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    2019年高三化学冲刺复习主观题一遍过专题05:K值(含解析)

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    2019年高三化学冲刺复习主观题一遍过专题05:K值(含解析)

    1、专题 05 K 值专练1采用 N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题(1)FDaniels 等曾利用测压法在刚性反应器中研究了 25时 N2O5(g)分解反应:其中 NO2二聚为 N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强 p 随时间 t 的变化如下表所示(t=时,N2O5(g)完全分解):t/min 0 40 80 160 260 1300 1700 p/kPa 35.8 40.3 42.5. 45.9 49.2 61.2 62.3 63.125时 N2O4(g) 2NO2(g)反应的平衡常数 Kp=_kPa(K p为以分压表示的平衡常

    2、数,计算结果保留 1 位小数) 。【答案】13.4 【解析】根据表中数据可知五氧化二氮完全分解时的压强是 63.1kPa,根据方程式可知完全分解时最初生成的二氧化氮的压强是 35.8kPa271.6 kPa,氧气是 35.8kPa217.9 kPa,总压强应该是 71.6 kPa+17.9 kPa89.5 kPa,平衡后压强减少了 89.5 kPa63.1kPa26.4kPa,所以根据方程式 2NO2(g)N2O4(g)可知平衡时四氧化二氮对应的压强是 26.4kPa,二氧化氮对应的压强是 71.6 kPa26.4kPa218.8kPa,则反应的平衡常数 。2 近期发现,H 2S 是继 NO、

    3、CO 之后的第三个生命体系气体信号分子,它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题:(1)H 2S 与 CO2在高温下发生反应:H 2S(g)+CO2(g) COS(g) +H2O(g)。在 610 K 时,将 0.10 mol CO2与 0.40 mol H2S 充入 2.5 L 的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为 0.02。H 2S 的平衡转化率 =_%,反应平衡常数 K=_。【答案】2.5 2.810 3 【解析】(2)设反应的 H2S 物质的量为 x,由题意列三段式得:因为反应平衡后水的物质的量分数为 0.02,所以 =0.02,解得 x=0.01;H 2

    4、S 的平衡转化率 10.010.40100%=2.5%;反应平衡常数 K = 2.84910 -3(或 2.8103 或2.85103 )。3H 2S 和 SO2会对环境和人体健康带来极大的危害,工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放,回答下列各方法中的问题。用氨水除去 SO2(1)已知 25,NH 3H2O 的 Kb=1.8105,H 2SO3的 Ka1=1.3102, Ka2=6.2108。若氨水的浓度为 2.0 molL-1,溶液中的 c(OH)=_molL1。将 SO2通入该氨水中,当 c(OH)降至 1.0107 molL1时,溶液中的 c( 23S)/c( 3)=_。【答案】 6

    5、.010 -3 0.62【解析】 (1)根据 NH3H2O 的 Kb=1.8105可知, =1.8105,当氨水的浓度为 2.0 molL-1时,溶液中的 c(OH)= c(NH4+)= =6.010-3 molL-1。根据 H2SO3的 Ka2=6.2108可知, =6.2108, ,当 c(OH)降至 1.0107 molL1,溶液中的 c(SO32-)/c(HSO3-)=0.62。4顺-1,2-二甲基环丙烷和反-1,2-二甲基环丙烷可发生如下转化:该反应的速率方程可表示为:v(正)=k(正)c(顺)和 v(逆)=k(逆)c(反),k(正)和 k(逆)在一定温度时为常数,分别称作正,逆反应

    6、速率常数。回答下列问题:(1)已知:t 1温度下,k(正)=0.006s 1 ,k(逆)=0.002s 1 ,该温度下反应的平衡常数值 K1=_;该反应的活化能 Ea(正)小于 Ea(逆),则 _0(填“小于” “等于”或“大于”)。(2)t 2温度下,图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是_(填曲线编号),平衡常数值 K2=_;温度 t2_t1(填“小于” “等于”或“大于”),判断理由是_。【答案】(1)3 小于(每空 2 分,共 4 分)(2)B(1 分) 7/3(2 分)大于(1 分)放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动(1 分)【解析】 (1)根据 v(正)=k(正)c(

