《2025年红对勾高考一轮复习金卷化学》

16. (2024·上海虹口区一模)某研究学习小组把一定量的氨基甲酸铵固体放入容积为2 L的密闭容器中，在T ℃下分解：NH₂COONH₄(s)⇌2NH₃(g) + CO₂(g)，t₁ s时反应达到化学平衡。c(CO₂)随时间t的变化曲线如图所示。

(1)可以判断该分解反应已经达到平衡的是________(填字母)。
A. 混合气体的平均摩尔质量不变
B. 密闭容器中总压强不变
C. 密闭容器中混合气体的密度不变
D. 密闭容器中氨气的体积分数不变
(2)T ℃时，该反应的化学平衡常数K的值为________。
(3)在0～t₁ s时间内该化学反应速率v(NH₃) = ________。
(4)若其他条件不变，t₂ s时将容器体积压缩到1 L，t₃ s时达到新的平衡。请在图中画出t₂～t₄ s时间内c(CO₂)随时间t变化的曲线。

答案：

(1)BC
(2)0.000 5
(3)$\frac{0.10}{t₁}$ mol·L⁻¹·s⁻¹
(4)

解析：
(1)该反应的反应物为固体，混合气体的平均摩尔质量由生成物决定，而两种生成物的物质的量之比为定值，故混合气体的平均摩尔质量始终保持不变，A不符合题意；密闭容器中总压强取决于气体的物质的量，只要此反应未达到平衡，则气体的物质的量始终发生变化，压强始终变化，故压强不变可以说明达到平衡，B符合题意；气体的密度等于气体的质量除以容器的体积，容器的体积不变，只要此反应未达到平衡，则气体的质量始终发生变化，密度始终变化，故密度不变可以说明达到平衡，C符合题意；密闭容器中氨气和二氧化碳的体积之比始终为2∶1，则氨气的体积分数始终为定值，故密闭容器中氨气的体积分数不变不能说明达到平衡，D不符合题意。
(2)该反应的化学平衡常数K = c²(NH₃)c(CO₂)，平衡时c(CO₂)=0.05 mol·L⁻¹，而氨气和二氧化碳的物质的量之比始终为2∶1，故c(NH₃)=0.1 mol·L⁻¹，则K = 0.000 5。
(3)在0～t₁ s时间内，氨气的浓度变化值为0.1 mol·L⁻¹，故该化学反应速率v(NH₃) = $\frac{0.10}{t₁}$ mol·L⁻¹·s⁻¹。
(4)若其他条件不变，t₂ s时将容器体积压缩到1 L，则在那一刻二氧化碳的浓度达到0.1 mol·L⁻¹，t₃ s时达到新的平衡时，根据K = c²(NH₃)c(CO₂)且温度不变，可知二氧化碳的浓度应该回到0.05 mol·L⁻¹才能保证平衡常数不变。

17. (2024·湖南张家界模拟)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要将其回收处理并加以利用。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①2H₂S(g)⇌S₂(g) + 2H₂(g)　ΔH₁ = +180 kJ·mol⁻¹
②CS₂(g) + 2H₂(g)⇌CH₄(g) + S₂(g)　ΔH₂ = -81 kJ·mol⁻¹
则反应③CH₄(g) + 2H₂S(g)⇌CS₂(g) + 4H₂(g)的ΔH₃ = ________ kJ·mol⁻¹；下列叙述能说明反应③达到平衡状态的是________(填字母)。
A. 断裂2 mol C—H的同时生成1 mol C═S
B. 恒容条件下，体系压强不再变化
C. 恒容条件下，气体的密度不再变化
D. v正(H₂S) = 2v逆(CS₂)
(2)在不同温度、反应压强为100 kPa，进料H₂S的摩尔分数(可看成体积分数)为0.1％～20％(其余为N₂)的条件下，对于反应①，H₂S分解平衡转化率的结果如图1所示。则T₁、T₂和T₃由大到小的顺序为________；H₂S的摩尔分数越大，H₂S分解平衡转化率越小的原因是____________________________。

(3)反应①和③的ΔG随温度的变化如图2所示，已知ΔG = -RTln K(R为常数，T为温度，K为平衡常数)，则在1 000 K时，反应的自发趋势①________（填“＞”“＜”或“=”）③。在1 000 K、100 kPa反应条件下，将n(H₂S)∶n(CH₄)∶n(N₂) = 3∶2∶15的混合气进行反应，达到平衡时n(CS₂)∶n(H₂)约为1∶4，n(S₂)微乎其微，其原因是________________________。

(4)在1 000 K、100 kPa反应条件下，将n(H₂S)∶n(CH₄)∶n(N₂) = 3∶3∶2的混合气体进行反应③，达到平衡时，CS₂分压与H₂S分压相同。则反应③的Kp = ________(不用写单位)。

答案：
(1)+261 BD
(2)T₁＞T₂＞T₃ 恒压条件下，H₂S的摩尔分数增大，平衡正向移动，最终H₂S的转化率降低
(3)＜ 在1 000 K下，反应①ΔG＞0，反应趋势小，反应③ΔG＜0，反应趋势大，占主导
(4)1.28×10⁴
解析：
(1)反应③ = 反应① - 反应②，ΔH₃ = +180 kJ·mol⁻¹ - (-81 kJ·mol⁻¹) = +261 kJ·mol⁻¹。A项中都表示正反应，故A不符合题意；该反应是气体分子数变化的反应，恒容条件下压强不变即达到平衡，故B符合题意；该反应都是气体参与反应，恒容条件下密度始终保持不变，故C不符合题意。
(2)反应①是吸热反应，温度升高，平衡正向移动，则H₂S的转化率增大，故T₁＞T₂＞T₃。
(3)在1 000 K下，反应①ΔG＞0，不易自发，反应③ΔG＜0，容易自发，故反应自发趋势①＜③。
(4)设n(H₂S)=3 mol，列三段式如下：
CH₄(g) + 2H₂S(g)$\rightleftharpoons$CS₂(g) + 4H₂(g)
初始n/mol 3 3 0 0
转化n/mol x 2x x 4x
平衡n/mol 3 - x 3 - 2x x 4x
达到平衡时，CS₂分压与H₂分压相同，即3 - 2x = x，解得x = 1，平衡后气体的总物质的量为2 mol + 1 mol + 1 mol + 4 mol + 2 mol = 10 mol，则Kp = $\frac{100×\frac{1}{10}×(100×\frac{4}{10})⁴}{100×\frac{2}{10}×(100×\frac{1}{10})²}$ = 1.28×10⁴。