《2025年同步练习册人民教育出版社高中化学选择性必修第一册人教版B山东专版》

2. 如图为丙烷直接脱氢中丙烷和丙烯平衡时的体积分数与温度、压强的关系(图中的压强分别为$10^{4}Pa$和$10^{5}Pa$)。(已知：丙烷脱氢制丙烯为强吸热过程)

(1) $10^{4}Pa$时，图中表示丙烯的曲线是i(填“ⅰ”“ⅱ”“ⅲ”或“ⅳ”)。
(2) $10^{4}Pa$、$500^{\circ}C$时，该反应用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数$K_{p}=$3.3×10³$Pa$(气体分压$=$气体总压$×$体积分数)。

答案： 2.答案
(1)i
(2)3.3×10³
解析
(1)丙烷脱氢制丙烯为气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，丙烯平衡时的体积分数减小；该反应为强吸热反应，温度升高，平衡向正反应方向移动，丙烯的平衡体积分数增大，故曲线i代表10⁴Pa时丙烯平衡时的体积分数。
(2)10⁴Pa、500℃时，丙烯平衡时的体积分数为33%，设起始时丙烷的物质的量为1mol，转化率为x，由题意建立如下三段式：
C₃H₈(g)⇌C₃H₆(g)+H₂(g)
起始/mol 1 0 0
变化/mol x x x
平衡/mol 1-x x x
则由丙烯的平衡体积分数为33%可得，$\frac{x}{1+x}=0.33，$解得x≈0.5，丙烷、丙烯和氢气的分压均为$10⁴Pa×\frac{1}{3}=10⁴×\frac{1}{3}Pa，$则用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数$Kₚ=\frac{(10⁴×\frac{1}{3})×(10⁴×\frac{1}{3})}{10⁴×\frac{1}{3}}=10⁴×\frac{1}{3}Pa≈3.3×10³Pa。$

3. $1molCH_{3}CH_{2}OH$和$1molH_{2}O$充入恒容密闭容器中发生反应：$2CO(g)+4H_{2}(g)\rightleftharpoons CH_{3}CH_{2}OH(g)+H_{2}O(g)$，在$550K$时，气体混合物中$H_{2}$的物质的量分数$x(H_{2})$与反应时间$t$的关系如表所示。
上述反应中，正反应速率$v_{正}=k_{正}· x^{2}(CO)· x^{4}(H_{2})$，逆反应速率$v_{逆}=k_{逆}· x(CH_{3}CH_{2}OH)· x(H_{2}O)$，其中$k_{正}$、$k_{逆}$为速率常数，则$k_{逆}=$\frac{k正}{Kx}(以$K_{x}$和$k_{正}$表示，其中$K_{x}$为用物质的量分数表示的平衡常数，若$k_{逆}=75mol· L^{-1}· min^{-1}$，在$t = 80min$时，$v_{逆}=$1.47mol·L⁻¹·min⁻¹。

答案： 3.答案$\frac{k正}{Kx} 1.47mol·L⁻¹·min⁻¹$
解析平衡时v正=v逆，可得k正·x²(CO)·x⁴(H₂)=k逆·x(CH₃CH₂OH)·x(H₂O)，$Kx=\frac{x(CH₃CH₂OH)·x(H₂O)}{x²(CO)·x⁴(H₂)}=\frac{k正}{k逆}=\frac{k正}{Kx}；$列出三段式，
2CO(g)+4H₂(g)⇌CH₃CH₂OH(g)+H₂O(g)
n始/mol 0 0 1 1
n变/mol 2x 4x x x
n平/mol 2x 4x 1-x 1-x
t=80min平衡时，H₂的物质的量分数为48%，可得$\frac{4x}{2x+4x+2(1-x)}=0.48，$$x=\frac{6}{13}mol，$则CO的物质的量分数为24%，CH₃CH₂OH、H₂O的物质的量分数均为14%。v逆=k逆·x(CH₃CH₂OH)·x(H₂O)=75mol·L⁻¹·min⁻¹×0.14×0.14=1.47mol·L⁻¹·min⁻¹。

4. 已知：$2N_{2}O_{5}(g)\rightleftharpoons 2N_{2}O_{4}(g)+O_{2}(g)$，起始时$N_{2}O_{5}(g)$的压强为$35.8kPa$，$N_{2}O_{5}(g)$分解的反应速率$v = 2×10^{-3}× p(N_{2}O_{5})$ $kPa· min^{-1}$。$t = 62min$时，测得体系中$p(O_{2}) = 2.9kPa$，则此时的$p(N_{2}O_{5})=$30.0$kPa$，$v=$6.0×10⁻²$kPa· min^{-1}$。