    7、顺) 、 ,则 v(正)=0.006c(顺), v(逆)=k(逆)c(反) , , v(逆)=“ 0.002“ c(反),达到化学平衡状态时正逆反应速率相等,则0.006c(顺)=“0.002“ c(反) ,K 1=c(反)/c(顺)=0.0060.002=3;该反应的活化能 Ea(正)小于 Ea(逆),说明断键吸收的能量小于成键释放的能量,即该反应为放热反应,则 小于零。(2)随着时间的推移,顺式异构体的质量分数不断减小,则符合条件的曲线是 B,设顺式异构体的起始浓度为 x,该可逆反应左右物质系数相等,均为 1,则平衡时,顺式异构体的浓度为 0.3x,反式异构体的浓度为 0.7x,所以平衡常

    8、数值 K2=0.7x0.3x=7/3,因为 K1K2,放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动, 所以温度 t2大于 t1。5碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题:(1)Bodensteins 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:t/min 0 20 40 60 80 120x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784根据上述实验结果,该反应的平衡常数 K 的计算式

    9、为:_。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【答案】(1) ;k 逆 = k 正 /K;1.9510 -3【解析】(1)问中的反应是比较特殊的,反应前后气体体积相等,不同的起始态很容易达到等效的平衡状态。大家注意表格中的两列数据是正向和逆向的两组数据。716K 时,取第一行数据计算:2HI(g) H2(g)+I 2(g)n(始) (取 1mol) 1

    10、0 0n (0.216) (0.108) (0.108)n(平) 0.784 (0.108) (0.108)化学平衡常数为本小题易错点:计算式会被误以为是表达式。问的要点是:平衡状态下,v 正 = v 逆 ,故有:k 正 x2(HI) = k 逆 x(H2)x(I2)变形:k 正 / k 逆 = x(H 2)x(I2)/ x 2(HI)=K故有: k 逆 = k 正 /K6二氧化碳的有效回收利用,既能缓解能源危机,又可减少温室效应的影响,具有解决能源问题及环保问题的双重意义。Zn/ZnO 热化学循环还原 CO2制 CO 的原理如下图所示,回答下列问题:(1)二甲醚是主要的有机物中间体,在一定条

    11、件下利用 CO2与 H2可直接合成二甲醚:2CO 2(g) +6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) , =3 时,实验测得 CO2的平衡转化率随温度及压强变化如下图所示。若在 1L 密闭容器中充入 0.2molCO2和 0.6molH2,CO 2的平衡转化率对应下图中 A 点,则在此温度,该反应的化学平衡常数是_(保留整数)。合成二甲醚过程中往往会生成一氧化碳,合成时选用硅铝化合物做催化剂,硅铝比不同时,生成二甲醚或一氧化碳的物质的量分数不同。硅铝比与产物选择性如下图所示。图中 A 点和 B 点的化学平衡常数比较:KA_KB(填“、” “ 【解析】 (1)设 020 min 内生成

    12、 N2O4的物质的量是 x mol。2NO2(g) N2O4(g) 开始(mol/L): 0.2 0转化(mol/L): x 20 min(mol/L):(0.2x) ,解得:x = 0.08,v(N 2O4) = mol/L20 min = 2.0103 mol/(Lmin);设平衡时 N2O4的浓度为 x mol/L。2NO2(g) N2O4(g) 开始: 0.2 mol/L 0转化: 2x mol/L x mol/L平衡: (0.22x) mol/L x mol/L,x=0.075,v 正 (NO2)v 逆 (N2O4)=21,即 k1c2(NO2)k 2c(N2O4)=21,k 10.

    13、052k 20.075=21,所以 k1 = 60 k2。若改变温度至 T1时 k1=k2,则根据平衡时k1c2(NO2)k 2c(N2O4) = 21 可知 c(NO2)较原平衡增大,c(N 2O4)较原平衡减小,说明平衡逆向移动,该反应正反应放热,所以 T1373K,故答案为:2.010 3;k 1=60k2;。10研究含氮污染物的治理是环保的一项重要工作。合理应用和处理氮的化合物,在生产生活中有重要意义。(1) T时,将 0.6 mol NO 和 0.2 molO3气体充入到 2L 固定容积的恒温密闭容器中,NO 的浓度随反应时间的变化如图所示。 T时,反应 3NO(g) +O3(g)

    14、3NO2(g)的平衡常数 K=_。【答案】240(或 240 Lmol-1) 【解析】 (1)由图像分析可知反应 10min 时达到平衡,平衡时 c(NO)=0.1mol/L,据此列三段式:3NO(g) +O3(g) 3NO2(g)起始浓度(mol/L): 0.3 0.1 0反应浓度(mol/L): 0.2 0.2/3 0.2平衡浓度(mol/L): 0.1 0.1/3 0.2T时反应的平衡常数:K=0.2 3/0.13 )3=240。11I氮及其化合物在工业生产中有广泛应用。(1)已知 25时,NH 3 H2O 的 Kb1.810 5 ,H 2SO3的 Ka11.310 2 ,K a2621

