新教材2024届高考化学二轮专项分层特训卷第二部分常考热点特训8各种平衡常数的计算（附解析）

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(3)将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：2FeSO4(s)⇌Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)。平衡时peq \a\vs4\al(SO3)­T的关系如下图所示。660K时，该反应的平衡总压p总＝________kPa、平衡常数Kp(Ⅰ)===________(kPa)2。Kp(Ⅰ)随反应温度升高而________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)提高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3(g)⇌2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)，平衡时peq \a\vs4\al(O2)＝________(用peq \a\vs4\al(SO3)、peq \a\vs4\al(SO2)表示)。在929K时，p总＝84.6kPa，peq \a\vs4\al(SO3)＝35.7kPa，则peq \a\vs4\al(SO2)＝________kPa，Kp(Ⅱ)＝________kPa(列出计算式)。
2．[2023·全国甲卷，节选]甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①3O2(g)===2O3(g) K1 ΔH1＝285kJ·ml－1
②2CH4(g)＋O2(g)===2CH3OH(l) K2 ΔH2＝－329kJ·ml－1
反应③CH4(g)＋O3(g)===CH3OH(l)＋O2(g)的ΔH3＝________kJ·ml－1，平衡常数K3＝________(用K1、K2表示)。
(2)电喷雾电离等方法得到的M＋(Fe＋、C＋、Ni＋等)与O3反应可得MO＋。MO＋与CH4反应能高选择性地生成甲醇。分别在300K和310K下(其他反应条件相同)进行反应MO＋＋CH4===M＋＋CH3OH，结果如下图所示。图中300K的曲线是________(填“a”或“b”)。300K、60s时MO＋的转化率为____________(列出算式)。
3．[2023·新课标卷，节选]氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题：
(4)在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。其中一种进料组成为xH2＝0.75、xN2＝0.25，另一种为xH2＝0.675、xN2＝0.225、xAr＝0.10。(物质i的摩尔分数：xi＝eq \f(ni,n总))
①图中压强由小到大的顺序为________，判断的依据是__________________________________。
②进料组成中含有惰性气体Ar的图是________。
③图3中，当p2＝20MPa、xNH3＝0.20时，氮气的转化率α＝________。该温度时，反应eq \f(1,2)N2(g)＋eq \f(3,2)H2(g)⇌NH3(g)的平衡常数Kp＝________(MPa)－1(化为最简式)。
4．[2023·山东卷，节选]一定条件下，水气变换反应CO＋H2O⇌CO2＋H2的中间产物是HCOOH。为探究该反应过程，研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应：
Ⅰ.HCOOH⇌CO＋H2O(快)
Ⅱ.HCOOH⇌CO2＋H2(慢)
研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，H＋仅对反应Ⅰ有催化加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水的电离，其浓度视为常数。
回答下列问题：
(2)反应Ⅰ正反应速率方程为：v＝kc(H＋)·c(HCOOH)，k为反应速率常数。T1温度下，HCOOH电离平衡常数为Ka，当HCOOH平衡浓度为xml·L－1时，H＋浓度为__________ml·L－1，此时反应Ⅰ正反应速率v＝________ml·L－1·h－1(用含Ka、x和k的代数式表示)。
(3)T3温度下，在密封石英管内完全充满1.0ml·L－1HCOOH水溶液，使HCOOH分解，分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。t1时刻测得CO、CO2的浓度分别为0.70ml·L－1、0.16ml·L－1，反应Ⅱ达平衡时，测得H2的浓度为yml·L－1。体系达平衡后eq \f(c（CO）,c（CO2）)＝____________(用含y的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数为____________。
5．[2023·全国乙卷，节选]LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn2O4的流程如下：
已知：Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39，
Ksp[Al(OH)3]＝1.3×10－33，
Ksp[Ni(OH)2]＝5.5×10－16。
回答下列问题：
(2)加入少量MnO2的作用是________。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)溶矿反应完成后，反应器中溶液pH＝4，此时c(Fe3＋)＝________ml·L－1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属离子是________。
6．[2022·湖南卷，节选]2021年我国制氢量位居世界第一，煤的气化是一种重要的制氢途径。在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1mlH2O(g)，起始压强为0.2MPa时，发生下列反应生成水煤气：