答案： 4.答案30.0 6.0×10⁻²
解析由题意，列三段式：
2N₂O₅(g)⇌2N₂O₄(g)+O₂(g)
起始/kPa 35.8 0 0
变化/kPa 2.9×2 2.9×2 2.9
62min/kPa 35.8-2.9×2 2.9×2 2.9
所以p(N₂O₅)=30.0kPa；v=2×10⁻³×30.0kPa·min⁻¹=6.0×10⁻²kPa·min⁻¹。

5. (1) 目前，常利用催化技术将汽车尾气的$NO$处理成无毒气体，发生的反应为$C(s)+2NO(g)\rightleftharpoons N_{2}(g)+CO_{2}(g)$ $\Delta H=-34.0kJ· mol^{-1}$。在密闭容器中加入足量的$C(s)$和一定量的$NO(g)$，保持恒压，测得$NO$的转化率随温度的变化如图所示。

由图可知，$1050K$前反应中$NO$的转化率随温度升高而增大，其原因为1050K前反应未达到平衡状态，随着温度升高，反应速率增大，NO转化率增大；在$1100K$时，$CO_{2}$的体积分数为20%；用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数（记作$K_{p}$）。在$1050K$、$1.1×10^{5}Pa$时，该反应的化学平衡常数$K_{p}=$4。
(2) 温度为$T^{\circ}C$，向容积不等的恒容密闭容器中分别加入足量活性炭和$1molNO_{2}$，发生反应：$2C(s)+2NO_{2}(g)\rightleftharpoons N_{2}(g)+2CO_{2}(g)$。反应相同时间，测得各容器中$NO_{2}$的转化率与容器容积的关系如图所示。下列说法正确的是BD(填字母)。

A. $T^{\circ}C$时，该反应的化学平衡常数为$\frac{4}{45}$
B. 图中$C$点所示条件下，$v_{正}\gt v_{逆}$
C. 向$A$点平衡体系中充入一定量的$NO_{2}$，达到平衡时，$NO_{2}$的转化率比原平衡大
D. 容器内的压强：$p_{A}:p_{B}\gt6:7$

答案： 5.答案
(1)1050K前反应未达到平衡状态，随着温度升高，反应速率增大，NO转化率增大20% 4
(2)BD
解析
(1)1100K时，NO的转化率为40%，设起始NO的物质的量为1mol，列出三段式，
C(s)+2NO(g)⇌N₂(g)+CO₂(g)
n始/mol 1 0 0
n变/mol 0.4 0.2 0.2
n平/mol 0.6 0.2 0.2
则CO₂的体积分数为$\frac{0.2}{0.6+0.2+0.2}×100%=20%；$
在1050K、1.1×10⁵Pa时，NO的转化率为80%，设起始NO的物质的量为1mol，列出三段式，
C(s)+2NO(g)⇌N₂(g)+CO₂(g)
n始/mol 1 0 0
n变/mol 0.8 0.4 0.4
n平/mol 0.2 0.4 0.4
平衡时，NO的分压为$1.1×10⁵Pa×\frac{0.2}{0.2+0.4+0.4}=2.2×10⁴Pa，$N₂的分压为$1.1×10⁵Pa×\frac{0.4}{0.2+0.4+0.4}=4.4×10⁴Pa，$CO₂的分压也为4.4×10⁴Pa，则$Kₚ=\frac{p(N₂)·p(CO₂)}{p²(NO)}=\frac{(4.4×10⁴)²}{(2.2×10⁴)²}=4。$
(2)A点时反应达到平衡，NO₂转化率为40%，则
2C(s)+2NO₂(g)⇌N₂(g)+2CO₂(g)
开始/mol 1 0 0
反应/mol 0.4 0.2 0.4
平衡/mol 0.6 0.2 0.4
T℃时，该反应的化学平衡常数为$K=\frac{c²(CO₂)·c(N₂)}{c²(NO₂)}=\frac{(\frac{0.4}{V₁})²×\frac{0.2}{V₁}}{(\frac{0.6}{V₁})²}=\frac{4}{45V₁}，$故A项错误；图中C点还未达到平衡，反应正向进行，v正＞v逆，故B项正确；向A点平衡体系中充入一定量的NO₂，等效为加压，平衡逆向移动，NO₂的转化率降低，C项错误；由A项分析可知A点时容器内气体物质的量为1.2mol；B点时三段式为
2C(s)+2NO₂(g)⇌N₂(g)+2CO₂(g)
开始/mol 1 0 0
反应/mol 0.8 0.4 0.8
平衡/mol 0.2 0.4 0.8
则B点容器内气体物质的量为1.4mol，由于V₁＜V₂，则p_A:p_B＞6:7，故D项正确。