2020届高考化学二轮复习压强平衡常数Kp的计算课件（86张）

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热点微专题 1 压强平衡常数 K p 的计算 【 技法指导 】 K p 含义及计算技巧 (1) K p 含义 在化学平衡体系中 , 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。单位与表达式有关。 (2) 表达式 对于一般可逆反应 m(A)+n(B) p(C)+q(D), 当在一 定温度下达到平衡时其压强平衡常数 K p 可表示为 K p = 其中 p(A) 、 p(B) 、 p(C) 、 p(D) 表示生成物和反应物的分压 , 用平衡分压可以这样计算 : 分压 = 总压 × 物质的量分数。 p( 总 )=p(A)+p(B)+p(C)+p(D); (3) 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 , 根据分压计算公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 , N 2 (g)+3H 2 (g) 2NH 3 (g), 压强平衡常数表达式为 K p = 【 典例精析 】 角度一 : 单反应中平衡常数 ( K c 、 K p ) 的计算 【 典例 1】 (2014· 新课标全国卷 Ⅰ) 乙醇是重要的有机化工原料 , 可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。回答下列问题 : (1) 间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯 (C 2 H 5 OSO 3 H), 再水解生成乙醇。写出相应反应的化学方程式 ___________________ 。  (2) 已知 : 甲醇脱水反应 2CH 3 OH(g)====CH 3 OCH 3 (g)+H 2 O(g) Δ H 1 =-23.9 kJ·mol -1 甲醇制烯烃反应 2CH 3 OH(g)====C 2 H 4 (g)+2H 2 O(g) Δ H 2 =-29.1 kJ·mol -1 乙醇异构化反应 C 2 H 5 OH(g)====CH 3 OCH 3 (g) Δ H 3 =+50.7 kJ·mol -1 则乙烯气相直接水合反应 C 2 H 4 (g)+H 2 O(g)==== C 2 H 5 OH(g) 的 Δ H =_______kJ·mol -1 。  与间接水合法相比 , 气相直接水合法的优点是 _____ 。  (3) 下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温 度、压强的关系 ( 其中 =1∶1) 。 ① 列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中 A 点的平衡常数 K p =________( 用平衡分压代替平衡浓度计算 , 分压 = 总压 × 物质的量分数 ) 。  ②图中压强 (p 1 、 p 2 、 p 3 、 p 4 ) 的大小顺序为 ______ ______, 理由是 _____________ 。  ③ 气相直接水合法常采用的工艺条件为 : 磷酸 / 硅藻土 为催化剂 , 反应温度 290 ℃ 、压强 6.9 MPa, =0.6∶1 。乙烯的转化率为 5%, 若要进一步提高乙烯的 转化率 , 除了可以适当改变反应温度和压强外 , 还可以 采取的措施有 ______________ 、 ________________ 。  【 解析 】 (1) 由题意可知二者发生了加成反应 , 按加成反应的规律书写即可。 (2) 由盖斯定律 ,-Δ H 2 +Δ H 1 -Δ H 3 =-45.5 kJ · mol -1 , 比较两个流程 , 可看出气相直接水合法减少了反应步骤 , 增大了产物的产率 , 同时减少了污染物的排放 , 不用硫酸作反应物 , 减少了对设备的腐蚀。 (3)①A 点时乙烯的平衡转化率为 20%, 用平衡分压代替平衡浓度计算 , 分压 = 总压 × 物质的量分数。 K p = ② 由题图可知 , 在相同温度下 , 乙烯的转化率是 p 4 >p 3 >p 2 >p 1 , 由于反应是个气体体积减小的反应 , 增大压强 , 平衡右移 , 乙烯的转化率变大 , 所以压强是 p 4 >p 3 >p 2 >p 1 。 ③增大一种物质的转化率 , 除了温度和压强的因素之外 , 还可以采取改变浓度的方法 : 增加另一种反应物的浓度或移走产物。 答案 : (1)C 2 H 4 +H 2 SO 4 ==== C 2 H 5 OSO 3 H, C 2 H 5 OSO 3 H+H 2 O ==== C 2 H 5 OH+H 2 SO 4 (2)-45.5 　污染少、腐蚀性小等 (3)①0.07(MPa) -1 ②p 4 >p 3 >p 2 >p 1 　反应分子数减少 , 相同条件下 , 压强升高 , 乙烯的转化率提高 ③将产物乙醇液化除去　增大水和乙烯的物质的量比 ( 其他合理答案也可 ) 【 归纳总结 】 (1) 压强平衡常数 K p 的计算 : 注意 : 若无总压 , 要根据恒温恒容条件下 , 反应前后压强之比 = 物质的量之比来进行求算。 (2) 审题作答注意 : ① 是求 K 的表达式 , 还是 K 的计算式 , 还是 K 的值。 ②关于 K 的单位 : 浓度平衡常数单位不作要求 : 而压强平衡常数必须带单位。 【 变式训练 】 从天然气中可分离出 H 2 S, 在一定条件下 , 分解 H 2 S 可获得 H 2 :2H 2 S(g) 2H 2 (g)+S 2 (g) 　 Δ H 。 随着温度的变化 , 达到平衡时 , 混合气体中各组成的变 化如图所示 : 世纪金榜导学号 (1)Δ H ________( 填“ >”“<” 或“ =”)0 。  (2) 曲线 Ⅲ 是 ________( 填“ H 2 S”“H 2 ” 或“ S 2 ”) 的变化曲线 , 其电子式是 ________ 。  (3) 温度较低时 ,H 2 S 分解率较低 , 在 1 400 K 时 , 分解率约为 50% 。在某容积为 1 L 的恒容密闭容器中 , 通入 2 mol H 2 S 气体 , 此时容器内压强为 p 0 , 在 1 400 K 时达到平衡状态。分别计算浓度平衡常数 ( K c ) 和压强平衡常数 ( K p ): K c =________, K p =________ 。  【 解析 】 (1) 分解反应则反应物减少 , 故曲线 Ⅰ 为 H 2 S, 由图象中曲线变化规律的逐渐减小可知 Δ H >0 。 (2) 由 2H 2 S(g) 2H 2 (g)+S 2 (g) 中计量数可知 , 曲线 Ⅱ 为 H 2 , 曲线 Ⅲ 为 S 2 , 气态的 S 2 与 O 2 的结构类似 , 其结构式为 S ＝ S, 故其电子式为 。 (3) 应用 “ 三段式 ” 解答 : 　　　　　　 2H 2 S(g) 　 　 2H 2 (g)+S 2 (g) 始态 /mol 2 0 0 反应 /mol 2×50%=1 1 0.5 平衡态 /mol 1 1 0.5 故 K c = =0.5;p 1 400 = p 0 =1.25p 0 , K p = 答案 : (1)> 　 (2)S 2 　 (3)0.5 　 角度二 : 多反应中平衡常数 ( K c 、 K p ) 的计算 【 典例 2】 (2018· 全国卷 Ⅰ 节选 )F.Daniels 等曾利用测压法在刚性反应器中研究了 25 ℃ 时 N 2 O 5 (g) 分解反应 : 其中 NO 2 二聚为 N 2 O 4 的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强 p 随时间 t 的变化如下表所示 (t=∞ 时 ,N 2 O 5 (g) 完全分解 ): t/min 0 40 80 160 260 1 300 1 700 ∞ p/kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1 (1) 研究表明 ,N 2 O 5 (g) 分解的反应速率 v=2×10 -3 × (kPa·min -1 ) 。 