《2025年与名师对话高中新教材同步导练案化学C选择性必修1》

11.在温度为T时，将NH₄HS(s)置于抽真空的容器中，当反应NH₄HS(s)⇌NH₃(g)+H₂S(g)达到平衡时，测得总压强为p，则该反应的平衡常数Kₚ为（ ）
A.$\frac{1}{4}p$ B.$\frac{1}{2}p²$ C.$\frac{1}{4}p²$ D.$\frac{1}{2}p$

答案： 11.C NH₄HS(s)⇌NH₃(g)+H₂S(g)
开始时 0 0
平衡时 $\frac{1}{2}p$ $\frac{1}{2}p$
则该反应的平衡常数Kₚ = p(H₂S)·p(NH₃) = $\frac{1}{2}p\cdot\frac{1}{2}p$ = $\frac{1}{4}p^{2}$。

12.下列三个化学反应的平衡常数(K₁、K₂、K₃)与温度的关系分别如下表所示：
|化学反应|平衡常数|温度|
|----|----|----|
| | |973 K|1173 K|
|①Fe(s)+CO₂(g)⇌FeO(s)+CO(g) ΔH₁|K₁|1.47|2.15|
|②Fe(s)+H₂O(g)⇌FeO(s)+H₂(g) ΔH₂|K₂|2.38|1.67|
|③CO(g)+H₂O(g)⇌CO₂(g)+H₂(g) ΔH₃|K₃|？|？|
则下列说法正确的是（ ）
A.ΔH₁＜0，ΔH₂＞0
B.反应①②③的反应热满足关系：ΔH₂ - ΔH₁ = ΔH₃
C.反应①②③的平衡常数满足关系：K₁ + K₃ = K₂
D.升高温度K₃增大

答案： 12.B 由表中数据可知，升高温度，K₁增大，K₂减小，说明ΔH₁＞0，ΔH₂＜0，A错误；根据盖斯定律，由② - ①可得③，则有ΔH₂ - ΔH₁ = ΔH₃，B正确；由于反应③ = ② - ①，则有①+③ = ②，故平衡常数满足关系：K₁·K₃ = K₂，C错误；反应③的ΔH₃ = ΔH₂ - ΔH₁，由于ΔH₁＞0、ΔH₂＜0，则ΔH₃＜0，升高温度，K₃减小，D错误。

13.对燃煤烟气和汽车尾气进行脱硝、脱碳和脱硫等处理，可实现绿色环保、节能减排等目的。汽车尾气脱硝脱碳的主要原理为：2NO(g)+2CO(g)$\stackrel{催化剂}{=\!=\!=}$N₂(g)+2CO₂(g) ΔH＜0。一定条件下，在一密闭容器中，用传感器测得该反应在不同时间的NO和CO浓度如下表：

(1)写出该反应的平衡常数表达式为____________________。
(2)前2 s内的平均反应速率v(N₂)=__________；达到平衡时，CO的转化率为__________。

答案： 13.解析：
(1)反应2NO(g)+2CO(g)$\stackrel{催化剂}{⇌}$N₂(g)+2CO₂(g)的平衡常数表达式为K = $\frac{c(N_{2})\cdot c^{2}(CO_{2})}{c^{2}(NO)\cdot c^{2}(CO)}$。
(2)v(NO) = $\frac{(1.00 - 0.25)×10^{-3}mol\cdot L^{-1}}{2s}$ = 3.75×10⁻⁴mol·L⁻¹·s⁻¹，由2NO(g)+2CO(g)$\stackrel{催化剂}{⇌}$N₂(g)+2CO₂(g)可知，v(N₂) = $\frac{1}{2}$v(NO) = $\frac{3.75×10^{-4}mol\cdot L^{-1}\cdot s^{-1}}{2}$ = 1.875×10⁻⁴mol·L⁻¹·s⁻¹；CO的转化率 = $\frac{参加反应的CO物质的量浓度}{CO初始物质的量浓度}$×100% = $\frac{(3.60 - 2.70)×10^{-3}mol\cdot L^{-1}}{3.60×10^{-3}mol\cdot L^{-1}}$×100% = 25%。
答案：
(1)K = $\frac{c(N_{2})\cdot c^{2}(CO_{2})}{c^{2}(NO)\cdot c^{2}(CO)}$
(2)1.875×10⁻⁴mol·L⁻¹·s⁻¹ 25%

