【三年高考】2012018年化学试题分项解析：专题1平衡原理综合应用含答案

1、专题16平衡原理综合应用1.12022新课标1卷】采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题(1)1840年Devi用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N2O5。该反应的氧化产物是一种(2)FDanie等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25c时N205g分解反应：1气体，其分子式为。2NO2g=N204g则反应N205g=2NO2g202g的AH=J-mo-1。小2x1产竹MWVinE)研允表明，N205g分解的反应速率“。t=62min时，测得体系中in-1。若提高反应温度至35C,则N205g完全分解后体系压强35c25c13.4AC精准

2、分析：D氧气在反应中得到电子作氧化剂，硝酸银中只有氧元素化合价会升高F所以氧化产物是氧气分子式为a宁已知：i、二ONE二6(耳)也。AH；-4,4kJ/tno：ii,2NO1(g)(g)AH1=-55.3kJ/mo：o;根据方程式可知氧气与消耗五氧化二氮的物质的量之比是1:2,又因为压强之比是物质的量之比，所以消耗五氧化二氮减少的压强是X2=,则此时五氧化二氮的压强是-=,因此此时反应速率v=x10-3x30=X102（in1）；由于温度升高，容器容积不变，总压强提高，且二氧化氮二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高，所以若提高反应温度至35C,则N205g完全分解后

3、体系压强35C26.4-1C02g=C02g出=-394J-mo-1C1/2O2g=COgAH=-111J-mo-1该催化重整反应的AH=J-mo-1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是（填标号）。A.高温低压B.低温高压C.高温高压D.低温低压某温度下，在体积为2L的容器中加入2moCH4、1moC02以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CQ的转化率是50%其平衡常数为mo2-L-2o（2）反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：积碳反应CH4g=C2H2g消碳反应C02gC=2C0gAH/Jmo-175172活化能/1-1J,mo催化剂X3391

4、催化剂Y4372由上表判断，催化剂XY（填“优于”或“劣于”），理由是。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数（K）和速率（v）的叙述正确的是填标号）。A.K积、K消均增加C. K积减小，K消增加B.v积减小，v消增力口D. v消增加的倍数比v积增加的倍数大在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为5丁苴0.H祥云247精准分析：根据盖斯定律计算。根据反应特点结合温度和压强对平衡状态的影响解答i根据转化率利用三段式计算平衡常数1(2)根据活化能对反应的影响分折5根据反应洌结合温度对平衡

5、状态的歇闰火及图像曲线变化趋势解答j浪据反应速率方程式分析影晒其因素结一合国像解答CO2g=C02gAH=-394J-mo-1C1/2O2g=COgAH=-111J-mo-1根据盖斯定律可知X2即得到该催化重整反应CH4gCO2g=2COg2H2g的AH=+CH4平衡转化率的条件是高247J-mo-1o正反应是体积增大的吸热反应，所以有利于提高温低压，答案选A;某温度下，在体积为2L的容器中加入2moCH4、1moCO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%根据方程式可知CH4gCO2g=2COg2H2g起始浓度（mo/L）100转化浓度（mo/L）平衡浓度（mo/L）0乂。

6、1所以其平衡常数为mo2-L-2。0.75x0.253（2）根据表中数据可知相对于催化剂X,催化剂丫积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大，所以催化剂X劣于丫。A.正反应均是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向进行，因此K积、K消均增加，A正确；B.升高温度反应速率均增大，B错误；C.根据A中分析可知选项C错误；D.积碳量达到最大值以后再升高温度积碳量降低，这说明v消增加的彳数比v积增加的倍数大，D正确。答案选AD。根据反应速率方程式可知在o-13SiH2C2gSiHg2SiH。gA也=-30Jmo-1则反应4SiHC3gSiH4g3SiC4g的AH=J-m

7、o-1。（3）对于反应2SiHQgSiH2QgSiQg,采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时SiHC3的转化率随时间变化的结果如图所示。343K时反应的平衡转化率咛%平衡常数K343k=（保留2位小数）。在343K下：要提高SiHG转化率，可采取的措施是;要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有、。比较a、b处反应速率大小：/Lb（填“大于”“小于”或“等于）。反应速率i=u正逆丁：卜）小4Q小七正、逆分别为正、逆向反应速率常数，为物质的量分数，/E计算a处芭=（保留1位小数）。【答案】2SiHC33H20Hsic2O6HC11422及时移去产物改进催化剂提高反应物压强（