    15、0 8 。若氨水的浓度为 2.0mol L1 ,将 SO2通入该氨水中,当溶液呈中性时,溶液中的 _。【答案】 2.24 【解析】 (1)NH 3H2O 的电离方程式为 NH3H2O NH4 OH ,SO 2通入氨水中,根据电荷守恒有c(NH4 )c(H )=c(HSO3 )2c(SO 32 )c(OH ),当溶液呈中性时 c(H )=c(OH ),则 c(NH4 )=c(HSO3 )2c(SO 32 ),K a2= ,c(SO 32 )= ,c(NH 4 )=c(HSO3 )2 = c(HSO3 ) , = ,故答案为:2.24。12面对全球近期的气候异常,环境问题再次成为焦点。SO 2、N

    16、O x、CO 2是对环境影响较大的气体,对他们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。(1)已知:在 2L 密闭容器中,17、1.0110 5Pa 条件下,2NO 2(g) N2O4(g) H” 、 “=”或“; 1/2700; 【解析】 (1)当升高温度时,平衡向逆向移动,氨气的体积分数减小,故可知 T1T2;由题意可知,a 点总压为 50Mpa,平衡时氢气与氮气之比为 3:1,氨气的体积分数为 0.2。则氮气的体积分数为 0.6,氨气的体积分数为 0.2.平衡时氮气分压为 10Mpa,氢气分压为 30Mpa,氨气分压为 10Mpa, T2时 Kp=(10Mpa)2/10Mpa(30M

    17、pa)3 =1/2700(Mpa)2 。18通过实验探究发现化学反应中的某种规律,再寻求理论上的科学合理解释,是化学工作者的重要研究方法。I.在体积可变的密闭容器中投入 1 mol CO 和 2molH2,不同条件下发生反应:CO(g)+2H 2(g) CH3OH(g)。实验测得平衡时 CH3OH 的物质的量随温度、压强的变化如图所示。(1)若 M 点对应混合气体的体积为 1L,则 506K 时,该反应平衡常数 K=_(保留三位小数)。图表示平衡常数的对数(lgK)与温度的关系,B、C 点中能正确表示该反应的 lgK 与 T 的关系的点为_。(2)在 2L 恒容密闭容器中充入 a mol H

    18、2、2 mol CO 和 7.4 mol CH3OH(g),在 506K 下进行上述反应。为了使该反应逆向进行,a 的取值范围为_。【答案】 0.148 B 【解析】 (1)平衡时消耗氢气是 0.5mol,剩余 CO 和氢气分别是 0.75mol、1.5mol,溶剂为 1L,所以 506K时该反应的平衡常数 K=0.25/(0.751.52)=0.148;正反应放热,升高温度平衡向逆反应方向进行,平衡常数减小,lgK 减小,所以能正确表示该反应的 lgK 与温度(T)的关系点为 B。本小题答案为:0.148;B。(2)起始浓度 c(CO)=1mol/L,c(H2)=0.5amol/L,c(CH

    19、3OH)=3.7mol/L,浓度熵 Qc=,为了是该反应逆向进行,要求 QcK,即 ,a 的范围为a” “ 0.375 10% 256/3p 02 【解析】 (1) 根据图示,反应进行到 4 min 时,甲醇的物质的量继续增大,反应正向进行,v(正) v(逆);04 min,H 2的浓度变化为 1.5mol/L,v(H 2)= = 0.375 molL1 min1 ;根据图示,15min 时达到平衡状态,CO 的平衡浓度为 0.25mol/L,则CO2(g)3H 2(g) CH3OH(g)H 2O(g)开始 1 3 0 0转化 0.75 2.25 0.75 0.75平衡 0.25 0.75 0

    20、.75 0.75 CO2平衡时的体积分数为 10%;根据压强比等于气体物质的量比,平衡时的总压强为 ,Kp= 256/3p02 。20 “绿水青山就是金山银山” ,因此研究 NOx、SO 2等大气污染物的妥善处理具有重要意义。(1)燃煤发电厂常利用反应 2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(s)+2CO2(g)H=681.8kJmol 1 对煤进行脱硫处理来减少 SO2的排放。对于该反应,在 T时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:0 10 20 30 40 50O2 1.00 0.79 0.60 0.60 0.64 0.64CO2 0 0.42 0.8

