2019届一轮复习人教版第七章第25讲化学平衡常数及转化率的计算学案

2019届一轮复习人教版第七章第25讲化学平衡常数及转化率的计算学案

第 25 讲　化学平衡常数及转化率的计算 考纲要求 　1.了解化学平衡常数(K)的含义。2.能利用化学平衡常数进行相关计算。 考点一　化学平衡常数的概念及应用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．概念 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的 比值是一个常数，用符号 K 表示。 2．表达式 对于反应 mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)， K＝cp(C)·cq(D) cm(A)·cn(B)(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。 3．意义及影响因素 (1)K 值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。 (2)K 只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。 (3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。 4．应用 (1)判断可逆反应进行的程度。 (2)利用化学平衡常数，判断反应是否达到平衡或向何方向进行。 对于化学反应 aA(g)＋bB(g)??cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商：Q＝cc(C)·cd(D) ca(A)·cb(B)。 Q＜K，反应向正反应方向进行； Q＝K，反应处于平衡状态； Q＞K，反应向逆反应方向进行。 (3)利用 K 可判断反应的热效应：若升高温度，K 值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度， K 值减小，则正反应为放热反应。 (1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度(　　) (2)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数(　　) (3)平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动(　　) (4)化学平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化(　　) (5)平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度(　　) (6)化学平衡常数只受温度的影响，温度升高，化学平衡常数的变化取决于该反应的反应热 (　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)√ 书写下列反应的平衡常数表达式。 (1)Cl2＋H2O??HCl＋HClO (2)C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g) (3)CH3COOH＋C2H5OH??CH3COOC2H5＋H2O (4)CO2－3 ＋H2O??HCO－3 ＋OH－ (5)CaCO3(s)??CaO(s)＋CO2(g) 答案　(1)K＝c(HCl)·c(HClO) c(Cl2) (2)K＝c(CO)·c(H2) c(H2O) (3)K＝ c(CH3COOC2H5)·c(H2O) c(CH3COOH)·c(C2H5OH) (4)K＝c(OH－)·c(HCO－3 ) c(CO2－3 ) (5)K＝c(CO2) 题组一　化学平衡常数表达式的书写 1．写出下列反应的平衡常数表达式： (1)4NO2(g)＋2NaCl(s)??2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g) K＝________________。 (2)人体中肌红蛋白(Mb)与血红蛋白(Hb)的主要功能为运输氧气与二氧化碳，肌红蛋白(Mb)可 以与小分子 X(如氧气或一氧化碳)结合，反应方程式为 Mb(aq)＋X(g)??MbX(aq)，反应的平衡 常数表达式 K＝____________________________________________________________。 答案　(1)c2(NO)·c(Cl2) c4(NO2) 　(2) c(MbX) c(Mb)·c(X) 2．甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用 CO 或 CO2 来生产燃料 甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示： 温度/℃ 化学反应 平衡常数 500 800 ①2H2(g)＋CO(g)??CH3OH(g) K1 2.5 0.15 ②H2(g)＋CO2(g)??H2O(g)＋CO(g) K2 1.0 2.50 ③3H2(g)＋CO2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g) K3 (1)据反应①与②可推导出 K1、K2 与 K3 之间的关系，则 K3＝________(用 K1、K2 表示)。 (2)反应③的 ΔH________(填“>”或“＜”)0。 答案　(1)K1·K2　(2)＜ 解析　(1)K1＝ c(CH3OH) c2(H2)·c(CO)， K2＝c(CO)·c(H2O) c(H2)·c(CO2) ， K3＝c(H2O)·c(CH3OH) c3(H2)·c(CO2) ， K3＝K1·K2。 (2)根据 K3＝K1·K2,500 ℃、800 ℃时，反应③的平衡常数分别为 2.5,0.375；升温，K 减小，平 衡左移，正反应为放热反应，所以 ΔH＜0。 1．化学平衡常数与具体的化学反应方程式有关，同一类型的化学方程式，化学计量数不同， 则 K 不同。 2．在水溶液中进行的可逆反应，水可视为纯液体，不要写入化学平衡常数表达式中；固体也 不能写入化学平衡常数表达式中。 题组二　影响化学平衡常数的因素 3．(2018·西安市铁一中学质检)O 3 是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优 点。O3 可溶于水，在水中易分解，产生的[O]为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温 常压下发生的反应如下： 反应①　O3??O2＋[O]　ΔH>0　平衡常数为 K1； 反应②　[O]＋O3??2O2　ΔH<0　平衡常数为 K2； 总反应：2O3??3O2　ΔH<0　平衡常数为 K。 下列叙述正确的是(　　) A．降低温度，总反应 K 减小 B．K＝K1＋K2 C．适当升温，可提高消毒效率 D．压强增大，K2 减小 答案　C 解析　降温，总反应平衡向右移动，K 增大，A 项错误；K1＝c(O2)·c([O]) c(O3) 、K2＝ c2(O2) c([O])·c(O3)、 K＝c3(O2) c2(O3)＝K1·K2，B 项错误；升高温度，反应①平衡向右移动，c([O])增大，可提高消毒效 率，C 项正确；对于给定的反应，平衡常数只与温度有关，D 项错误。 4．在一个体积为 2 L 的真空密闭容器中加入 0.5 mol CaCO3，发生反应 CaCO3(s)??CaO (s)＋ CO2(g)，测得二氧化碳的物质的量浓度随温度的变化关系如下图所示，图中 A 表示 CO2 的平 衡浓度与温度的关系曲线，B 表示不同温度下反应经过相同时间时 CO2 的物质的量浓度的变 化曲线。请按要求回答下列问题： (1)该反应正反应为______(填“吸”或“放”)热反应；温度为 T5 时，该反应耗时 40 s 达到平 衡，则此温度下，该反应的平衡常数数值为________。 (2)如果该反应的平衡常数 K 值变大，该反应________(填编号)。 a．一定向逆反应方向移动 b．在平衡移动时正反应速率先增大后减小 c．一定向正反应方向移动 d．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大 (3)请说明随温度的升高，曲线 B 向曲线 A 逼近的原因：______________________________。 (4)保持温度、体积不变，充入 CO2 气体，则 CaCO3 的质量________，CaO 的质量________， CO2 的浓度________(填“增大”“减小”或“不变”)。 答案　(1)吸　 0.20　(2)bc　(3)随着温度升高，反应速率加快，达到平衡所需要的时间变短　 (4)增大　减小　不变 解析　(1)T5 时，c(CO2)＝0.20 mol·L－1，K＝c(CO2)＝0.20。 (2)K 值增大，平衡正向移动，正反应速率大于逆反应速率。 (4)体积不变，增大 c(CO2)，平衡左移，CaCO3 质量增大，CaO 质量减小，由于温度不变，K 不变，所以 c(CO2)不变。 注意　浓度、压强引起化学平衡发生移动时，平衡常数不变，只有温度变化引起的化学平衡 移动，平衡常数才发生变化。 5．