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1、热考题型突破系列(八)四大平衡常数的比较及应用【题型示例】角度一 化学平衡常数与平衡转化率的计算及判断(2015·浙江高考)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应:(1)已知:化学键C—HC—CC＝CH—H键能/kJ·mol-1412348612436计算上述反应的ΔH=________kJ·mol-1。(2)维持体系总压p恒定,在温度T时,物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为α,则在该温度下反应的平衡常数K=__________(用α等符号表示)。(3)工业上,通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水
2、蒸气的物质的量之比为1∶9),控制反应温度600℃,并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下,乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下:①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,解释说明该事实___________________________________________。②控制反应温度为600℃的理由是______________________________________________________________。(4)某研究机构用CO2代
3、替水蒸气开发了绿色化学合成工艺——乙苯-二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。保持常压和原料气比例不变,与掺水蒸气工艺相比,在相同的生产效率下,可降低操作温度;该工艺中还能够发生反应:CO2+H2====CO+H2O,CO2+C====2CO。新工艺的特点有________(填编号)。①CO2与H2反应,使乙苯脱氢反应的化学平衡右移②不用高温水蒸气,可降低能量消耗③有利于减少积炭④有利于CO2资源利用【解析】(1)ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能=412kJ·mol-1×2+348kJ·mol-1-612kJ·mol-1-436kJ
4、·mol-1=124kJ·mol-1。(2)恒压条件下,反应是体积增大的反应,反应前后体积会发生变化,反应后的体积V2=(1+α)V,代入平衡常数的计算公式可求出:K=α2n/[(1-α2)V]。(3)①水不参加反应,相当于通入惰性气体,保持压强不变,对于反应来说相当于减小压强,平衡向气体体积增大的方向进行,即向正反应方向进行,因此能提高乙苯的转化率。②温度控制在600℃,能保持较快的反应速率,乙苯的转化率和苯乙烯的选择性都较高。温度过低,反应速率慢,转化率低;温度过高,可能使催化剂失活,且能耗大。虽然乙苯的转化率提高,但苯乙烯
5、的选择性大幅下降。(4)与掺水蒸气工艺相比,不用高温水蒸气,可降低能量消耗;CO2与H2反应,使乙苯脱氢反应的化学平衡右移;CO2+C====2CO,有利于减少积炭,且充分利用了CO2资源。答案:(1)124(2)Kc=α2n/[(1-α2)V]或Kp=p(3)①正反应方向气体分子数增加,加入水蒸气稀释,相当于起减压的效果②温度控制在600℃,能保持较快的反应速率,乙苯的转化率和苯乙烯的选择性都较高。温度过低,反应速率慢,转化率低;温度过高,选择性下降。高温还可能使催化剂失活,且能耗大(4)①②③④角度二 利用电离平衡常数确定离
6、子浓度比值的变化(2014·山东高考)已知某温度下CH3COOH和NH3·H2O的电离常数相等,现向10mL浓度为0.1mol·L-1的CH3COOH溶液中滴加相同浓度的氨水,在滴加过程中( )A.水的电离程度始终增大B.先增大再减小C.c(CH3COOH)与c(CH3COO-)之和始终保持不变D.当加入氨水的体积为10mL时,c()=c(CH3COO-)【解析】选D。酸碱均抑制水的电离，向CH3COOH溶液中滴加氨水，水的电离程度先增大，当恰好完全反应后，再滴加氨水，水的电离程度减小，A错误；因为氨水的电离常数Kb=所以因为
7、温度不变Kb不变，随氨水的加入c(H+)减小，不断减小，B错误；加入氨水，体积变大，c(CH3COOH)与c(CH3COO-)之和变小，C错误；当加入氨水的体积为10mL时，氨水与CH3COOH恰好反应，CH3COOH和NH3·H2O的电离常数相等，故CH3COO-和的水解程度相同，溶液呈中性，由电荷守恒可得c()=c(CH3COO-)，D正确。角度三 利用水的离子积常数判断溶液的酸碱性(2013·大纲版全国卷)如图表示水中c(H+)和c(OH-)的关系,下列判断错误的是 ( )A.两条曲线间任意点均有c(H+)×c(OH-)
8、=KwB.M区域内任意点均有c(H+)
