难点3 有关化学平衡常数的计算
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1.（2018·河北省衡水中学高考模拟）T℃，分别向10ml浓度均为1mol/L的两种弱酸HA、HB中不断加水稀释，并用pH传感器测定溶液pH。所得溶液pH的两倍(2pH) 与溶液浓度的对数(1gc) 的关系如图所示。下列叙述正确的是
c(A-)]/[c(HA)-c(A-)]≈c2(H+)/c(HA)；己知：（1）HA的电离平衡常数Ka=[c(H+)·（2） pKa=-lgKa
A. 弱酸的Ka随溶液浓度的降低而增大 B. a 点对应的溶液中c(HA)=0.1mol/L，pH=4 C. 酸性：HA 【解析】Ka为温度的函数，温度不变，Ka就不变，A错误；a 点对应的溶液中1gc=-1，则 c(HA)=0.1mol/L，对应的pH=4，B正确；通过图像看出，如果两种酸的浓度相等时，HA溶液的pH小于HB溶液的pH，所以10-5mol/L，HB的电离平衡常数酸性HA>HB，C错误；根据图像看出，当1gc=0时，c(HB)=1mol/L, c(H+)=1×Ka=c2(H+)/c(HB)=（1×10-5）2/1=1×10-10, pKa=-lgKa=-lg×10-10=10，D错误。 2.（2019·北京市朝阳区高考联考模拟）乙烯气相直接水合反应制备乙醇：C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)。 乙烯的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下（起始时，n(H2O)＝n(C2H4)＝1 mol，容器体积为1 L）。 下列分析不正确的是 ．．． A. 乙烯气相直接水合反应的?H＜0 B. 图中压强的大小关系为：p1＞p2＞p3 C. 图中a点对应的平衡常数K ＝ 5 16D. 达到平衡状态a、b所需要的时间：a＞b 【答案】B 【分析】依据图像分析，在同一个压强下，随着温度的升高，乙烯平衡转化率降低，不利于平衡向正反应方向进行，可知该反应正方向为放热反应；根据C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)可知，该反应是气体分子数减小的 体系，再结合平衡常数表达式及压强与温度对速率与平衡的影响作答。 【详解】A. 根据上述分析可知，乙烯气相直接水合反应为放热反应，即?H＜0，A项正确； B. 由方程式C2H4(g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)可知该反应的正反应是气体分子数减小的反应，所以增大压强，平衡正向移动，乙烯的转化率提高，因此压强关系是：p1< p2< p3< p4，B项错误； C. 根据图示可知，起始时，n(H2O)＝n(C2H4)＝1 mol，容器体积为1 L，a点乙烯的平衡转化率为20%，则转化的乙烯的物质的量浓度为0.2mol/L，则: C2H4(g)+H2O(g)═C2H5OH(g) 开始(mol/L) 1 1 0 转化(mol/L) 0.2 0.2 0.2 平衡(mol/L) 0.8 0.8 0.2 所以K= 0.2mol/L5=，C项正确； 0.8mol/L?0.8mol/L16D. 增大压强，化学反应速率会加快，则反应达到平衡的时间会缩短，由上述分析可知，p2 < p3，因此达到平衡状态a、b所需要的时间：a＞b，D项正确。 3.高考题、名校高考模拟题精选 （1）（2019·天津卷，节选）在1L真空密闭容器中加入a mol PH4I固体，t℃时发生如下反应： 垐?PH4I?s?噲?PH3?g??HI?g? ① 垐?4PH3?g?噲?P4?g??6H2?g? ② 垐?2HI?g?噲?H2?g??I2?g? ③ 达平衡时，体系中n?HI??bmol，n?I2??cmol，n?H2??dmol，则t℃时反应①的平衡常数K值为______（用字母表示）。 （2）（2019·新课标Ⅱ卷，节选）环戊二烯（ ）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等 生产。回答下列问题： Ⅰ. 已知： (g)= (g)+H2(g) ΔH1=100.3 kJ·mol ?1 ① H2(g)+ I2(g)=2HI(g) ΔH2=﹣11.0 kJ·mol ?1 ② Ⅱ. 对于反应： (g)+ I2(g)= (g)+2HI(g) ③ ΔH3=___________kJ·mol ?1。 某温度下，等物质的量的碘和环戊烯（）在刚性容器内发生反应③，起始总压为105Pa，平衡时总压 增加了20%，环戊烯的转化率为_________，该反应的平衡常数Kp=_________Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有__________（填标号）。 A．通入惰性气体 B．提高温度 C．增加环戊烯浓度 D．增加碘浓度 （3）（2019·山东省四校高考联考模拟，节选）乙炔(CH≡CH)是重要的化工原料。工业上可用甲烷裂解法制取乙炔： 同时发生副反应： ;甲烷裂解时，几种气体平衡 时分压(Pa)的对数即lgP与温度(℃)之间的关系如图所示。根据图判断，反应△H___0(填“>”或“<”)。 1725℃时，向恒容密闭容器中充入CH4，达到平衡时CH4生成C2H2的平衡转化率为_____。