(2017·山西八校联考)将一定量的 SO 2(g)和 O2(g)分别通入体积为 2 L 的恒容密闭容器中， 在不同温度下进行反应，得到如下表中的两组数据： 起始量/mol 平衡量 /mol 实验 编号 温度/℃ 平衡常数 SO2 O2 SO2 O2 达到平衡所需 时间/min 1 T1 K1 4 2 x 0.8 6 2 T2 K2 4 2 0.4 y t 下列说法中不正确的是(　　) A．x＝2.4 B．T1、T2 的关系：T1＞T2 C．K1、K2 的关系：K2＞K1 D．实验 1 在前 6 min 的反应速率 v(SO2)＝0.2 mol·L－1·min－1 答案　A 解析　根据题中信息可列“三段式”： 　　　　　　　　2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g) n(起始)/mol 4 2 n(转化)/mol 4－x 2－0.8 n(平衡)/mol x 0.8 (4－x)∶(2－0.8)＝2∶1 解得：x＝1.6 同理，解得 y＝0.2， 由于 2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)是放热反应，温度越高，反应正向进行的程度越小，根据 x，y 可以判断出 T1＞T2，K1＜K2。实验 1 在前 6 min 的反应速率 v(SO2)＝4 mol－1.6 mol 2 L × 6 min ＝ 0.2 mol·L－1·min－1，故本题选 A。 题组三　化学平衡常数的应用 6．(2018·合肥高三模拟)在体积为 1 L 的密闭容器中，进行如下化学反应：CO 2(g)＋ H2(g)??CO(g)＋H2O(g)，化学平衡常数 K 与温度 T 的关系如下表： T/℃ 700 800 850 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列问题： (1)升高温度，化学平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。 (2)若某温度下，平衡浓度符合下列关系：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，此时的温度为________； 在此温度下，若该容器中含有 1 mol CO2、1.2 mol H2、0.75 mol CO、1.5 mol H2O，则此时反 应所处的状态为__________(填“向正反应方向进行中”“向逆反应方向进行中”或“平衡状 态”)。 答案　(1)正反应　(2)850 ℃　向正反应方向进行中 解析　(1)由表格数据，可知随着温度升高，平衡常数增大，说明化学平衡向正反应方向移动； (2)c(CO2)·c(H2) ＝ c(CO)·c(H2O) ， 则 计 算 出 K ＝ 1.0 ， 即 此 时 温 度 为 850 ℃ ， 此 温 度 下 c(CO)·c(H2O) c(CO2)·c(H2) ＝0.75 × 1.5 1 × 1.2 <1.0，故反应向正反应方向进行中。 1．温度变化与化学平衡常数变化不一定对应。若正反应为吸热反应，升温，K 增大，降温， K 减小；若正反应为放热反应，则相反。 2．Q 与 K 的表达式相同，但代入的浓度不同。K 的表达式中各物质浓度为平衡浓度，而 Q 中为任意时刻物质的浓度。 考点二　有关化学平衡常数的计算 1．一个模式——“三段式” 如 mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)，令 A、B 起始物质的量浓度分别为 a mol·L－1、b mol·L－1， 达到平衡后消耗 A 的物质的量浓度为 mx mol·L－1。 　　　　　　　　mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g) c 始/mol·L－1 a b 0 0 c 转/mol·L－1 mx nx px qx c 平/mol·L－1 a－mx b－nx px qx K＝ (px)p·(qx)q (a－mx)m·(b－nx)n 。 2．明确三个量的关系 (1)三个量：即起始量、变化量、平衡量。 (2)关系 ①对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。 ②对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。 ③各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。 3．掌握四个公式 (1)反应物的转化率＝n(转化) n(起始)×100%＝c(转化) c(起始)×100%。 (2)生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料 利用率越高，产率越大。 产率＝ 实际产量 理论产量×100%。 (3)平衡时混合物组分的百分含量＝ 平衡量 平衡时各物质的总量×100%。 (4)某组分的体积分数＝ 某组分的物质的量 混合气体总的物质的量×100%。 将固体 NH4I 置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①NH4I(s)??NH3(g)＋HI(g)， ②2HI(g)??H2(g)＋I2(g)。达到平衡时：c(H2)＝0.5 mol·L－1，c(HI)＝4 mol·L－1，则此温度下反 应①的平衡常数为___________________________________________________________。 答案　20 解析　由平衡时 H2 的浓度，可求得反应②分解消耗 HI 的浓度，c 分解(HI)＝0.5 mol·L－1×2＝ 1 mol·L－1，故①式生成 c(HI)＝c 平衡(HI)＋c 分解(HI)＝4 mol·L－1＋1 mol·L－1＝5 mol·L－1，则 c 平衡(NH3)＝5 mol·L－1，根据平衡常数表达式 K＝c 平衡(NH3)·c 平衡(HI)＝5×4＝20。 这是一道比较经典的“易错”题，极易错填成 25。原因是将①式生成的 c(HI)＝5 mol·L－1 代 入公式中进行求算，而未带入平衡时 HI 的浓度(4 mol·L－1)。计算平衡常数时，应严格按照平 衡常数的定义进行求算，代入的一定是物质的平衡浓度。 题组一　化学平衡常数的单纯计算 1．(2018·南宁二中月考)在容积为 1.00 L 的容器中，通入一定量的 N 2O4 ，发生反应 N2O4(g)??2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。 回答下列问题： (1)反应的 ΔH________(填“大于”或“小于”)0；100 ℃时，体系中各物质浓度随时间变化 如上图所示。反应的平衡常数 K1 为________。 (2)100 ℃时达平衡后，改变反应温度为 T，c(N2O4)以 0.002 0 mol·L－1·s－1 的平均速率降低， 经 10 s 又达到平衡。 ①T________(填“大于”或“小于”)100 ℃，判断理由是_____________________________。 ②列式计算温度 T 时反应的平衡常数 K2_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)大于　0.36 (2)①大于　正反应吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高 ②平衡时，c(NO2)＝0.002 0 mol·L－1·s－1×10 s×2＋0.120 mol·L－1＝0.160 mol·L－1 c(N2O4)＝0.040 mol·L－1－0.002 0 mol·L－1·s－1×10 s＝0.020 mol·L－1　K2＝ (0.160)2 0.020 ＝1.28 解析　(1)升温，颜色变深，NO2 增多，即平衡右移，所以正反应吸热，即 ΔH＞0。由题中图 像可知平衡时 NO2 和 N2O4 的浓度，将数据代入平衡常数表达式计算即可。 (2)①由题意可知，改变温度使 N2O4 的浓度降低，即平衡正向移动，则应是升高温度，T 大于 100 ℃；②根据速率和时间，求出减少的 N2O4 的浓度为 0.020 mol·L－1，则平衡时 N2O4 的浓 度为 0.020 mol·L－1，NO2 的浓度为 0.160 mol·L－1，由平衡常数表达式可得 K2 的值。 题组二　化学平衡常数与转化率相结合计算 2．羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭 容器中，将 CO 和 H2S 混合加热并达到下列平衡： CO(g)＋H2S(g)??COS(g)＋H2(g)　K＝0.1 反应前 CO 的物质的量为 10 mol，平衡后 CO 的物质的量为 8 mol。下列说法正确的是(　　) A．升高温度，H2S 浓度增加，表明该反应是吸热反应 B．通入 CO 后，正反应速率逐渐增大 C．反应前 H2S 物质的量为 7 mol D．CO 的平衡转化率为 80% 答案　C 解析　A 项，升高温度，H2S 浓度增大，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应吸热，正反应 放热，错误；B 项，通入 CO 气体瞬间正反应速率增大，达到最大值，向正反应方向建立新 的平衡，正反应速率逐渐减小，错误；C 项，设反应前 H2S 的物质的量为 n mol，容器的容 积为 1 L，则 CO(g)＋H2S(g)??COS(g)＋H2(g)　K＝0.1 n(始)/mol 10 n 0 0 n(转)/mol 2 2 2 2 n(平)/mol 8 n－2 2 2 K＝ 2 V·2 V 8 V· n－2 V ＝0.1，解得 n＝7，正确；D 项，根据上述计算可知 CO 的转化率为 20%，错误。 