高考化学冲刺复习专题K值专练

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）F．Daniels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 63.1
①25℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数K p=_______kPa（K p为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数）。

【答案】13.4
【解析】④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35.8kPa×2＝71.6 kPa，氧气是35.8kPa÷2＝17.9 kPa，总压强应该是71.6 kPa+17.9 kPa＝89.5 kPa，平衡后压强减少了89.5 kPa－63.1kPa＝26.4kPa，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 kPa－26.4kPa×2＝18.8kPa，
则反应的平衡常数。

2近期发现，H2S是继NO、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）H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(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。

①H2S的平衡转化率=_______%，反应平衡常数K=________。

【答案】2.5 2.8×10–3
【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；①H 2S 的平衡转
化率α1＝0.01÷0.40×100%=2.5%；反应平衡常数K ＝=≈2.849×10-3(或2.8×10－3
或
2.85×10－3
)。

3．H 2S 和SO 2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SO 2
（1）已知25℃，NH 3·H 2O 的K b =1.8×10−5
，H 2SO 3的K a1=1.3×10−2
，K a2=6.2×10−8。

若氨水的浓度为2.0 mol·L -1
，溶液中的c (OH −
)=_________________mol·L −1。

将SO 2通入该氨水中，当c (OH −
)降至1.0×10−7
mol·L −1
时，溶液中的c (23SO -)/c (3HSO -
)=___________________。

【答案】 6.0×10-3 0.62
【解析】（1）根据NH 3·H 2O 的K b =1.8×10−5
可知， =1.8×10−5
，当氨水的浓度为2.0 mol·L
-1
时，溶液中的c (OH −
)= c (NH 4+
)==6.0×10-3
mol·L -1。

根据H 2SO 3的K a2=6.2×10−8可知，
=6.2×10−8，，当c (OH −)降至 1.0×10−7 mol·L −1，溶液中的
c (SO 32-)/c (HSO 3-)=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K 1=_____；该反应的活化能E a (正)小于E a (逆)，则
________0(填“小于”“等于”或“大于”)。

（2）t2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（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），K1=c(反)/c(顺)=0.006÷0.002=3；该反应的活化能E a(正)小于E a(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，所以平衡常数值K2=0.7x÷0.3x=7/3，因为K1>K2,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 80 120
x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784
x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784
①根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为：___________。

②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）①；②k逆= k正/K；1.95×10-3
【解析】
（1）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）+I2（g）
n（始）（取1mol） 1 0 0
Δn （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。

②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(H2)·x(I2)｝/ x2(HI)=K
故有： k逆= k正/K
6．二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，在一定条件下利用CO2与H2可直接合成二甲醚：2CO2(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。

①若在1L密闭容器中充入0.2molCO2和0.6molH2，CO2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)。

②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：K A____K B(填“>、<、=”)。

根据以上两条曲线，写出其中一条变化规律：_______________________。

【答案】 23 = a．温度越高，二甲醚的选择性越大；b．低温时硅铝比对二甲醚的选择性影响不大，高温时随着硅铝比增大，二甲醚的选择性先增大后减小
【解析】 (1)
①根据A点，利用三段式法计算平衡常数；
2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g)
起始量(mol/L) 0.2 0.6 0 0
反应量(mol/L) 0.1 0.3 0.05 0.15
平衡量(mol/L) 0.1 0.3 0.05 0.15
K=≈23；
②平衡常数只受温度影响，图中280℃下的A点和B点的平衡常数相等；从图中两条曲线的变化趋势及对比情况可以看出：230℃的曲线变化相对平缓，280℃的曲线变化程度较大且先升后降，280℃二甲醚物质的量分数较大，温度升高，二甲醚的物质的量浓度的变化受影响的程度也有所改变等，因此可以概括为：a．温度越高，二甲醚的选择性越大；b．低温时硅铝比对二甲醚的选择性影响不大，高温时随着硅铝比增大。

7．丙烯(C3H6)是重要的有机化工原料。

丙烷脱氢制丙烯发生的主要反应及能量变化如下图。

(1)下图为丙烷直接脱氢法中丙烷和丙烯的平衡体积分数与温度、压强的关系(图中的压强分
别为104 Pa和105 Pa)。

①104 Pa时，图中表示丙烯的曲线是____(填“ⅰ”、“ⅱ”、“ⅲ”或“ⅳ”)。

②104Pa、500 ℃时，主反应用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K p=_____(已知：气体分压=气体总压×体积分数)。