t=62 min 时 , 测得体系中 = 2.9 kPa, 则此时的 =______ kPa,v=_______ kPa·min -1 。  (2)25 ℃ 时 N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g) 反应的平衡常数 K p =______ kPa( K p 为以分压表示的平衡常数 , 计算 结果保留 1 位小数 ) 。  【 解析 】 (1) 根据 2N 2 O 5 (g)→4NO 2 (g)+O 2 (g) 反应 , 初始 时只是加入了 N 2 O 5 , 同温同体积的情况下 , 压强之比等 于物质的量之比 , 故可以将压强看成物质的量。若生 成的氧气的分压为 2.9 kPa, 则反应掉的 N 2 O 5 分压为 2×2.9 kPa =5.8 kPa, 故在反应后 N 2 O 5 的分压为 35.8 kPa -5.8 kPa =30.0 kPa, 则根据公式 ,v=2× 10 -3 ×30.0 kPa·min -1 =6.0×10 -2 kPa·min -1 。 (2) 根据表中数据可知五氧化二氮完全分解时的压 强是 63.1 kPa, 根据方程式可知完全分解时最初生 成的二氧化氮的压强是 35.8 kPa×2=71.6 kPa, 氧 气是 35.8 kPa÷2=17.9 kPa, 总压强应该是 71.6 kPa +17.9 kPa=89.5 kPa, 平衡后压强减少了 89.5 kPa- 63.1 kPa=26.4 kPa, 所以根据方程式 2NO 2 (g) N 2 O 4 (g) 可知平衡时四氧化二氮对应的压强是 26.4 kPa, 二氧化氮对应的压强是 71.6 kPa-26.4 kPa×2= 18.8 kPa, 则反应的平衡常数 K p = ≈13.4 kPa 。 答案 : (1)30.0 　 6.0×10 -2 　 (2)13.4 【 归纳总结 】 多步反应中平衡常数的计算 : (1) 依据方程式 , 结合图表数据等题给信息 , 列“三段式”求算。 (2) 涉及多个可逆反应 K c 的计算时 , 需要注意的是代入 K c 的表达式中的物质的量一定是整个平衡体系的平衡浓度。 【 变式训练 】 在一个平衡体系中 , 常常会发生多个化学反应 , 回答下列问题 : 世纪金榜导学号 (1) 已知 :①CO(g)+H 2 O(g) H 2 (g)+CO 2 (g) 　 Δ H 1 　 K 1 ②C(s)+2H 2 (g) CH 4 (g) 　 Δ H 2 　 K 2 ③2CO(g) C(s)+CO 2 (g) 　 Δ H 3 　 K 3 ④CO 2 (g)+4H 2 (g) CH 4 (g)+2H 2 O(g) 　 Δ H 4 　 K 4 写出 Δ H 4 与 Δ H 1 、 Δ H 2 、 Δ H 3 的关系式 :_______ 。  K 4 与 K 1 、 K 2 、 K 3 之间的关系为 ________ 。  (2) 加热 N 2 O 5 , 依次发生的分解反应为 ⅰ.N 2 O 5 (g) N 2 O 3 (g)+O 2 (g) ⅱ.N 2 O 3 (g) N 2 O(g)+O 2 (g), 在容积为 2 L 的密闭容器中充入 8 mol N 2 O 5 , 加热到 t ℃, 达化学平衡状态后 O 2 为 6 mol,N 2 O 3 为 4 mol 。 则 t ℃ 时反应 ⅰ 的平衡常数为 ________ 。  (3)CO 2 在 Cu-ZnO 催化下 , 可同时发生如下的反应 Ⅰ 、 Ⅱ, 其可作为解决温室效应及能源短缺的重要手段。 