3．[2017·全国卷Ⅰ，28(3)]H 2S 与 CO2 在高温下发生反应：H2S(g)＋CO 2(g)??COS(g)＋ H2O(g)。在 610 K 时，将 0.10 mol CO2 与 0.40 mol H2S 充入 2.5 L 的空钢瓶中，反应平衡后水 的物质的量分数为 0.02。 ①H2S 的平衡转化率 α1＝________%，反应平衡常数 K＝________。 ②在 620 K 重复实验，平衡后水的物质的量分数为 0.03，H2S 的转化率 α2________α1，该反 应的 ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。 ③向反应器中再分别充入下列气体，能使 H2S 转化率增大的是________(填标号) A．H2S B．CO2 C．COS D．N2 答案　①2.5　2.8×10－3　②>　>　③B 解析　①设平衡时 H2S 转化的物质的量为 x。 　　　 H2S(g)＋CO2(g)??COS(g)＋H2O(g) 初始/mol 0.40 0.10 0 0 转化/mol x x x x 平衡/mol 0.40－x 0.10－x x x 由题意得： x (0.40 mol－x)＋(0.10 mol－x)＋x＋x ＝0.02 解得：x＝0.01 mol H2S 的平衡转化率 α1＝0.01 mol 0.40 mol×100%＝2.5% K＝c(COS)·c(H2O) c(H2S)·c(CO2) ＝ 0.01 2.5 × 0.01 2.5 0.40－0.01 2.5 × 0.10－0.01 2.5 ＝ 1 351≈2.8×10－3。 ②温度升高，水的平衡物质的量分数增大，平衡右移，则 H2S 的转化率增大，故 α2>α1。温 度升高，平衡向吸热反应方向移动，故 ΔH>0。 ③A 项，充入 H2S，、H2S 的转化率反而减小；B 项，充入 CO2，增大了一种反应物的浓度， 能够提高另一种反应物的转化率，故 H2S 的转化率增大；C 项，充入 COS，平衡左移，H2S 的转化率减小；D 项，充入 N2，对平衡无影响，不改变 H2S 的转化率。 题组三　有关化学平衡常数的另类计算 4．(2016·海南，16)顺­1,2­二甲基环丙烷和反­1,2­二甲基环丙烷可发生如下转化： 该反应的速率方程可表示为 v(正)＝k(正)c(顺)和 v(逆)＝k(逆)c(反)，k(正)和 k(逆)在一定温度 时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题： (1)已知：t1 温度下，k(正)＝0.006 s －1，k(逆)＝0.002 s －1，该温度下反应的平衡常数值 K1＝ ________；该反应的活化能 Ea(正)小于 Ea(逆)，则 ΔH________(填“小于”“等于”或“大 于”)0。 (2)t2 温度下，图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是________(填曲线编号)， 平衡常数值 K2＝________；温度 t1________(填“小于”“等于”或“大于”)t2，判断理由是 ________________________________________________________________________。 答案　(1)3　小于 (2)B　7 3　小于　该反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动 解析　(1)根据 v(正)＝k(正)c(顺)，k(正)＝0.006 s －1，则 v(正)＝0.006 c(顺)，v(逆)＝k(逆)c(反)， k(逆)＝0.002 s－1，则 v(逆)＝0.002c(反)，化学平衡状态时正、逆反应速率相等，则 0.006c(顺) ＝0.002c(反)，该温度下反应的平衡常数 K1＝c(反) c(顺)＝0.006 0.002＝3；该反应的活化能 Ea(正)小于 Ea(逆)，说明断键吸收的能量小于成键释放的能量，即该反应为放热反应，则 ΔH 小于 0。(2) 随着时间的推移，顺式异构体的质量分数不断减少，则符合条件的曲线是 B。设顺式异构体 的起始浓度为 x，可逆反应左右物质的化学计量数相等，均为 1，则平衡时，顺式异构体为 0.3x，反式异构体为 0.7x，所以平衡常数为 K2＝0.7x 0.3x＝7 3。因为 K1＞K2，放热反应升高温度时 平衡逆向移动，所以温度 t2＞t1。 5．一定量的 CO2 与足量的 C 在恒压密闭容器中发生反应：C(s)＋CO2(g)??2CO(g)　ΔH＝＋ 173 kJ·mol－1，若压强为 p kPa，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示，回答下 列问题： (1)650 ℃时 CO2 的平衡转化率为________。 (2)t1 ℃时平衡常数 Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分 数)；该温度下达平衡后若再充入等物质的量的 CO 和 CO2 气体，则平衡________(填“正 向”“逆向”或“不”)移动，原因是_____________________________________________。 答案　(1)25%　(2)0.5p　不　Qp＝Kp 解析　(1)650 ℃时，平衡时 CO2 的体积分数为 60%，设其物质的量为 0.6 mol，则平衡时 CO 的物质的量为 0.4 mol，起始时 CO2 的物质的量为 0.6 mol＋1 2×0.4 mol＝0.8 mol，故 CO2 的 平衡转化率为 (0.8－0.6)mol 0.8 mol ×100%＝25%。(2)t1 ℃时，平衡时 CO 与 CO2 的体积分数相等， 其平衡分压均为 0.5p kPa，则此时的平衡常数为 Kp＝ (0.5p)2 0.5p ＝0.5p。 Kp 含义：在化学平衡体系中，用各气体物质的分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数。 计算技巧：第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度； 第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数；第三步，根据分压计算分式求出各气 体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)；第四步， 根据平衡常数计算公式代入计算。例如，N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)，压强平衡常数表达式为 Kp ＝ p2(NH3) p(N2)·p3(H2)。 1．(2017·天津理综，6)常压下羰基化法精炼镍的原理为：Ni(s)＋4CO(g)??Ni(CO)4(g)。230 ℃ 时，该反应的平衡常数 K＝2×10－5。已知：Ni(CO)4 的沸点为 42.2 ℃，固体杂质不参与反应。 第一阶段：将粗镍与 CO 反应转化成气态 Ni(CO)4； 第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至 230 ℃制得高纯镍。 下列判断正确的是(　　) A．增加 c(CO)，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大 B．第一阶段，在 30 ℃和 50 ℃两者之间选择反应温度，选 50 ℃ C．第二阶段，Ni(CO)4 分解率较低 D．该反应达到平衡时，v 生成[Ni(CO)4]＝4v 生成(CO) 答案　B 解析　A 项，增加 c(CO)，平衡向正向移动，因平衡常数大小只与温度有关，与浓度无关， 所以反应的平衡常数不变，错误；B 项，第一阶段，50 ℃时，Ni(CO)4 为气态，易于分离， 有利于 Ni(CO)4 的生成，正确；C 项，第二阶段，230 ℃制得高纯镍的反应方程式为 Ni(CO)4(g)??Ni(s)＋4CO(g)，平衡常数 K1＝1 K＝5×104，所以 Ni(CO)4 分解率较高，错误；D 项，因反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，再根据该反应的化学计量数可知，该反应达 到平衡时，4v 生成[Ni(CO)4]＝v 生成(CO)，错误。 2．[2016·全国卷Ⅰ，27(2)]元素铬(Cr)在溶液中主要以 Cr3＋(蓝紫色)、Cr(OH)－4 (绿色)、Cr2O 2－7 (橙红色)、CrO2－4 (黄色)等形式存在，Cr(OH)3 为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题： (2)CrO 2－4 和 Cr2O 2－7 在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为 1.0 mol·L－1 的 Na2CrO4 溶液 中 c(Cr2O2－7 )随 c(H＋)的变化如图所示。 ①用离子方程式表示 Na2CrO4 溶液中的转化反应：__________________________________ ________________________________________________________________________。 ②由图可知，溶液酸性增大，CrO 2－4 的平衡转化率______(填“增大”“减小”或“不变”)。 