化学平衡及平衡常数.docxVIP

化学平衡及平衡常数

[典例1](2024·新课标卷节选)Ni(CO)4(四羰合镍，沸点43℃)可用于制备高纯镍，也是有机化合物羰基化反应的催化剂。回答下列问题：

在总压分别为0.10、0.50、1.0、2.0MPa下，Ni(s)和CO(g)反应达平衡时，Ni(CO)4体积分数x与温度的关系如图所示。反应Ni(s)＋4CO(g)===Ni(CO)4(g)的ΔH______0(填“大于”或“小于”)。从热力学角度考虑，________________有利于Ni(CO)4的生成(写出两点)。p3、100℃时CO的平衡转化率α＝________，该温度下平衡常数Kp＝______(MPa)－3。

答案：小于降低温度、增大压强97.3%9000

解析：随着温度升高，平衡时Ni(CO)4的体积分数减小，说明温度升高平衡逆移，因此该反应的ΔH＜0；该反应的正反应是气体总分子数减小的放热反应，因此降低温度和增大压强均有利于Ni(CO)4的生成；由上述分析知，温度相同时，增大压强平衡正向移动，对应的平衡体系中Ni(CO)4的体积分数增大，则压强：p4＞p3＞p2＞p1，即p3对应的压强是1.0MPa。由题图可知，p3、100℃条件下达到平衡时，CO和Ni(CO)4的物质的量分数分别为0.1、0.9，设初始投入的CO为4mol，反应生成的Ni(CO)4为xmol，可得三段式：

Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)

起始(mol)40

转化(mol)4xx

平衡(mol)4－4xx

反应后总物质的量为(4－3x)mol，根据阿伏加德罗定律，其他条件相同时，气体的体积分数即为其物质的量分数，因此有x4－3x＝0.9，解得x＝3637，因此达到平衡时n转化(CO)＝4×3637mol，CO的平衡转化率α＝36374mol×100%≈97.3%；气体的分压＝总压强×该气体的物质的量分数，则该温度下的压强平衡常数Kp＝p[Ni（CO）4]p4（CO）＝0.9×p3（0.1×p3）4＝0.9×1.0MPa（0.1×1.0MPa）4＝9000(MPa)－3。

[典例2](2023·全国乙卷节选)硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题：

(1)在N2气氛中，FeSO4·7H2O的脱水热分解过程如图所示：

根据上述实验结果，可知x＝________，y＝________。

(2)将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：2FeSO4(s)Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)。平衡时pSO3­T的关系如图所示。660K时，该反应的平衡总压p总＝________kPa、平衡常数Kp(Ⅰ)＝________(kPa)2。Kp(Ⅰ)随反应温度升高而________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(3)提高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)，平衡时pO2＝____________(用pSO3、pSO2表示)。在929K时，p总＝84.6kPa，pSO3＝35.7kPa，则pSO2＝________kPa，Kp(Ⅱ)＝________kPa(列出计算式)。

答案：(1)41(2)32.25增大

(3)pSO2－pSO3446.2646.262×2.6435.72

解析：(1)由题图中信息可知，当失重比为19.4%时，FeSO4·7H2O转化为FeSO4·xH2O，则18×（7－x）278＝19.4%，解得x≈4；当失重比为38.8%时，FeSO4·7H2O转化为FeSO4·yH2O，则18×（7－y）278＝38.8%，解得y≈1。

(2)将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：2FeSO4(s)Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)。由平衡时pSO3­T的关系图可知，660K时，pSO3＝1.5kPa，则pSO2＝1.5kPa，因此，该反应的平衡总压p总＝3kPa、平衡常数Kp(Ⅰ)＝1.5kPa×1.5kPa＝2.25(kPa)2。由图中信息可知，pSO3随着温度升高而增大，且pSO3＝pSO2，因此，Kp(Ⅰ)随反应温度升高而增大。

(3)提高温度，题述容器中进一步发生反应2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)，在同温同压下，不同气体的物质的量之比等于其分压之比，由于仅发生反应(Ⅰ)时pSO3＝pSO2，则pSO3＋2pO2＝pSO2－2pO2，因此，平衡时pO2＝pSO2－p