该温度下， 的平衡常数Kp=_______[注：用平衡分压(Pa)代替平衡浓度(mol·L-1)进行计算]。 （4）（2019·山东省德州市高考联考模拟，节选）用化学反应原理研究N、S元素的化合物有着重要的意义。一定温度下，分别向A、B容器中充入5mol NO和2．5mol O2，A保持恒容，B保持恒压。发生反应 2NO?g?+O2?g??2NO2?g? [不考虑2NO2?g??N2O4?g?]，起始时A、B的体积均为2 L。 ①下列能说明A、B容器均达到平衡状态的是__________。 a．A、B容器的压强均不发生变化 b．A、B容器中气体颜色均不发生变化 c．A、B容器中气体的密度不再发生变化 d．A、B容器中气体的平均摩尔质量不再发生变化 L-1，则NO的转化率为__________，B中②T℃时，A、B容器均达到平衡状态时，A中O2的浓度为0.5mol·反应的平衡常数KB=____________________。 （5）（2019·四川省成都市石室中学高考模拟，节选）消除含氮化合物对大气和水体的污染是环境保护的重要研究课题。已知：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H<0。不同温度下，向三个容器中分别投入相同量的反应 物进行反应，测得不同压强下平衡混合物中NH3的物质的量分数如图所示。 ①M点的v正_________Q点的v正(填“>”“<”或“=”)。 ②T3温度下，将1molN2和3molH2充入2L的密闭容器中，维持压强为60MPa不变，达到N点的平衡状态，反应的浓度平衡常数K=_____________ (用最简分数表示)，M点的平衡常数比N点的平衡常数_________(填“大”“小”或“相等”)。 8c?2d??b???b3? 【答案】（1）?（2）Ⅰ.89.3 Ⅱ. 40％ 3.56×104 BD （3）> 62.5% 102.4Pa （4）① bd ②60% 4.5 （5）① > ② 25/108 【详解】（1）由PH4I（s）PH3（g）+HI（g）可知，amolPH4I分解生成的物质的量的PH3和HI，由2HI（g） H2（g）+I2（g）可知HI分解生成c（H2）= c（I2）=cmol/L，PH4I分解生成c（HI）为（2c+b）mol/L，则4 PH3（g）P4（g）+ 6H2（g）可知PH3分解生成c（H2）=（d—c）mol/L，则体系中c（PH3）为[（2c+b） 2(8c?3b?2d)b(8c?3b?2d)333—（d—c）] mol/L=，故反应PH4（Is）PH（+HI（g）的平衡常数K=c（PH3）c（HI）=，3g） b(8c?3b?2d)故答案为： 3。 （2）Ⅰ. 根据盖斯定律①-②，可得反应③的ΔH=89.3kJ/mol； Ⅱ. 假设反应前碘单质与环戊烯均为nmol，平衡时环戊烯反应了xmol，根据题意可知； （g）+I2（g）= （g）+2HI（g） 增加的物质的量 1mol 1mol 1mol 2mol 1mol xmol 2n×20% 100%=40%； 得x=0.4nmol，转化率为0.4n/n× （g） + I2（g）= P（初） 0.5×105 0.5×105 0 0 ΔP 0.5×105×40% 0.5×105×40% 0.5×105×40% 1×105×40% P（平） 0.3×105 0.3×105 0.2×105 0.4×105 2（0.4?105）?0.2?105Kp==3.56×104； 550.3?10?0.3?10（g）+ 2HI（g） A.T、V一定，通入惰性气体，由于对反应物和生成物浓度无影响，速率不变，平衡不移动，故A错误； B.升高温度，平衡向吸热方向移动，环戊烯转化率升高，故B正确； C．增加环戊烯的浓度平衡正向移动，但环戊烯转化率降低，故C错误； D,增加I2的浓度，平衡正向移动，环戊烯转化率升高，故D正确； （3）从图分析，随着温度升高，甲烷的分压(Pa)的对数变大，说明甲烷减少，则说明升温平衡正向移动，即△H >0；从图分析，达到平衡时乙炔的分压为100 Pa，则消耗的甲烷的分压为200Pa，乙烯的分压为10 Pa，消耗的甲烷的分压为20Pa，剩余甲烷的分压为100 Pa，最初甲烷的分压为100+200+20=320 Pa，则甲烷生成乙炔的平衡转化率为200/320=62.5%。平衡时甲烷的分压为100 Pa，乙烯的分压为10 Pa，则氢气的分压为300+20=320 Pa，平衡常数为 =102.4Pa。 （4）①变量不再发生变化，证明达到了平衡；注意A保持恒容，B保持恒压； a．B容器的压强是定值，不是变量，故不选a； b．A、B容器中气体的颜色均不发生变化，说明NO2的浓度不在发生变化，故选b； c．A容器中气体的密度是定值，不是变量，故不选c； d．因为M=m/n，m是定值，n是变量，所以平均摩尔质量是变量，故选d； ②列A容器中反应的三行式： 2NO（g） + O2（g） 2NO2（g） c（初） 2.5 1.25 0 △c 1.5 0.75 1.5 c（末） 1 0.5 1.5 1.51.52?100%=60% ；k=2=4.5 因为A、B容器温度相同,所以平衡常数相等； 则NO的转化率：2.51?0.5（5）①Q、M两点在同一等温曲线上，但M点压强高，所以M点反应速率大，故答案为：＞；
2020年高考化学难点专练三 有关化学平衡常数的计算含答案