Ⅰ.C(s)＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g) ΔH1＝＋131.4kJ·ml－1
Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.1kJ·ml－1
反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，CO的物质的量为0.1ml，反应Ⅰ的平衡常数Kp＝________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)
7．[2022·河北卷，节选]工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应
Ⅰ.CH4(g)＋H2O(g)⇌CO(g)＋3H2(g)
Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)
(1)下列操作中，能提高CH4(g)平衡转化率的是________；
A．增加CH4(g)用量
B．恒温恒压下通入惰性气体
C．移除CO(g)
D．加入催化剂
(2)恒温恒压条件下，1mlCH4(g)和1mlH2O(g)反应达平衡时，CH4(g)的转化率为a，CO2(g)的物质的量为bml，则反应Ⅰ的平衡常数Kx＝________________ (写出含有a、b的计算式；对于反应mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)，Kx＝eq \f(xp（C）·xq（D）,xm（A）·xn（B）)，x为物质的量分数)。其他条件不变，H2O(g)起始量增加到5ml，达平衡时，a＝0.90，b＝0.65，平衡体系中H2(g)的物质的量分数为________(结果保留两位有效数字)。
1．[2021·湖南卷，节选]某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将0.1mlNH3通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
(1)若保持容器容积不变，t1时反应达到平衡，用H2的浓度变化表示0～t1时间内的反应速率v(H2)＝________ml·L－1·min－1(用含t1的代数式表示)
(2)在该温度下，反应的标准平衡常数Kθ＝________[已知：分压＝总压×该组分物质的量分数，对于反应dD(g)＋eE(g)⇌gG(g)＋hH(g) Kθ＝eq \f(（\f(pG,pθ)）g·（\f(pH,pθ)）h,（\f(pD,pθ)）d·（\f(pE,pθ)）e)，其中pθ＝100kPa，pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压]
2．[2021·河北卷，节选](1)雨水中含有来自大气的CO2，溶于水中的CO2进一步和水反应，发生电离：
①CO2(g)⇌CO2(aq)
②CO2(aq)＋H2O(l)⇌H＋(aq)＋HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) (aq)
25℃时，反应②的平衡常数为K2。
溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比(分压＝总压×物质的量分数)，比例系数为yml·L－1·kPa－1，当大气压强为pkPa，大气中CO2(g)的物质的量分数为x时，溶液中H＋浓度为________ml·L－1(写出表达式，考虑水的电离，忽略HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 的电离)。
(2)105℃时，将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中，存在如下平衡：
上述反应达平衡时体系的总压为46kPa。
保持温度不变，开始时在体系中先通入一定量的CO2(g)，再加入足量MHCO3(s)，欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5kPa，CO2(g)的初始压强应大于________________kPa。
3．[2021·广东省，节选]我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
(a)CH4(g)＋CO2(g)⇌2CO(g)＋2H2(g) ΔH1
(b)CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g) ΔH2
(c)CH4(g)⇌C(s)＋2H2(g) ΔH3
(d)2CO(g)⇌CO2(g)＋C(s) ΔH4
(e)CO(g)＋H2(g)⇌H2O(g)＋C(s) ΔH5
设K eq \\al(\s\up1(r),\s\d1(p)) 为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0＝100kPa)，反应a、c、e的lnK eq \\al(\s\up1(r),\s\d1(p)) 随eq \f(1,T)(温度的倒数)的变化如图所示
(1)反应a、c、e中，属于吸热反应的有________(填字母)。
(2)反应c的相对压力平衡常数表达式为K eq \\al(\s\up1(r),\s\d1(p)) ＝________。
(3)在图中A点对应温度下、原料组成为n(CO2)∶n(CH4)＝1∶1、初始总压为100kPa的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时H2的分压为40kPa。计算CH4的平衡转化率，写出计算过程。
4．Bdensteins研究了下列反应：2HI(g)⇌H2(g)＋I2(g)，在716K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：
上述反应中，正反应速率为v正＝k正x2(HI)，逆反应速率为v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________(以K和k正表示)。若k正＝0.0027min－1，在t＝40min时，v正＝________min－1。
5．已知：N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH