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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