《2024年新编高中同步作业高中化学选修1人教版》

[评价活动]
1. 某温度下，向容积为2 L的密闭反应器中充入0.10 mol $SO_{3}$，当反应器中的气体压强不再变化时，测得$SO_{3}$的转化率为20%，则该温度下反应$2SO_{2}(g)+O_{2}(g)\rightleftharpoons 2SO_{3}(g)$的平衡常数为（ ）
A. $3.2\times10^{3}$
B. $1.6\times10^{3}$
C. $8.0\times10^{2}$
D. $4.0\times10^{2}$

答案： 【评价活动】
1. A 解析：
$2SO_{2}(g) + O_{2}(g)\rightleftharpoons2SO_{3}(g)$
$c(始)/(mol\cdot L^{-1})$ 0 0 0.05
$c(变)/(mol\cdot L^{-1})$ 0.01 0.005 0.01
$c(平)/(mol\cdot L^{-1})$ 0.01 0.005 0.04
$K = \frac{c^{2}(SO_{3})}{c^{2}(SO_{2}) \cdot c(O_{2})} = 3.2×10^{3}$。

2. 已知反应①$CO(g)+CuO(s)\rightleftharpoons CO_{2}(g)+Cu(s)$和反应②$H_{2}(g)+CuO(s)\rightleftharpoons Cu(s)+H_{2}O(g)$在某温度下的平衡常数分别为$K_{1}$和$K_{2}$，该温度下反应③$CO(g)+H_{2}O(g)\rightleftharpoons CO_{2}(g)+H_{2}(g)$的平衡常数为$K_{3}$。下列说法正确的是（ ）
A. 反应①的平衡常数$K_{1}=\frac{c(CO_{2})\cdot c(Cu)}{c(CO)\cdot c(CuO)}$
B. 反应③的平衡常数$K_{3}=\frac{K_{1}}{K_{2}}$
C. 对于反应③，温度升高，$K_{3}$不变
D. 对于反应②，增大压强，$K_{2}$减小

答案： 2. B 解析：纯固体不能出现在平衡常数表达式中，A错误；由于反应③ = ① - ②，则得$K_{3} = \frac{K_{1}}{K_{2}}$，B正确；对于反应③，温度改变，$K_{3}$改变，对于反应②，增大压强，$K_{2}$不变，C、D错误。

3. $N_{2}O_{4}$是$NO_{2}$的二聚产物，$NO$、$NO_{2}$等氮氧化物是主要的大气污染物，氮氧化物与悬浮在大气中的微粒相互作用时，涉及如下反应：
①$2NO_{2}(g)+NaCl(s)\rightleftharpoons NaNO_{3}(s)+ClNO(g)$ $\Delta H_{1}＜0$ $K_{1}$
②$2NO(g)+Cl_{2}(g)\rightleftharpoons 2ClNO(g)$ $\Delta H_{2}＜0$ $K_{2}$
(1)反应$4NO_{2}(g)+2NaCl(s)\rightleftharpoons 2NaNO_{3}(s)+2NO(g)+Cl_{2}(g)$的$\Delta H=$__________(用$\Delta H_{1}$、$\Delta H_{2}$表示)，该反应的平衡常数为________________(用$K_{1}$、$K_{2}$表示)。
(2)为研究不同条件对反应②的影响，$T^{\circ}C$时，向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol $NO$和0.2 mol $Cl_{2}$，经5 min达到平衡状态，反应过程中容器内的压强减小10%，则5 min内反应的平均速率$v(ClNO)=$______ $mol\cdot L^{-1}\cdot min^{-1}$，$NO$的平衡转化率$\alpha_{1}=$______%。

答案： 3. 解析：
(1)分析反应①、②，根据盖斯定律，由①×2 - ②可得$4NO_{2}(g) + 2NaCl(s)\rightleftharpoons2NaNO_{3}(s) + 2NO(g) + Cl_{2}(g)$，则该反应的$\Delta H = 2\Delta H_{1} - \Delta H_{2}$，该反应的平衡常数为$K = \frac{K_{1}^{2}}{K_{2}}$。
(2)根据阿伏伽德罗定律可知，同温同容时，气体的压强之比等于其物质的量之比，反应过程中容器内的压强减小10%，则平衡时气体总物质的量为0.4 mol×(1 - 10%) = 0.36 mol。设反应中NO转化x mol，则：
$2NO(g) + Cl_{2}(g)\rightleftharpoons2ClNO(g)$
起始量/mol 0.2 0.2 0
转化量/mol x 0.5x x
平衡量/mol 0.2 - x 0.2 - 0.5x x
则有0.2 - x + 0.2 - 0.5x + x = 0.36，解得x = 0.08，故5 min内反应的平均速率为$v(ClNO) = \frac{0.08 mol}{2 L×5 min} = 0.008 mol\cdot L^{-1}\cdot min^{-1}$，NO的平衡转化率$\alpha_{1} = \frac{0.08 mol}{0.2 mol}×100\% = 40\%$。
答案：
(1)$2\Delta H_{1} - \Delta H_{2}$ $\frac{K_{1}^{2}}{K_{2}}$ 
(2)0.008 40

4. (2022·全国乙卷节选)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。已知$H_{2}S$热分解反应为$2H_{2}S(g)\rightleftharpoons S_{2}(g)+2H_{2}(g)$。在1 470 K、100 kPa反应条件下，将$n(H_{2}S):n(Ar)=1:4$的混合气进行$H_{2}S$热分解反应。平衡时混合气中$H_{2}S$与$H_{2}$的分压相等，$H_{2}S$平衡转化率为__________，平衡常数$K_{p}=$__________kPa。
任务总结
平衡转化率的解题思路
巧设未知数——具体题目要具体分析，灵活设立$x$，一般设某物质的转化量为$x$
确定三个量——根据反应物、生成物及变化量三者关系，代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量并按“三段式”模式列出
解题设问题——明确了“始”“变”“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等

答案： 4. 解析：假设在该条件下，硫化氢和氢的起始投料的物质的量分别为1 mol和4 mol，根据三段式可知：
$2H_{2}S(g)\rightleftharpoons S_{2}(g) + 2H_{2}(g)$
始/mol 1 0 0
变/mol x 0.5x x
平/mol 1 - x 0.5x x
平衡时H₂S和H₂的分压相等，则二者的物质的量相等，即1 - x = x，解得x = 0.5，所以H₂S的平衡转化率为$\frac{0.5}{1}×100\% = 50\%$，所以平衡常数
$K_{p} = \frac{p(S_{2})×p^{2}(H_{2})}{p^{2}(H_{2}S)}$
$= \frac{\frac{0.25}{5.25}×100 kPa×(\frac{0.5}{5.25}×100 kPa)^{2}}{(\frac{0.5}{5.25}×100 kPa)^{2}}$
$\approx 4.76 kPa$。
答案：50% 4.76