根据 A 点数据，计算出该转化反应的平衡常数为________。 ③升高温度，溶液中 CrO 2－4 的平衡转化率减小，则该反应的 ΔH________(填“大于”“小于” 或“等于”)0。 答案　①2CrO2－4 ＋2H＋??Cr2O2－7 ＋H2O　②增大　1.0×1014　③小于 解析　①由图可知，随着溶液酸性增大，溶液中 c(Cr2O2－7 )逐渐增大，说明 CrO 2－4 逐渐转化 为 Cr2O2－7 ，则 CrO 2－4 的平衡转化率逐渐增大，其反应的离子方程式为 2CrO2－4 ＋2H＋??Cr2O2－7 ＋H2O；②由图中 A 点数据可知：c(Cr2O2－7 )＝0.25 mol·L－1、c(H＋)＝1.0×10－7 mol·L－1，则 进一步可知 c(CrO2－4 )＝1.0 mol·L－1－2×0.25 mol·L－1＝0.5 mol·L－1，根据平衡常数的定义可 计算出该转化反应的平衡常数为 1.0×1014；③升高温度，溶液中 CrO 2－4 的平衡转化率减小， 说明化学平衡逆向移动，则正反应为放热反应，即该反应的 ΔH 小于 0。 3．[2016·全国卷Ⅲ，27(2)(3)]煤燃烧排放的烟气含有 SO2 和 NOx，形成酸雨、污染大气， 采用 NaClO2 溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝，回答下列问题： (2)在鼓泡反应器中通入含有SO2 和 NO 的烟气，反应温度 323 K，NaClO2 溶液浓度为 5×10－3 mol·L－1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。 离子 SO2－4 SO2－3 NO－3 NO－2 Cl－ c/mol·L－ 1 8.35×10－4 6.87×10－6 1.5×10－4 1.2×10－5 3.4×10－3 ①写出 NaClO2 溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式：____________________________。 增加压强，NO 的转化率________(填“提高”“不变”或“降低”)。 ②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的 pH 逐渐________(填“增大”“不变”或“减小”)。 ③由实验结果可知，脱硫反应速率________脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是 除了 SO2 和 NO 在烟气中的初始浓度不同，还可能是________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)在不同温度下，NaClO2 溶液脱硫、脱硝的反应中 SO2 和 NO 的平衡分压 pe 如图所示。 ①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均________(填“增大”“不变” 或“减小”)。 ②反应 ClO－2 ＋2SO2－3 ??2SO2－4 ＋Cl－的平衡常数 K 表达式为_________________________。 答案　(2)①4NO＋3ClO－2 ＋4OH―===4NO－3 ＋3Cl－＋2H2O　提高　②减小　③大于　NO 溶 解度较低(或脱硝反应活化能较高) (3)①减小　②K＝ c(Cl－)·c2(SO2－4 ) c(ClO－2 )·c2(SO2－3 ) 解析　(2)①亚氯酸钠具有氧化性，可将 NO 气体氧化为 NO－3 ，则 NaClO2 溶液脱硝过程中主 要反应的离子方程式为 4NO＋3ClO－2 ＋4OH―===4NO－3 ＋3Cl－＋2H2O。该反应是一个气体体 积减小的反应，增大压强，有利于反应向消耗 NO 的方向进行，所以增大压强，NO 的转化 率提高；②脱硝反应消耗 OH―，故随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的 pH 逐渐减小；③根 据题中表格数据发现，反应一段时间后溶液中 SO 2 ―4 的浓度大于 NO －3 的浓度，说明脱硫反 应速率大于脱硝反应速率。原因除了 SO2 和 NO 在烟气中的初始浓度不同，还可能是 NO 溶 解度较低或脱硝反应活化能较高。(3)①由图分析可知，温度升高，SO2 或 NO 平衡分压的负 对数均减小，说明升高温度，平衡逆向移动，因此脱硫、脱硝反应的平衡常数均减小；②根 据反应 ClO－2 ＋2SO2 ―3 ??2SO2 ―4 ＋Cl―可写出其平衡常数表达式为 K＝ c(Cl－)·c2(SO2－4 ) c(ClO－2 )·c2(SO2－3 )。