【答案】ⅰ 3.3×103Pa
【解析】（1）①丙烷脱氢制丙烯为气体体积增大的反应，增大压强，平衡想逆反应方向移动，丙烯的平衡体积分数减小，故曲线ⅰ代表104 Pa时丙烯的平衡体积分数，故答案为：ⅰ；
②104 Pa、500 ℃时，丙烯的平衡体积分数为33%，设起始丙烷为1mol，转化率为x，由题意建立如下三段式：
C3H8（g）C3H6（g）+H2（g）
起（mol） 1 0 0
变（mol） x x x
平（mol） 1-x x x
则由丙烯的平衡体积分数为33%可得，x/(1+x)=0.33，解得x≈0.5，丙烷、丙烯和氢气的分压均为104Pa×1/3，则用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K p=（104Pa×1/3）×（104Pa×1/3）/（104Pa×1/3）
=104Pa×1/3=3.3×103Pa，故答案为：3.3×103Pa。

8．有效除去大气中的SO2和氮氧化物，是打赢蓝天保卫战的重中之重。

（1）某温度下，N2O5 气体在一体积固定的容器中发生如下反应：2N2O5(g) = 4NO2(g)＋O2(g)（慢反应）△H ＜0，2NO2(g) N2O4(g)（快反应）△H＜0，体系的总压强p总和pO2随时间的变化如下图所示：
①上图中表示O2压强变化的曲线是______________________（填“甲”或“乙”）。

②已知N2O5 分解的反应速率v＝0.12pN2O5(kPa•h－1)，t＝10h时，pN2O5＝_________kPa，v＝_________kPa•h －1（结果保留两位小数，下同）。

③该温度下2NO2N2O4 反应的平衡常数Kp＝__________________kPa－1（Kp为以分压表示的平衡常数）。

【答案】乙 28.2 3.38 0.05
【解析】(1) ①根据反应分析，随着反应的进行氧气的压强从0开始逐渐增大，所以乙为氧气的压强曲线；
②t＝10h时，pO2=12.8 kPa ，2N2O5(g) = 4NO2(g)＋O2(g)分析，反应的五氧化二氮的分压为25.6 kPa ，起始压强为53.8 kPa，所以10h时pN2O5＝53.8-25.6 =28.2 kPa ，N2O5 分解的反应速率v＝0.12pN2O5(kPa•h－
1)= 0.12×28.2= 3.38 kPa•h－1；
③2N2O5(g) = 4NO2(g)＋O2(g)
53.8 107.6 26.9
2NO2N2O4
起始分压107.6 0
改变分压2x x
平衡分压107.6-2x x
有107.6-2x+x+26.9=94.7 ，解x=39.8 kPa，平衡常数= =0.05 kPa－1。

9．氮的氧化物既是空气的重要污染物，同时也是重要的化工原料。

（1）在373K时，向体积为2L的恒容真空容器中通入0.40molNO2，发生反应：2NO2(g)N2O4(g)
ΔH=−57.0kJ·mol−1。

测得NO2的体积分数[φ(NO2)]与反应时间(t)的关系如下表：
t/min 0 20 40 60 80
φ(NO2) 1.0 0.75 0.52 0.40 0.40
①0～20min内，v(N2O4)=________mol·L−1·min−1。

②上述反应中，v正(NO2)=k1·c2(NO2)，v逆(N2O4)=k2·c(N2O4)，其中k1、k2为速率常数，则373K时，k1、k2的数学关系式为__________。

改变温度至T1时k1=k2，则T1_____373K（填“>”“<”或“=”）。

【答案】 2.0×10−3 k1=60k2 >
【解析】（1）①设0～20 min内生成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）：（0.2−x）
，解得：x = 0.08，v(N2O4) = mol/L÷20 min = 2.0×10−3 mol/(L·min)；
②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： (0.2−2x) mol/L x mol/L
，x=0.075，v正(NO2)∶v逆(N2O4)=2∶1，即k1·c2(NO2)∶k2·c(N2O4)=2∶1，
k1×0.052∶k2×0.075=2∶1，所以k1= 60 k2。

若改变温度至T1时k1=k2，则根据平衡时k1·c2(NO2)∶k2·c(N2O4) = 2∶1可知c(NO2)较原平衡增大，c(N2O4)较原平衡减小，说明平衡逆向移动，该反应正反应放热，所以
T1>373K，
故答案为：2.0×10−3；k1=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。

