2021届（鲁科版）高考化学一轮复习化学平衡常数学案10页

化学平衡常数

　　改革开放以来,我国的经济发展取得了辉煌成绩,人民生活水平不断提高,
从七十年出行基本靠走到如今私家车进入千家万户,家庭出行交通工具发生了
质的飞跃。汽车走进寻常百姓家,给人们的生活带来便利,车水马龙的车流让马
路变得热闹。但是汽车保有量的增多也给我们的环境带来了严重的问题,尾气中
的主要污染物有 CxHy、NOx、CO、SO2及固体颗粒物等。研究汽车尾气的成分及其
发生的反应,可以为更好地治理汽车尾气提供技术支持。
问题 1:利用反应 6NO2(g)+8NH3(g) 7N2(g)+12H2O(g)可处理 NO2。已知该反
应平衡常数(K)与温度(T)的关系如图所示。写出此反应的平衡常数表达式,并判
断此反应ΔH 的符号。(素养角度——证据推理与模型认知)
提示:根据反应的化学方程式可写出化学平衡常数 K= ;由图示知升高
温度平衡常数减小,因此此反应为放热反应,ΔH<0。
问题 2:汽车排气装置中的三元催化装置,可以利用反应 2CO(g)+2NO(g) N2(g)
+2CO2(g)实现气体的无害化排放。T℃时,在恒容的密闭容器中通入一定量的 CO
和 NO,能自发进行上述反应,测得不同时间的 CO和 NO的浓度如表:
时间/s 0 1 2 3 4 5
c(NO)/ 1.00 0.45 0.25 0.15 0.10 0.10

10-3 mol·L-1
c(CO)/
10-3 mol·L-1
3.60 3.05 2.85 2.75 2.70 2.70
计算该温度下的反应的平衡常数 K。(素养角度——证据推理与模型认知)
提示:据表中数据,平衡时,c(NO)=0.1×10-3 mol·L-1,c(CO)=2.70×10-3
mol·L-1,根据反应方程式:2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g),则平衡时,c(N2)=
0.45×10-3 mol·L-1,c(CO2)=0.9×10-3 mol·L-1,则平衡常数为 K= =
=5 000。
问题 3:尾气中的 NO2通常会发生反应 2NO2(g) N2O4(g),在 100 kPa时 NO2的平
衡转化率与温度的关系曲线如图所示。
计算 100 kPa、25 ℃时,反应 2NO2(g) N2O4(g)的平衡常数 Kp。(Kp用平衡分压
代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)(素养角度——证据推理与模型
认知)
提示:100 kPa、25 ℃时,2NO2(g) N2O4(g)平衡体系中,由图可知,NO2的平衡转化
率为 80%,设 NO2的起始量为 1 mol,则其变化量为 0.8 mol,N2O4的变化量为
0.4 mol,NO2和 N2O4的平衡量分别为 0.2 mol和 0.4 mol,则平衡体系中,NO2和
N2O4的体积分数分别为 和 ,因此,平衡常数 Kp= =0.06。

1.氢能被视为 21世纪最具发展潜力的清洁能源,人类对氢能应用自 200年前就
产生了兴趣。从 20世纪 70年代以来,世界上许多国家和地区就广泛开展了氢能
研究。科学家研究以太阳能为热源分解 Fe3O4,最终循环分解水制 H2,其中一步重
要反应为 2Fe3O4(s) 6FeO(s)+O2(g)　ΔH=a kJ·mol-1。在一定压强
下,Fe3O4的平衡转化率随温度变化的α(Fe3O4)-T曲线如图所示。下列有关说法
不正确的是 (　　)
A.a>0
B.压强 p1>p2
C.升高温度,该反应的平衡常数增大
D.将体系中 O2分离出去,能提高 Fe3O4的转化率
【解析】选 B。根据图象分析,压强一定,温度升高,Fe3O4的平衡转化率升高,该
反应为吸热反应,ΔH>0,即 a>0,A项正确;温度一定时,压强增大,平衡逆向移
动,Fe3O4的平衡转化率降低,故 p1<p2,B项不正确;升高温度,平衡正移,反应的
平衡常数增大,C项正确;将体系中 O2分离出去,平衡正向移动,能提高 Fe3O4的
转化率,D项正确。
2.(1)高炉炼铁过程中发生的主要反应: Fe2O3(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g),已知
该反应在不同温度下的平衡常数如下表,
温度/℃ 1 000 1 150 1 300

平衡常数 4.0 3.7 3.5
①该反应的ΔH________0。
②其他条件不变,向平衡体系充入 CO2气体,K 值__________(填“变大”“不变”
或“变小”)。
(2)1 000 ℃时,FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)。现在一密闭容器中,加入 7.2 g
Fe,同时通入 4.48 L CO2(已折合为标准状况),将其升温到 1 000 ℃,并维持温度
不变,达平衡时,固体质量增加 2.4 g,此时 CO2的转化率为________,该反应的平
衡常数 K=________(用分数表示)。
【解析】(1)①温度高平衡常数小,平衡左移,说明正反应是放热反应,ΔH<0。
②K 值只与温度有关。
(2)根据方程式 FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(...