化学反应进行的方向 化学平衡常数

B级 能力提升

13．(2018·长治模拟)加热N2O5依次发生的分解反应为 ①N2O5(g)②N2O3(g)

N2O3(g)＋O2(g) N2O(g)＋O2(g)

在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5，加热到t ℃，达到平衡状态后O2为9 mol，N2O3为3.4 mol。则t ℃时反应①的平衡常数为 ( )

【导学号：91720234】

A．10.7 C．9.6 B [N2xO5 (g)N2yO3 (g)

N2xO3 (g)＋O (g) x2N2O (g)＋O (g) yy2

B．8.5 D．10.2

?x－y＝3.4由题意?

?x＋y＝9

解之，x＝6.2 mol，y＝2.8 mol， 3.492×2

则K＝1.8＝8.5。]

2

14．甲烷在日常生活及有机合成中用途广泛，某研究小组研究甲烷在高温下气相裂解反应的原理及其应用。

(1)该研究小组在研究过程中得出当甲烷分解时，几种气体平衡时分压(Pa)与温度(℃)的关系如图所示。

①T1 ℃时，向2 L恒容密闭容器中充入0.3 mol CH4只发生反应2CH4(g)

C2H4(g)＋2H2(g)，达到平衡时，测得c(C2H4)＝c(CH4)。该反应达到平衡时，CH4的转化率为________。

②对上述平衡状态，若改变温度至T2 ℃，经10 s后再次达到平衡，c(CH4)

9

＝2c(C2H4)，则10 s内C2H4的平均反应速率v(C2H4)＝________，上述变化过程中T1________(填“＞”或“＜”)T2，判断理由是________________ _______________________________________________________________。 (2)若容器中发生反应2CH4(g)

C2H2(g)＋3H2(g)，列式计算该反应在图中

A点温度时的平衡常数K＝________(用平衡分压代替平衡浓度)；若只改变一个反应条件使该反应方程式的平衡常数K值变大，则该条件是________(填字母)。

A．可能减小了C2H2的浓度 B．一定是升高了温度 C．可能增大了反应体系的压强 D．可能使用了催化剂

【解析】 (1)①设达到平衡时，甲烷转化了x mol·L－1，根据“三段式”法进行计算：

2CH4(g)

C2H4(g)＋2H2(g)

起始/(mol·L－1) 0.15 0 0 转化/(mol·L－1) x 0.5x x 平衡/(mol·L－1) 0.15－x 0.5x x

0.1

则有0.15－x＝0.5x，解得x＝0.1，故CH4的转化率为0.15×100%≈66.7%。②由图象判断出该反应为吸热反应，因重新达到平衡后甲烷的浓度增大，故反应逆向移动，则T1 ℃→T2 ℃为降温过程，即T1＞T2。结合①的计算结果，设重新达到平衡时，甲烷的浓度变化了y mol·L－1，根据“三段式”法进行计算：

2CH4(g)

C2H4(g)＋ 2H2(g)

起始/(mol·L－1) 0.05 0.05 0.1 转化/(mol·L－1) y 0.5y y 平衡/(mol·L－1) 0 .05＋y 0.05－0.5y 0.1－y

则有0.05＋y＝2×(0.05－0.5y)，解得y＝0.025。则v(C2H4)＝0.5×0.025 mol·L－1－1－1

＝0.00 125 mol·L·s。 10 s(2)由题图中数据可知，平衡时各物质分压如下：

10

2CH4(g) C2H2(g)＋3H2(g)

1×103 1×10－1 1×104

?1×104?3×?1×10－1?

平衡常数K＝＝1×105。平衡常数只与温度有关，由题给32?1×10?图象可知该反应为吸热反应，则升高温度可使化学平衡常数增大。 【答案】 (1)①66.7% ②0.001 25 mol·L－1·s－1 ＞ 从题给图象判断出该反应为吸热反应，对比T1 ℃和T2 ℃两种平衡状态，由T1 ℃到T2 ℃，CH4浓度增大，说明平衡逆向移动，则T1＞T2 (2)1×105 B

甲、乙两个密闭容器中均发生反应：C(s)＋2H2O(g)

ΔH>0，有关实验数据如下表所示：

起始量/mol 容器 容积/L 温度/℃ C(s) 甲 乙 2 1 T1 T2 2 1 H2(g) 4 2 平衡量 /mol 3.2 1.2 达到平衡 所需时 间/min 3.5 3 平衡 常数 K1 K2 CO2(g)＋2H2(g)

下列说法正确的是( ) A．T1

C．混合气体的密度始终保持不变

D．乙容器中，当反应进行到1.5 min时，n(H2O)＝1.4 mol

B [若T1＝T2，则平衡时n(H2)甲＝2n(H2)乙，实际上n(H2)甲>2n(H2)乙，说明T1>T2，因为该反应为吸热反应，升高温度有利于平衡正向移动，A项错误；乙容器中反应达平衡时，c(H2O)＝0.8 mol·L－1、c(CO2)＝0.6 mol·L－1、c(H2)＝ c?CO2?·c2?H2?0.6×1.21.2 mol·L，K2＝＝0.82＝1.35，B项正确；容器容积不变，

c2?H2O?

－1

2

碳为固体，正反应方向气体的质量增大，因此反应正向进行时混合气体的密度增大，C项错误；乙容器中，3 min内H2O减少了1.2 mol，而前1.5 min内反应速率大于后1.5 min内反应速率，故前1.5 min内H2O的物质的量减小

11

得快，反应进行到1.5 min时，n(H2O)<1.4 mol，D项错误。]

12