《2025年高中总复习优化设计高中化学》

例1：(2022·浙江6月选考卷，29节选)主要成分为$H_{2}S$的工业废气的回收利用有重要意义。回收单质硫。将三分之一的$H_{2}S$燃烧，产生的$SO_{2}$与其余$H_{2}S$混合后反应：$2H_{2}S(g)+SO_{2}(g)\rightleftharpoons\frac{3}{8}S_{8}(s)+2H_{2}O(g)$。在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为$c(H_{2}S)=2.0×10^{-5}mol\cdot L^{-1}$、$c(SO_{2})=5.0×10^{-5}mol\cdot L^{-1}$、$c(H_{2}O)=4.0×10^{-3}mol\cdot L^{-1}$，计算该温度下的平衡常数$K=$8×10^{8}。

答案： 例1 答案$8×10^{8} $解析 根据方程式可知该温度下平衡常数$K=\frac{c^{2}(H_{2}O)}{c^{2}(H_{2}S)\cdot c(SO_{2})}=\frac{(4.0×10^{-3})^{2}}{(2.0×10^{-5})^{2}×5.0×10^{-5}}=8×10^{8}。$

[对点训练1]：将固体$NH_{4}I$置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①$NH_{4}I(s)\rightleftharpoons NH_{3}(g)+HI(g)$，②$2HI(g)\rightleftharpoons H_{2}(g)+I_{2}(g)$。达到平衡时：$c(H_{2}) = 0.5mol\cdot L^{-1}$，$c(HI)=4mol\cdot L^{-1}$，则此温度下反应①的平衡常数为20。
考向2 压强平衡常数的计算

答案： [对点训练1] 答案20 解析 由平衡时$H_{2}$的浓度,可求得反应②分解消耗HI的浓度$,c_{分解}(HI)=0.5mol·L^{-1}×2=1mol·L^{-1},$故①式生成$c(HI)=c_{平}(H_{2})+c_{分解}(HI)=4mol·L^{-1}+1mol·L^{-1}=5mol·L^{-1},$则$c_{平}(NH_{3})=5mol·L^{-1},$根据平衡常数表达式$K=c_{平}(NH_{3})·c_{平}(HI)=5×4=20。$

例2：(2023·全国乙卷，28节选)将$FeSO_{4}$置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：$2FeSO_{4}(s)\rightleftharpoons Fe_{2}O_{3}(s)+SO_{2}(g)+SO_{3}(g)$(Ⅰ)。
(1)平衡时$p_{SO_{3}}-T$的关系如下图所示。$660K$时，该反应的平衡总压$p_{总}=$3.0$kPa$、平衡常数$K_{p}$(Ⅰ)$=$2.25$(kPa)^{2}$。

(2)$K_{p}$(Ⅰ)随反应温度升高而增大(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$2SO_{3}(g)\rightleftharpoons 2SO_{2}(g)+O_{2}(g)$(Ⅱ)，平衡时$p_{O_{2}}=$\frac{p_{SO_{2}}-p_{SO_{3}}}{4}(用$p_{SO_{3}}$、$p_{SO_{2}}$表示)。在$929K$时，$p_{总}=84.6kPa$、$p_{SO_{3}}=35.7kPa$，则$p_{SO_{2}}=$46.26$kPa$，$K_{p}$(Ⅱ)$=$(\frac{46.26}{35.7})^{2}×2.64$kPa$(列出计算式)。