①T℃时，反应3NO(g) +O3(g)3NO2(g)的平衡常数K=______________。

【答案】240(或240 L·mol-1)
【解析】（1）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 0.2
T℃时反应的平衡常数:K=0.23/[0.13)3]=240。

11．I．氮及其化合物在工业生产中有广泛应用。

（1）已知25℃时，NH3・H2O的K b＝1.8×10－5，H2SO3的K a1＝1.3×10－2，K a2＝6．2×10－8。

若氨水的浓度为
2.0mol・L－1，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）NH3·H2O的电离方程式为NH3·H2O NH4＋＋OH－，SO2通入氨水中，根据电荷守恒有c(NH4＋)＋c(H＋)=c(HSO3－)＋2c(SO32－)＋c(OH－)，当溶液呈中性时c(H＋)=c(OH－)，则c(NH4＋)=c(HSO3－)＋2c(SO32－)，
K a2=，c(SO32－)=，c(NH4＋)=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。

SO2、NO x、CO2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)①已知：在2L密闭容器中，17℃、1.01×105Pa条件下，2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0的平衡常数K=13.3。

当此反应达到平衡时，若n(NO2)=0.060mol，则c(N2O4)=_______(保留两位有效数字)。

【答案】 0.012 mol/L
【解析】(1)①平衡时n(NO2)=0.060mol，容器的容积为2L，所以平衡时NO2的浓度为
c(NO2)=0.060mol÷2L=0.030mol/L，根据2NO2(g)N2O4(g)的化学平衡常数K==13.3，
c(N2O4)=K×c2(NO2)= 0.012mol/L。

13．合成氨所需H2取自CH4，CH4和O2作用成CO2、H2（反应①），然而CH4和O2反应还能生成CO2、H2O（反应②），当有水生成时，H2O和CH4反应（反应③）。

下表为三个反应在不同温度下的平衡常数K。

（1）反应①的平衡常数K①的表达式为_______________。

（2）反应①②③的平衡常数K①、K②、K③之间的关系为K②=_____________（用含K①、K③的式子表示）。

【答案】 K①2/K③
【解析】（1）根据化学平衡常数表达式，K①=；
（2）K①=，K②=，K③=，因此K②=K①2/K③。

14．CO2和CH4均为温室气体，若得以综合利用，对温室气体整治具有重大意义。

（1）合成甲醇的主要反应是CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）。

初始压强P1下，向体积为2L的恒容密闭容器中充入b mol CO和2b mol H2，平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图所示。

请回答：
①200℃时，该反应的平衡常数K=_______（用含b的代数式表示）。

若上述反应经过tmin达到平衡，则该时间段内氢气的平均反应速率为_______。

（2）实验室可用Na2CO3与盐酸混合制备少量CO2。

在25℃时，取10．6g Na2CO3与盐酸混合所得的一组体积为1L 的溶液，溶液中部分微粒与pH 的关系如图所示。

则：
①根据图中数据，计算CO32－的水解常数K=____________________。

【答案】 4/b2
【解析】（1）℃时，CO的转化率为0.5，所以平衡时CO、H2、CH3OH的浓度分别0.25bmol/L、0.5bmol/L、
0.25bmol/L，所以平衡常数K=0.25b/（0.5b）2×0.25b=4/b2，若200℃时，上述反应经过tmin达到平衡，氢气转化的浓度为0.5bmol/L，所以该时间段内氢气的平均反应速率为0.5b/tmol/（L•min）=b/2tmol/（L•min），故答案为：4/b2；b/2tmol/（L•min）。

（2）0.6g碳酸钠的物质的量为：n（Na2CO3）=10.6g/106g/mol =0.1mol，CO32-+H2O HCO3-+OH-的平衡常数K=c（HCO3−）∙c（OH−）/c（CO32−），由图中数据可知，当pH=11时，c（HCO3−）=c（CO32−），CO32－平衡常数K=c （OH−）=1.0×10-3，故答案为：1.0×10-3。

15．含氮化合物在生产、生命活动中有重要的作用。

回答下列问题：
(1)肌肉中的肌红蛋白(Mb)可与O2结合生成MbO2：Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)，其中k正和k逆分别表示正反应和逆反应的速率常数，即V正=k正·c(Mb)·P(O2)，V逆=k逆·c(MbO2)。

