的量为4 mol，初始总压强为4p kPa，CO初始分压为2p kPa，反应Ⅰ消耗的CO为0.6 mol，即压强变化0.6p kPa，反应速率为 kPa·min-1；平衡时，n(C2H4)=0.2 mol，n(H2)=0.2 mol，
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n(CO)=1.4 mol，n(C2H6)=0.2 mol，n(CH3CH2CHO)=0.6 mol，初始时气体总物质的量为4 mol，总压为4p kPa，则平衡时各物质分压为p(C2H4)
=0.2p kPa，p(H2)=0.2p kPa，p(CO)=1.4p kPa，p(C2H6)=0.2p kPa，p(CH3CH2CHO)=0.6p kPa，Kp= kPa-2= kPa-2。
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11.(2024·陕西渭南统考模拟)甲醇也是新能源的重要组成部分。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的反应如下：
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1<0
Ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2>0
Ⅲ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　
ΔH3<0
在不同压强下、按照n(CO2)∶
n(H2)=1∶3进行投料，在容器
中发生上述3个反应，平衡时，
CO和CH3OH在含碳产物(即CH3OH
和CO)中物质的量分数及CO2的转化率α随温度的变化如图。
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压强p1、p2、p3由大到小的顺序为　　　　，曲线　　(填“m”或“n”)代表CH3OH在含碳产物中物质的量分数，在T1 ℃，压强为p3时，反应Ⅱ
的浓度平衡常数Kc=　　 　(填含α的表达式)。
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p1>p2>p3
m
反应Ⅰ、Ⅲ正向体积减小，反应Ⅱ体积不变，增大压强二氧化碳的转化率增大，相同温度下二氧化碳转化率从小到大对应的压强顺序为p3、p2、p1，则压强从大到小的顺序为p1>p2>p3；反应Ⅰ、Ⅲ正向放热，Ⅱ正向吸热，升高温度，反应
Ⅰ、Ⅲ逆向进行，反应Ⅱ正
向进行，则升高温度一氧化
碳浓度增大，甲醇浓度减小，
因此m代表甲醇在含碳物质
中的质量分数；按照n(CO2)∶ n(H2)=1∶3进行投料，
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设起始时二氧化碳和氢气浓度分别为1 mol·L-1、3 mol·L-1，则
　　　　　　　　CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
起始/(mol·L-1)　　　1　　　3　　　 　0　　　　0
变化/(mol·L-1)　　　x　　　3x　　　　 x　　　　x
平衡/(mol·L-1)　　　1-x　　3-3x　　　 x　　　　x
　　　　　　　　CO2(g)+　H2(g) CO(g)+H2O(g)
起始/(mol·L-1)　　 1-x　　 3-3x　　　 0　　　x
变化/(mol·L-1)　　　 y　　 y　　　 y　　　y
平衡/(mol·L-1)　　　1-x-y　 3-3x-y　　 y　　 x+y
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　　　　　　　　　CO(g)+　2H2(g) CH3OH(g)
起始/(mol·L-1)　　　　y　　　3-3x-y　　　 x
变化/(mol·L-1)　　　　z　　 2z　　　 　z
平衡/(mol·L-1)　　　　y-z　　 3-3x-y-2z　 x+z
图中可以读出此时CO和甲醇的物质的量分数相等，则y-z=x+z=；二氧化碳的转化率为α，则x+y=α；Kc===。
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