Ⅰ.CO 2 (g)+3H 2 (g) CH 3 OH(g)+H 2 O(g) Δ H 1 =-57.8 kJ·mol -1 Ⅱ.CO 2 (g)+H 2 (g) CO(g)+H 2 O(g) Δ H 2 =41.2 kJ·mol -1 保持温度恒定 , 在容积不变的密闭容器中 , 充入一定量的 CO 2 及 H 2 , 起始及达平衡时 , 容器内各气体的物质的量如表所示 : CO 2 H 2 CH 3 OH CO H 2 O(g) 总压 /kPa 起始 /mL 5.0 7.0 0 0 0 p 0 平衡 / mol n 1 n 2 p 若反应 Ⅰ 、 Ⅱ 均达平衡时 ,p 0 =1.2p, 则表中 n 1 = ________; 若此时 n 2 =3, 则反应 Ⅰ 的平衡常数 K p =________( 无需带单位 , 用含总压 p 的式子表示 ) 。  【 解析 】 (1) 根据盖斯定律可知④ =②+③-①×2, 对应 的 Δ H 4 =Δ H 2 +Δ H 3 -2Δ H 1 ; K 4 = (2) 利用常规 “ 三段式法 ” 解决连续发生的可逆反应问 题 , 步骤比较复杂 , 容易计算错误。此题可采用 “ 元素 守恒法 ” 求解 : 设 n(N 2 O 5 )=x mol,n(N 2 O)=y mol, 根据 氮元素守恒有 2x+2y+8=16; 根据氧元素守恒有 5x+y+12 +12=40, 联立求解可得 x=3,y=1, 达平衡时 N 2 O 5 、 N 2 O 3 、 O 2 的浓度分别为 1.5 mol · L -1 、 2 mol · L -1 、 3 mol · L -1 , 反应 ⅰ 的平衡常数 K =4 。 (3) 未能抓住反应 Ⅱ 的特点 “ 气体分子总数不变 ” , 未 从反应 Ⅰ 进行突破。设体系中生成 CH 3 OH 的物质的量为 x mol, 则反应 Ⅰ 消耗的 CO 2 、 H 2 和生成的 H 2 O(g) 分别为 x mol 、 3x mol 、 x mol, 由于反应 Ⅱ 在反应前后气体总 物质的量相等 , 因此平衡体系总物质的量的变化量为反 应 Ⅰ 在反应前后气体的物质的量的变化量 , 即减少了 2x mol, 平衡时容器中气体总物质的量为 (12-2x) mol, 结合压强之比等于物质的量之比有 =1.2, 解得 x=1, 即 n 1 =1, 平衡时体系中气体的物质的量共为 10 mol 。 　　　　　 　　　　　 CO 2 (g)+3H 2 (g) CH 3 OH(g)+H 2 O(g) 变化 /mol 1 3 1 1 平衡 /mol 1 由于 n 2 =3, 则反应 Ⅱ 产生 2 mol H 2 O(g); 　　　　　 CO 2 (g)+H 2 (g) CO(g)+H 2 O(g) 变化 /mol 2 2 2 2 平衡 /mol 2 所以平衡后 n(H 2 O)=3 mol,n(CH 3 OH)=1 mol,n(CO 2 )= 5-1-2=2(mol),n(H 2 )=7-3-2=2(mol), 平衡时体系中气 体的物质的量共为 10 mol, 故上述几种物质的平衡分 压分别为 0.3p 、 0.1p 、 0.2p 、 0.2p, 反应 Ⅰ 的平衡常 数 K p = 答案 : (1) Δ H 4 = Δ H 2 + Δ H 3 -2 Δ H 1 　 K 4 = 　 (2)4 (3)1 　 【 跟踪演练 】 活性炭还原 NO 2 的反应为 2NO 2 (g)+2C(s) N 2 (g)+ 2CO 2 (g), 在恒温条件下 ,1 mol NO 2 和足量活性炭发生该反应 , 测得平衡时 NO 2 和 CO 2 的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示 : (1)①A 、 B 、 C 三点中 NO 2 的转化率最高的是 ______ ( 填“ A”“B” 或“ C”) 点。  ②计算 C 点时该反应的压强平衡常数 K p =______( K p 是用平衡分压代替平衡浓度计算 , 分压 = 总压 × 物质的量分数 ) 。  (2) 以 CO 作还原剂与磷石膏反应 , 不同反应温度下可得到不同的产物。向盛有 CaSO 4 的真空恒容密闭容器中充入 CO, 反应体系起始总压强为 0.1a MPa, 不同温度下反应后所得固体成分的物质的量如图所示。在低于 800 ℃ 时主要反应的化学方程式为 _______;  1 150 ℃ 下 , 反应 CaSO 4 +CO CaO+CO 2 +SO 2 达到平衡时 ,c 平衡 (SO 2 )=8.0×10 -5 mol·L -1 ,CO 的转化率为 80%, 则 c 初始 (CO)=________mol·L -1 , 该反应的压强平衡常数 K p =________( 用含 a 的代数式表示 ; 用平衡分压代替平衡浓度计算 , 分压 = 总压 × 物质的量分数 ; 忽略副反应 ) 。  【 解析 】 (1)① 增大压强 , 平衡左移 ,NO 2 的转化率减 小 , 所以 A 点 NO 2 的转化率最高。 ②设 C 点时 NO 2 的浓度为 c mol · L -1 , 则 CO 2 的浓度也为 c mol · L -1 2NO 2 (g)+2C(s) 　 　 N 2 (g) 　　 + 　　 2CO 2 (g) c mol · L -1 c mol · L -1 c mol · L -1 p(NO 2 )=20 MPa× =8 MPa p(N 2 )=20 MPa× =4 MPa p(CO 2 )=20 MPa× =8 MPa K p = (2) 在低于 800 ℃ 时 , 固体产物为 CaS, 所以此时反应方 程式为 CaSO 4 +4CO CaS+4CO 2 c 初始 (CO)= =1.0×10 -4 mol · L -1 　　　 CaSO 4 + CO CaO+CO 2 　　 + 　　 SO 2 平衡 (mol · L -1 ) 2.0×10 -5 8.0×10 -5 8.0×10 -5 平衡时 总压强 : p(CO 2 )=p(SO 2 )=0.18a MPa× =0.08a MPa p(CO)=0.18a MPa× =0.02a MPa K p = 答案 : (1)①A 　② 4 　 (2)CaSO 4 +4CO CaS+4CO 2 1.0×10 -4 　 0.32a 0.1a MPa× 【 加固训练 】 1. 碳酸钠作固硫剂并用氢气还原辉钼矿的原理为 MoS 2 (s)+4H 2 (g)+2Na 2 CO 3 (s) Mo(s)+2CO(g)+ 4H 2 O(g)+2Na 2 S(s) 　 Δ H 。实验测得平衡时的有关 变化曲线如图所示。 (1) 图 1 中 A 点对应的平衡常数 K p =________( 已知 A 点压强为 0.1 MPa, 用平衡分压代替平衡浓度计算 , 分压 = 总压 × 物质的量分数 ) 。  (2) 综合上述分析得到 : 图 2 中 , 其中表示逆反应的平衡常数 ( K 逆 ) 的曲线是 ________( 填“ A” 或“ B”),T 1 对应的平衡常数为 ________ 。  【 解析 】 (1) 图 1 中 A 点氢气和水蒸气的体积分数相等 , 均是 40%, 所以 CO 的体积分数是 20%, 这说明氢气、一氧 化碳、水蒸气的物质的量之比是 2∶1∶2, 所以对应的 平衡常数 K p = (2) 升高温度氢气的体积分数减小 , 说明平衡向正反应方向进行 , 正反应是吸热反应 , 所以升高温度正反应的平衡常数增大 , 则逆反应的平衡常数减小 , 因此表示逆反应的平衡常数 ( K 逆 ) 的曲线是 B;T 1 时正逆反应速率的平衡常数相等 , 因此对应的平衡常数为 1.0 。 答案 : (1)4×10 -4 MPa 2 　 (2)B 　 1.0 2. 