37℃时测得肌红蛋白的结合度(α)与P(O2)的关系如下表[结合度(α)指已与O2结合的肌红蛋白占总肌红蛋白的百分比]：
P(O2) 0.50 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00
α（MbO2%）50.0 67.0 80.0 85.0 88.0 90.3 91.0
①计算37℃、P(O2)为2.00kPa时，上述反应的平衡常数K=___________。

②导出平衡时肌红蛋白与O2的结合度(α)与O2的压强[P(O2)]之间的关系式α=___________(用含有k正、k
的式子表示)。

逆
【答案】 2.00
【解析】(1①37℃、P(O2)=2.00kPa时，结合度为80%，化学平均常数
K=kPa-1；
②由结合度的定义式可知，反应达平衡时，V正=V逆，所以K=，可求出
c(MbO2)=，代入结合度定义式=可得a=；
16．合理利用和转化NO2、SO2、CO、NO等污染性气体是环保领域的重要课题。

（1）已知2NO(g)+O2(g) 2 NO2(g)的反应历程分两步：
①2NO(g)N2O2(g)(快) v1正=k1正·c2(NO)，v1逆=k1逆·c(N2O2)
②N2O2(g)+O2(g) 2 NO2(g) (慢) v2正=k2正·c (N2O2)·c(O2)， v2逆=k2逆·c 2(NO2)
一定温度下，反应2NO(g)+O2(g) 2 NO2(g)达到平衡状态，该反应的平衡常数的表达式
K=______________________(用k1正、k1正、k2逆、k2逆表示)，反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小关系为E1___________E2（填“＞”“＜”或“=”）
（3）用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。

向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，恒温(T℃)时，各物质的浓度随时间的变化如下表：
①T℃时，该反应的平衡常数为___________(保留两位有效数字)
【答案】＜ .56
【解析】（1）v1正=k1正·c2(NO)，v1逆=k1逆·c(N2O2)，v2正=k2正·c (N2O2)·c(O2)， v2逆=k2逆·c 2(NO2)，可知
c2(NO)=，c(N2O2)=，c(N2O2)·c(O2)=，c2(NO2)=，
因而K=，
①2NO(g)N2O2(g)(快)；②N2O2(g)+O2(g) 2 NO2(g) (慢)，反应①的速率大于反应②，可知活化能E1＜E2，
因此，本题正确答案是：；＜；
（3）①平衡状态物质的平衡浓度为，c(NO)=0.04mol/L；c(N2)=0.03mol/L；c(CO2)= 0.03mol/L；
K===0.56；
因此，本题正确答案是：0.56。

17．工业上利用脱硫后的天然气合成氨的某流程如下：
(1)已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0，平衡时NH3的体积分数φ(NH3)与氢氮比x(H2与N2的物质的量比)的关系如图：
①T1___________T2(填“>”、“=”或“<”)。

②a点总压为50Mpa，T2时K p=___________(Mpa)－2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)
【答案】 >； 1/2700；
【解析】(1)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T1>T2；
②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K p=(10Mpa)2/10Mpa·(30Mpa)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)+2H2(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 H2、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/(0.75×1.52)=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(CH3OH)=3.7mol/L，浓度熵
Qc=，为了是该反应逆向进行，要求Qc>K，即，a的范围为a<10。

本小题答案为：a<10。

19．C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的不利影响。

(1)在500℃下合成甲醇的反应原理为：
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) 在1 L 的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，压强为p0 ，测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

(可逆反应的平衡常数可以用平衡浓度计算,也可以用平衡分压Kp代替平衡浓度,计算分压=总压×物质的量分数)
①反应进行到4 min 时，v(正)____ (填“>”“<”或“=”)v(逆)。

0~4 min，H2的平均反应速率
v(H2)=____________mol·L－1·min－1。

②CO2平衡时的体积分数为_______________，该温度下Kp为__________(用含有p0的式子表示)。

【答案】 > 0.375 10% 256/3p02
【解析】(1) 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)；
0~4 min，H2的浓度变化为1.5mol/L，v(H2)==0.375 mol·L－1·min－1；②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)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
开始 1 3 0 0
转化 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡 0.25 0.75 0.75 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NO x、SO2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=－681.8kJ·mol－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 50
O2 1.00 0.79 0.60 0.60 0.64 0.64
CO20 0.42 0.80 0.80 0.88 0.88
①0~10min内，平均反应速率v(O2)___________mol·L－1·min－1；当升高温度，该反应的平衡常数
K___________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(3) NO x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=－34.0k J·mol－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表示化学平衡常数(记作K p)。