答案： 例2 答案
(1)3.0 2.25
(2)增大
(3)$\frac{p_{SO_{2}}-p_{SO_{3}}}{4}$ 46.26 $(\frac{46.26}{35.7})^{2}×2.64$ 解析
(1)结合图像可知,当660K时,p_{SO_{3}}=1.5kPa,又因反应中只有二氧化硫与三氧化硫为气体,且化学计量数比值为1:1,因此p_{SO_{2}}=1.5kPa,平衡时p_{总}=3.0kPa。平衡常数K_{p}(Ⅰ)=1.5kPa×1.5kPa=2.25(kPa)^{2}。
(2)结合图像中p_{SO_{3}}随温度的升高而递增,可知温度升高平衡正向移动,该反应为吸热反应,平衡常数随温度升高而增大。
(3)此体系为恒容体系,压强之比等于物质的量之比。开始时,SO_{2}和SO_{3}的压强相同,升高温度,三氧化硫进一步分解得到二氧化硫与氧气,设反应(Ⅰ)平衡时SO_{2}的压强为akPa,反应(Ⅱ)达到平衡时,SO_{3}的转化压强为ykPa,根据反应方程式分析: 2SO_{3}(g)\rightleftharpoons2SO_{2}(g)+O_{2}(g) 开始/kPa: a a 0 转化/kPa: y y \frac{y}{2} 平衡/kPa: a-y a+y \frac{y}{2} 因此p_{SO_{2}}-p_{SO_{3}}=2y,则y=\frac{p_{SO_{2}}-p_{SO_{3}}}{4},因此p_{O_{2}}=\frac{y}{2}=\frac{p_{SO_{2}}-p_{SO_{3}}}{4}。根据题意进一步分析,设达到平衡时O_{2}的压强为xkPa,反应Ⅰ生成的SO_{2}的压强为akPa,则有 2FeSO_{4}(s)\rightleftharpoonsFe_{2}O_{3}(s)+SO_{2}(g)+SO_{3}(g) (Ⅰ) 2SO_{3}(g)\rightleftharpoons2SO_{2}(g)+O_{2}(g) (Ⅱ) 平衡/kPa a-2x a+2x x p_{总}=(a-2x)kPa+(a+2x)kPa+xkPa=(2a+x)kPa=84.6kPa p_{SO_{3}}=(a-2x)kPa=35.7kPa \Rightarrow\begin{cases}a=40.98\\p_{SO_{2}}=(a+2x)kPa=46.26kPa\\x=2.64\end{cases} p_{O_{2}}=xkPa=2.64kPa 则有K_{p}(Ⅱ)=\frac{p_{SO_{2}}^{2}\cdot p_{O_{2}}}{p_{SO_{3}}^{2}}=\frac{(46.26kPa)^{2}×2.64kPa}{(35.7kPa)^{2}}kPa=(\frac{46.26}{35.7})^{2}×2.64kPa。

[对点训练2]：（2022·全国甲卷，28节选）（1）$TiO_{2}$转化为$TiCl_{4}$有直接氯化法和碳氯化法。在$1000^{\circ}C$时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
（ⅰ）直接氯化：$TiO_{2}(s)+2Cl_{2}(g)=TiCl_{4}(g)+O_{2}(g)$ $\Delta H_{1}=+172kJ\cdot mol^{-1}$，$K_{p1}=1.0×10^{-2}$
（ⅱ）碳氯化：$TiO_{2}(s)+2Cl_{2}(g)+2C(s)=TiCl_{4}(g)+2CO(g)$ $\Delta H_{2}=-51kJ\cdot mol^{-1}$，$K_{p2}=1.2×10^{12}Pa$
反应$2C(s)+O_{2}(g)=2CO(g)$的$\Delta H$为______$kJ\cdot mol^{-1}$，$K_{p}=$______$Pa$。
（2）在$1.0×10^{5}Pa$，将$TiO_{2}$、$C$、$Cl_{2}$以物质的量比$1:2.2:2$进行反应。体系中气体平衡组成比例（物质的量分数）随温度变化的理论计算结果如图所示。

反应$C(s)+CO_{2}(g)=2CO(g)$的平衡常数$K_{p}(1400^{\circ}C)=$7.2×10^{5}$Pa$。

答案： [对点训练2] 答案$(1)-223 1.2×10^{14} (2)7.2×10^{5} $解析
(1)根据盖斯定律,将“反应(Ⅱ)-反应(Ⅰ)”得到反应$2C(s)+O_{2}(g)\rightleftharpoons2CO(g),$则$ΔH=-51kJ·mol^{-1}-(+172kJ·mol^{-1})=-223kJ·mol^{-1},$则$K_{p}=\frac{K_{p2}}{K_{p1}}=\frac{1.2×10^{12}}{1.0×10^{-2}}Pa=1.2×10^{14}Pa。$
(2)从图中可知,1400℃,体系中气体平衡组成比例$CO_{2}$是$0.05,TiCl_{4}$是0.35,CO是0.6,反应$C(s)+CO_{2}(g)\rightleftharpoons2CO(g)$的平衡常数$K_{p}(1400℃)=\frac{(0.6p_{总})^{2}}{0.05p_{总}}=\frac{(0.6×1.0×10^{5})^{2}}{0.05×1.0×10^{5}}Pa=7.2×10^{5}Pa。$