14.一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO₂气体，发生反应：Fe(s)+CO₂(g)⇌FeO(s)+CO(g) ΔH＞0，CO₂的浓度与时间的关系曲线如图所示。

0～10 min内，用CO表示的化学反应速率为________________，该反应平衡常数的表达式为________________，该条件下反应的平衡常数为________；若铁粉足量，CO₂的起始浓度为2.0 mol·L⁻¹，则平衡时CO₂的浓度为________mol·L⁻¹。

答案： 14.解析：用CO表示的化学反应速率v(CO) = v(CO₂) = (1.5 - 0.5)mol·L⁻¹÷10min = 0.1mol·L⁻¹·min⁻¹，该反应的平衡常数表达式为K = $\frac{c(CO)}{c(CO_{2})}$；平衡时CO₂和CO的浓度分别为0.5mol·L⁻¹和1.0mol·L⁻¹，平衡常数K = c(CO)/c(CO₂) = 1.0/0.5 = 2.0；若CO₂的起始浓度为2.0mol·L⁻¹，根据化学方程式可知，参与反应CO₂的浓度与生成CO的浓度相等，设为x mol·L⁻¹，则平衡时二氧化碳的浓度为(2.0 - x)mol·L⁻¹，K = c(CO)/c(CO₂) = x/(2.0 - x) = 2.0，则x = 1.33。
答案：0.1mol/(L·min) K = $\frac{c(CO)}{c(CO_{2})}$ 2.0 1.33

15.煤化工中常需研究反应在不同温度下的平衡常数，C、CO与水蒸气之间的相互反应是煤化工中的重要反应。
(1)已知在一定温度下：
C(s)+CO₂(g)⇌2CO(g) K
C(s)+H₂O(g)⇌CO(g)+H₂(g) K₁
CO(g)+H₂O(g)⇌H₂(g)+CO₂(g) K₂
则K、K₁、K₂之间的关系是____________________。
(2)已知反应CO(g)+H₂O(g)⇌H₂(g)+CO₂(g)在500 ℃时的平衡常数为9。在500 ℃时，若CO、H₂O的起始浓度为0.020 mol·L⁻¹，则在该条件下，CO的最大转化率为________。
(3)向V L的密闭容器中通入10 mol CO和10 mol水蒸气，在T℃下达到平衡时，急速除去水蒸气(除水蒸气时其他物质的物质的量不变)，将混合气体点燃，测得放出的热量为2842 kJ(已知该条件下1 mol CO完全燃烧放出283 kJ热量，1 mol H₂完全燃烧放出286 kJ热量)，则T℃时该反应的平衡常数K = ________。

答案： 15.解析：
(1)由于K = $\frac{c^{2}(CO)}{c(CO_{2})}$，K₁ = $\frac{c(H_{2})\cdot c(CO)}{c(H_{2}O)}$，K₂ = $\frac{c(H_{2})\cdot c(CO_{2})}{c(CO)\cdot c(H_{2}O)}$，则$\frac{K_{1}}{K_{2}}$ = $\frac{c^{2}(CO)}{c(CO_{2})}$，故K = $\frac{K_{1}}{K_{2}}$。
(2)设平衡时H₂的浓度为x mol·L⁻¹，则
CO(g) + H₂O(g)⇌H₂(g)+CO₂(g)
起始(mol·L⁻¹) 0.020 0.020 0 0
转化(mol·L⁻¹) x x x x
平衡(mol·L⁻¹) 0.020 - x 0.020 - x x x
根据题意可知，K = $\frac{x^{2}}{(0.020 - x)^{2}}$ = 9，解得x = 0.015，则CO的转化率α(CO) = $\frac{0.015}{0.020}$×100% = 75%。
(3)设反应中消耗CO的物质的量为x mol，则平衡时CO、H₂O(g)、H₂、CO₂的物质的量分别为(10 - x)mol、(10 - x)mol、x mol、x mol。根据CO和H₂完全燃烧时的放热数据可得，283×(10 - x)+286×x = 2842，解得x = 4，T℃时，该反应的平衡常数K = $\frac{(x/V)^{2}}{[(10 - x)/V]^{2}}$ = $\frac{4^{2}}{6^{2}}$ = 0.44。
答案：
(1)K = $\frac{K_{1}}{K_{2}}$(或K₁ = K·K₂)
(2)75%
(3)0.44