在1050K、1.1×106Pa时，该反应的化学平衡常数K p=___________[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=－746.8k·mol－1，生成无毒的N2和CO2。

实验测得，v正=k
·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)。

正
①达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数___________(填“>”“<”或“=”)k逆增大的倍数。

②若在1L的密闭容器中充入1 molCO和1 molNO，在一定温度下达到平衡时，CO的转化率为40%，则
=___________。

【答案】 0.021 减小 BC 1050K前反应末达到平衡状态，随着温度升高，反应速率加快，NO转化率增大 20% 4 <
【解析】（1）①在010min内，c(O2)=1.0mol/L-0.79mol/L=0.21mol/L，故v(O2)=
mol·L-1·min-1；正反应为放热反应，升高温度，平衡向左移动,故化学平衡常数K减小；
②A、加入固体碳酸钙不影响平衡移动，选项A错误；
B、通入一定量的O2，O2浓度增大，平衡正向移动，CO2的浓度增大，选项B正确；
C、适当缩小容器的体积，所有气体的浓度均增大，选项C正确；
D、加入合适的催化剂平衡不移动，选项D错误。

答案选BC；
(2)在1050K前反应未达到平衡状态.随着温度升高，反应速率加快，NO转化率增大；达到平衡后，升高温度，平衡向左移动，NO转化率降低。

根据反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)，假设加入1 mol NO，在1100 K时，a(NO)= 40%，则n(NO)=0.4 mol，故n(CO2)=0.2 mol，由于反应前后气体的总物质的量不变，故混合气体中CO2的体积分数为100%= 20%；
（3）根据反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)，假设加入1mol NO，在1050K时，a(NO)=80%，平衡时，n(NO)=0.2mol，n(N2)=0.4mol，n(CO2)=0.4mol，各物质的平衡分压为P分(NO)=，P分(N2)=，P分(CO2)=；故反应的化学平衡常数
Kp==4；
(4)①正反应为放热反应，升高温度平衡向左移动，则正反应速率增大的倍数小于逆反应速率增大的倍数。

浓度不变，故k正增大的倍数小于k逆增大的倍数；
②当反应达到平衡时，v正=v逆，故。

根据热化学方程式可知，平衡时
c(CO)=c(NO)=0.6mol/L，c(N2)=0.2mol/L，c(CO2)=0.4mol/L，故。

21．砷(As)是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。

回答下列问题：
(1)H3AsO3和H3AsO4水溶液中含砷的各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系分别如图所示。

①以酚酞为指示剂(变色范围pH 8.0 ~ 10.0),将NaOH溶液逐滴加入到H3AsO3溶液中,当溶液由无色变为浅
红色时停止滴加。

该过程中主要反应的离子方程式为 _____________________。

②②H3AsO4第一步电离方程式H3AsO4H2AsO4-+H+的电离常数为K a1,则p K a1=___(p K a1 = -lg K a1 )。

③图表示CO的平衡转化率与起始投料比、温度的变化关系，测得B(x1,60)点氢气的转化率为40%，则x1＝__________。

④一定条件下，将2 mol CO和2 mol H2置于容积为2 L固定的密闭容器中发生上述反应，反应达到平衡时CO与H2体积之比为2∶1，则平衡常数K＝________。

CO与H2体积之比为2∶1，则平衡常数K＝________。

【答案】 OH- + H3AsO3H2AsO3- + H2O 2.2 3 4.5
【解析】（1）①根据图知，碱性条件下H3AsO3的浓度减小、H2AsO3-浓度增大，说明碱和H3AsO3生成H2AsO3-，该反应为酸碱的中和反应，同时还生成水，离子方程式为OH-+H3AsO3=H2AsO3-+H2O，故答案为：
OH-+H3AsO3=H2AsO3-+H2O。

②K a1=c（H2AsO4−）c（H+）/c（H3AsO4），pH=2.2时c（H+）=10-2.2mol/L，c（H3AsO3）=c（H2AsO3-），pK a1=-lgK a1=-lgc （H2AsO4−）c（H+）/c（H3AsO4）=2.2，故答案为：2.2。

③测得B(X1，60)点氢气的转化率为40%，CO的转化率是60%，设B点时CO、H2的物质的量分别是m、n，可
得60%m=40%n/2，所以n/m=3，即x1=3；故答案为： 3。

