2020年高考化学难点专练3 有关化学平衡常数的计算(解析版)

【命题规律】

化学平衡常数及与化学平衡有关的计算属高频考点。本考点往往结合化学平衡移动、反应物的转化率等综合考察，解题通常需运用“三段式”。题型以填空题为主，选择题较少，难度中等偏上。考查的核心素养以变化观念与平衡思想为主。 【备考建议】

2020年高考备考应重点关注分压平衡常数（Kp）的计算。 【限时检测】（建议用时：30分钟）

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10-5mol/L，HB的电离平衡以酸性HA>HB，C错误；根据图像看出，当1gc=0时，c(HB)=1mol/L, c(H+)=1×10-5）2/1=1×10-10, pKa=-lgKa=-lg×10-10=10，D错误。 常数Ka=c2(H+)/c(HB)=（1×

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（等生产。回答下列问题： Ⅰ. 已知：

(g)=

(g)+H2(g) ΔH1=100.3 kJ·mol −1 ①

）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料

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ƒ2NO2g [不考虑2NO2gƒN2O4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__________，B②T℃时，A、B容器均达到平衡状态时，A中O2的浓度为0.5mol·中反应的平衡常数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，M点的平衡常数比N点的平衡常数_________(填反应的浓度平衡常数K=_____________ (用最简分数表示)，“大”“小”或“相等”)。

的

8c2dbb3 【答案】（1）（2）Ⅰ..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)33—（d—c）] mol/L=，故反应PH4I（s）

PH3（g）+HI（g）的平衡常数K=c（PH3）c（HI）

b(8c3b2d)b(8c3b2d)=

3，故答案为：

3。

（2）Ⅰ. 根据盖斯定律①-②，可得反应③的ΔH=.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=4.5 因为A、B容器温度相同,所以平衡常数相等； 100%=60% ；k=2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：＞； ②反应的三段式：N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)

起始量(mol) 1 3 0 变化里(mol) x 3x 2x 平衡量(mol) 1-x 3-3x 2x 平衡时氨气的含量为20%，即总物质的量为(4-2×)mol=

×100%=20%，x=mol，N2、H2、NH3的物质的量分别为mol、2mol、mol，

mol，恒压时气体体积之比等于物质的量之比，所以平衡时容器体积为

L=L，即c(N2)=c(NH3)=0.4mol/L，c(H2)=1.2mol/L，平衡常数K===，该反

应正向放热，升温平衡逆向移动，平衡常数k减小，所以T3＞T2时，T3℃平衡常数小于T2℃时平衡常数，即M点平衡常数大于N点平衡常数，故答案为：

；大；