    21、0 0.80 0.88 0.88010min 内,平均反应速率 v(O2)_molL1 min1 ;当升高温度,该反应的平衡常数K_(填“增大” “减小”或“不变”)。(3) NOx的排放主要来自于汽车尾气,有人利用反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) H=34.0kJmol 1 ,用活性炭对 NO 进行吸附。已知在密闭容器中加入足量的 C 和一定量的 NO 气体,保持恒压测得 NO 的转化率随温度的变化如图所示:由图可知,1050K 前反应中 NO 的转化率随温度升髙而增大,其原因为_;在 1100K 时,CO2的体积分数为_。(4)用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以

    22、表示化学平衡常数(记作 Kp)。在 1050K、1.110 6Pa 时,该反应的化学平衡常数 Kp=_已知:气体分压(P 分 )=气体总压(Pa)体积分数。(5)为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染,需给汽车安装尾气净化装置。在净化装置中 CO 和 NO 发生反应 2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) H=746.8kmol 1 ,生成无毒的 N2和 CO2。实验测得,v正 =k 正 c2(NO)c2(CO),v 逆 =k 逆 c(N2) c2(CO2)(k 正 、k 逆 为速率常数,只与温度有关)。达到平衡后,仅升高温度,k 正 增大的倍数_(填“” “” “ 不变 升高

    23、温度 【解析】(1)2NO 2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+ClNO(g) K 1 H 1;因为温度不变,所以平衡常数不变;反应(II) H ;不变 ;升高温度。(3)根据越弱越水解的规律,CH 3COO水解程度大于 NO2-的水解程度,所以离子浓度由大到小的顺序为:c(NO3) c(NO2-) c(CH3COO);因为 CH3COO水解程度大于 NO2-的水解程度,所以溶液 A 的 pH 小于溶液B,向溶液 A 中加适量 NaOH,溶液 A 的 pH 增大,向溶液 B 中加适量水,溶液 B 的 pH 减小,故 b、c 正确。正确答案:c(NO 3) c(NO2-) c(CH3CO

    24、O);b、c。24三氯氢硅(SiHCl 3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题:(3)对于反应 2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在 323 K和 343 K 时 SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。343 K 时反应的平衡转化率 =_%。平衡常数 K343 K=_(保留 2 位小数) 。比较 a、b 处反应速率大小: a_ b(填“大于” “小于”或“等于” ) 。反应速率 = 正 逆 = ,k 正 、k 逆 分别为正、逆向反应速率常数, x 为物质的量分数,计算 a 处=_(保留 1 位小数) 。【答案】22

    25、 0.02 大于 1.3【解析】分析:本题考查的是化学反应原理的综合应用,主要包括反应与能量以及化学反应速率、平衡的相关内容。只需要根据题目要求,利用平衡速率的方法进行计算即可。详解:(1)由图示,温度越高反应越快,达到平衡用得时间就越少,所以曲线 a 代表 343K 的反应。从图中读出,平衡以后反应转化率为 22%。设初始加入的三氯氢硅的浓度为 1mol/L,得到:2SiHCl3 SiH2Cl2 + SiCl4起始: 1 0 0反应: 0.22 0.11 0.11 (转化率为 22%)平衡: 0.78 0.11 0.11所以平衡常数 K=0.1120.782=0.02。a、b 两点的转化率相

    26、等,可以认为各物质的浓度对应相等,而 a 点的温度更高,所以速率更快,即VaV b。根据题目表述得到 , ,当反应达平衡时 , ,所以 ,实际就是平衡常数 K 值,所以 0.02。a 点时,转化率为 20%,所以计算出:2SiHCl3 SiH2Cl2 + SiCl4起始: 1 0 0反应: 0.2 0.1 0.1 (转化率为 20%)平衡: 0.8 0.1 0.1所以 =0.8; = =0.1;所以 。25联氨(又称肼,N 2H4,无色液体)是一种应用广泛的化工原料,可用作火箭燃料,回答下列问题:(1)联氨为二元弱碱,在水中的电离方程式与氨相似,联氨第一步电离反应的平衡常数值为_(已知:N 2H4+H+ N2H5+的 K=8.7107;K W=1.010-14)。联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为。【答案】(1)8.710 -7【解析】(1)联氨为二元弱碱,在水中的电离方程式与氨相似,则联氨第一步电离的方程式为N2H4+H2O N2H5+OH-,已知:N 2H4+H+ N2H5+的 K=8.7107;K W=1.010-14,平衡常数K=8.71071.010-14=8.710-7 ;联氨为二元弱碱,酸碱发生中和反应生成盐,则联氨与硫酸形成酸式盐的化学式为 N2H6(HSO4)2 。


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