④设平衡时CO的浓度是x，则氢气的浓度是2x-1，生成甲醇的浓度是1-x，根据题意得：x/(2x-1)=2：1，x=2/3mol/L，所以K=(1-x)/x·(2x-1)2=4.5L2·mol-2，故答案为：4.5。

22．随着人们的物质生活水平的不断提高和工业化快速发展，环境污染也日益加重，空气中有毒气体主要包括SO2、CO、NO x、烃类等等。

（1）在20 L的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2，发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH。

测得CO的转化率随温度及不同压强的变化如图所示，P2和195 ℃时n(H2)随时间的变化结果如表所示。

①在0～2 min，平均反应速率v(CH3OH)＝______________________。

（数值用小数形式表示）
②在P2及195 ℃时，该反应的平衡常数K p=__________ (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，结果用含P2的分式表示)。

【答案】0.0375 mol·L－1 min－1 9/P22
【解析】（1）
①在0～2 min，平均反应速率v(H2)＝Δn/v/Δt=3mol/20L/2min=0.075mol·L－1 min－1，v(CH3OH)=1/2
v(H2)=0.0375 mol·L－1 min－1；
② CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
n0 4mol 8mol 0mol
Δn 2mol 4mol 2mol
n平 2mol 4mol 2mol
由三段式可知，反应前后物质的量之比=3:2，则平衡时压强P=2/3P2，故P(CH3OH)=2/3P2×2/8=1/6P2，
P(H2)=1/3P2，P(CO)= 1/6P2，K p=P(CH3OH)/P2(H2)·P(CO)= 1/6P2/[(1/3P2)2·1/6P2]=9/P22。

23．研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO2（g）+NaCl（s）NaNO3（s）+ClNO（g） K1∆H < 0 （I）
2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g） K2∆H < 0 （II）
（1）4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g）的平衡常数K=______（用K1、K2表示）。

（2）为研究不同条件对反应（II）的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2，10min时反应（II）达到平衡。

测得10min内v（ClNO）=7.5×10-3mol•L-1•min-1，则平衡后n（Cl2）=___________mol，NO的转化率а1=________。

其它条件保持不变，反应（II）在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率а2_________а1（填“>”“<”或“=”），平衡常数K2____________（填“增大”“减小”或“不变”。

若要使K2减小，可采用的措施是______________________________。

【答案】K12/ K2 2.5×10-2 75% > 不变升高温度
【解析】
（1）2NO2（g）+NaCl（s）NaNO3（s）+ClNO（g） K1∆H < 0 （I）
2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g） K2∆H < 0 （II）
则4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g）可由2×（I）—（II），则K= K12/ K2。

正确答案：K12/ K2 。

（2）测得10min生成ClNO的物质的量n（ClNO）= v（ClNO）×t×V=7.5×10-3×10×2=0.15mol；根据已知列三行式
2NO（g）+ Cl2（g） 2ClNO（g）
n（初） 0.2mol 0.1mol 0 mol
△n 0.15mol 0.075 mol 0.15mol
n(末) 0.05mol 0.025mol 0.15mol
则平衡后n（Cl2）= 0.025=2.5×10-2 mol； NO转化率а1=0.15mol÷0.2mol×100%=75%；其它条件保持不变，反应（II）在恒压条件下进行，由于正反应为气体体积减小的反应，则反应（II）的压强大于反应（I）的压强，则平衡更有利于向右移动，所以平衡时NO的转化率а2>а1；因为温度不变，所以平衡常数不变；反应（II）∆H < 0，为放热反应，所以升高温度，平衡向左移动，K2减小。

正确答案：2.5×10-2； 75%； > ；不变；升高温度。

（3）根据越弱越水解的规律，CH3COO‾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(NO3‾) > c(NO2-) > c(CH3COO‾)；b、c。

24．三氯氢硅（SiHCl3）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。

①343 K时反应的平衡转化率α=_________%。

平衡常数K343 K=__________（保留2位小数）。

③比较a、b处反应速率大小：υa________υb（填“大于”“小于”或“等于”）。

反应速率υ=υ正−υ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 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）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=0.112÷0.782=0.02。

②a、b两点的转化率相等，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V a＞V 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，N2H4，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：N2H4+H+N2H5+的K=8.7×107；K W=1.0×10-14)。

联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为。

【答案】
（1）8.7×10-7
【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：N2H4+H+N2H5+的K=8.7×107；K W=1.0×10-14，平衡常数K=8.7×107×1.0×10-14=8.7×10-7 ；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 。