向体积为 2 L 的恒容密闭容器中充入 1 mol SO 4 、 4 mol CO 和催化剂 , 发生反应 SO 2 (g)+2CO(g) 2CO 2 (g)+S(g) 　 Δ H , 测得温度对 SO 2 的转化率及催化剂 效率的影响如图所示 : (1) 该反应的 Δ H ________0( 填“ >” 或“ <”, 下同 ); 图中 M 、 N 两点的平衡常数 : K M ________ K N 。  (2)M 点时的化学平衡常数 K =________ 。  【 解析 】 (1) 根据题图可知 , 升高温度二氧化硫的转化率降低 , 则升高温度平衡逆向移动 , 逆反应为吸热反应 , 正反应为放热反应 , 故 Δ H <0; 该反应为放热反应 , 升高温度平衡逆向移动 , 平衡常数减小 , 故图中 M 、 N 两点的平衡常数 : K M > K N 。 (2)M 点时二氧化硫的平衡转化率为 50%, 则 : 　　　　　　　 SO 2 (g)+2CO(g) 2CO 2 (g)+S(g) 开始时的浓度 (mol · L -1 ) 0.5 2 0 0 改变的浓度 (mol · L -1 ) 0.25 0.5 0.5 0.25 平衡时的浓度 (mol · L -1 ) 0.25 1.5 0.5 0.25 化学平衡常数 K = 答案 : (1)< 　 > 　 (2) 3.(2019· 揭阳模拟 ) 丙烯 (C 3 H 6 ) 是重要的有机化工原料。丙烷脱氢制丙烯发生的主要反应及能量变化如图。 (1) 丙烷脱氢制丙烯为强吸热过程。 ①为提供反应所需热量 , 恒压时若向原料气中掺入水蒸气 , 则 K ( 主反应 )________( 填“增大”“减小”或“不变” , 下同 ), 转化率 α(C 3 H 8 )________ 。  ②温度升高 , 副反应更容易发生的主要原因是 _____ __________ 。  (2) 下图为丙烷直接脱氢法中丙烷和丙烯的平衡体积分数与温度、压强的关系 ( 图中的压强分别为 10 4 Pa 和 10 5 Pa) 。 ①10 4 Pa 时 , 图中表示丙烯的曲线是 ________( 填“ ⅰ”“ⅱ”“ⅲ” 或“ ⅳ”) 。   ② 10 4 Pa 、 500 ℃ 时 , 主反应用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数 K p =________( 已知 : 气体分压 = 气体总压 × 体积分数 ) 。   【 解析 】 (1)① 由题图可知 , 丙烷脱氢制丙烯为吸热反 应 :C 3 H 8 (g) C 3 H 6 (g)+H 2 (g) 　 Δ H =+124.3 kJ · mol -1 , 恒压时若向原料气中掺入水蒸 气 , 反应温度升高 , 平衡向正反应方向移动 , 化学平衡常 数 K 增大 , 丙烷的转化率增大 ; ② 由题图可知 , 副反应的活化能低于主反应的活化能 , 温度升高 , 活化能较低的副反应更容易发生 ; (2)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 , 丙烯的平衡体积分数减小 , 故曲线 ⅰ 代表 10 4 Pa 时丙烯的平衡体积分数 ; ②10 4 Pa 、 500 ℃ 时 , 丙烯的平衡体积分数为 33%, 设起始丙烷为 1 mol, 转化率为 x, 由题意建立如下三段式 : 　　　　　 C 3 H 8 (g) C 3 H 6 (g)+H 2 (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 ,x/(1+x)=0.33, 解 得 x≈0.5, 丙烷、丙烯和氢气的分压均为 10 4 Pa×1/3, 则用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数 K p =(10 4 Pa×1/3)×(10 4 Pa×1/3)/(10 4 Pa×1/3) =10 4 Pa×1/3=3.3×10 3 Pa 。 答案 : (1)① 增大　增大　②副反应的活化能低于主反应的活化能 (2)①ⅰ 　② 3.3×10 3 Pa 4.(2019· 太原模拟 ) 乙酸是生物油的主要成分之一 , 乙酸制氢具有重要意义 : 热裂解反应 CH 3 COOH(g)====2CO(g)+2H 2 (g) Δ H =+213.7 kJ·mol -1 脱酸基反应 CH 3 COOH(g)====CH 4 (g)+CO 2 (g) Δ H =-33.5 kJ·mol -1 (1) 请写出 CO 与 H 2 甲烷化的热化学方程式 ________ 。  (2) 在密闭容器中 , 利用乙酸制氢 , 选择的压强为 ________( 填“较大”或“常压” ) 。其中温度与气体产率的关系如图 :  ① 约 650 ℃ 之前 , 脱酸基反应活化能低速率快 , 故氢气产率低于甲烷 ;650 ℃ 之后氢气产率高于甲烷 , 理由是随着温度升高后 , 热裂解反应速率加快 , 同时 _______ 。  ②保持其他条件不变 , 在乙酸气中掺杂一定量水 , 氢气产率显著提高而 CO 的产率下降 , 请用化学方程式表示 :______________ 。  (3) 若利用合适的催化剂控制其他的副反应 , 温度为 T K 时达到平衡 , 总压强为 p kPa, 热裂解反应消耗乙酸 20%, 脱酸基反应消耗乙酸 60%, 乙酸体积分数为 ________( 计算结果保留 1 位小数 ); 脱酸基反应的平衡常数 K p 为 ________kPa( K p 为以分压表示的平衡常数 , 计算结果保留 1 位小数 ) 。  【 解析 】 (1) 由盖斯定律计算 :① 热裂解反应 CH 3 COOH(g) ====2CO(g)+2H 2 (g) 　 Δ H =+213.7 kJ·mol -1 ,② 脱酸 基反应 CH 3 COOH(g)====CH 4 (g)+CO 2 (g) 　 Δ H = -33.5 kJ·mol -1 ,②-① 得 :CO 与 H 2 甲烷化的热化学方 程式为 2CO(g) +2H 2 (g)====CH 4 (g)+CO 2 (g) 　 Δ H = -247.2 kJ·mol -1 ;(2) 在密闭容器中 , 利用乙酸制 氢 ,CH 3 COOH(g)====2CO(g)+2H 2 (g), 反应为气体体积 增大的反应 , 选择的压强为常压。①热裂解反应 CH 3 COOH(g)====2CO(g)+2H 2 (g) 是吸热反应 , 热裂解反 应正向移动 , 脱酸基反应 CH 3 COOH(g)====CH 4 (g)+CO 2 (g) 是放热反应 , 而脱酸基反应逆向移动。 650 ℃ 之后氢气 产率高于甲烷 , 理由是随着温度升高后 , 热裂解反应 速率加快 , 同时①热裂解反应正向移动 , 而脱酸基反应 逆向移动 , 故氢气产率高于甲烷。② CO 能与水蒸气反应 生成二氧化碳和氢气 , 在乙酸气中掺杂一定量水 , 氢气 产率显著提高而 CO 的产率下降 ,CO(g)+H 2 O(g)==== H 2 (g)+CO 2 (g) 。 (3) 热裂解反应 CH 3 COOH(g)====2CO(g)+2H 2 (g) Δ H =+213.7 kJ · mol -1 0.2 0.4 0.4 脱酸基反应 CH 3 COOH(g)====CH 4 (g)+CO 2 (g) 　 Δ H =-33.5 kJ · mol -1 0.6 0.6 0.6 乙酸体积分数为 0.2/(0.4+0.4+0.6+0.6+0.2)× 100%=9.1% K p =p(CH 4 )p(CO 2 )/p(CH 3 COOH)= =0.8p 。 答案 : (1)2CO(g) +2H 2 (g)====CH 4 (g)+CO 2 (g) Δ H =-247.2 kJ · mol -1 (2) 常压　①热裂解反应正向移动 , 而脱酸基反应逆向移动 , 故氢气产率高于甲烷 ② CO(g)+H 2 O(g)====H 2 (g)+ CO 2 (g) 　 (3) 9.1% 0.8p