8、浓度）大于【解析】精准分析根据题目表述F三粒氨）和水蒸气反应得到（HSKSQf方程式为t2S皿HHsO二（HSiOJiO+SHClo（2科务第一个方程式扩大3倍，再与第二个方程瑞肺就可以得到第三个反应的焙变，所以熔变为4SX3+（-30）=114kJ（3）由图示，温度越高反应越快，达到平衡用得时间就越少，所以曲线a代表科3K的反应口从图中读出j平衡以后反应转化率为治设初始加入的三氧氢段的溶度为得到；2SiHGSiH2C2SiC4起始：100反应：（转化率为22%平衡：所以平衡常数K=+=。温度不变，提高三氯氢硅转化率的方法可以是将产物从体系分离（两边物质的量相等，压强不影响平衡）。缩短达到平衡

9、的时间，就是加快反应速率，所以可以采取的措施是增大压强（增大反应物浓度）、加入更高效的催化剂（改进催化剂）。率更快，即VaVbo根据题目表述得到a点的温度更高，所以速反应达平衡时,a、b两点的转化率相等，可以认为各物质的浓度对应相等，而k正_宜昌酒s寇茨，kEZ*尉闪，实际就是平衡常数K值，所以葭宦。a点时，转化率为20%所以计算出：0(转化率为20%生二星*尺码H2K吗=131/InyA12SiHC3SIH2C2SiQ起始：10反应：平衡：所以加碎=；叼耳鸟=；所以考点定位：本题考查的是化学反应原理的综合应用，涉及反应热计算、平衡常数、反应速率、转化率计算、外界条件对平衡状态的影响、图像分析

10、等【试题点评】题目的最后一问的计算过程比较繁琐，实际题目希望学生能理解化学反应的平衡常数应该等于正逆反应的速率常数的比值。要考虑到速率常数也是常数，应该与温度相关，所以不能利用b点数据进行计算或判断。4.12022北京卷】近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：太阳能一块能T也以出分解封)上价!匕京化世盟|一呼俺一电循殳应【IA.同而ILSO,/、S(1)反应I:2H2SO42SQg2H2OgO2g出1=551Jmo1反应出：SQgSQg刖3=297J-mo1反应n的热化学方程式：。(2)对反应H,在某一投料比时，两种压强下，H2SO4在平衡体系中物质的量分

11、数随温度的变化关系如图所示。LSQ饱和溶液加入到序号ABCD试剂组成mo-L1KIamo-L1KImo-L1H2SO1mo-L1H2SC4mo-L1KImoI2实验现象溶液变黄，一段时间后出现浑浊溶液变黄，出现浑浊较A快无明显现象溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较A快2mL下列试剂中，密闭放置观察现象。(已知：I2易溶解在KI溶液中)B是A的对比实验，则a=。比较A、BC,可得出白结论是。实验表明，SQ的歧化反应速率dA,结合i、ii反应速率解释原因：【答案】3SO2g2H2Og2H2SO4SAH2=-254J-mo-1反应n是气体物质的量减小的反应，温度一定时，增大压强使反应正向移动

12、，H2SQ的物质的量增大，体系总物质的量减小，H2SQ的物质的量分数增大SO2SQ2-4HI-是SQ歧化反应的催化剂，H单独存在时不具有催化作用，但H可以加快歧化反应速率反应ii比i快;D中由反应ii产生的H使反应i加快【解析】精准分析；(0根据反应过程J反应II的化学反应方程式为关0二+泪:32氏5。,+根据盖新定律j反应H反应I】2H1S0-(1)+S(d=3SO：+2HiO()AH=(551-297)kJmor=+254kJ“mol-1,即反应口的热化学方程式为好6回+泯。=滋SO=(：)+S9AH：254kJ*(2)根据反应口的化学反应方程式在图像上作等温线jP二对应的氐0口，物质的量

13、分数大于P,根据朝夏特列原理，蟠大压强平衡向正反应方向进行j腐酸的物后的量分数博大j即真P/(3)反应口的总反应为3SC22H2O=2H2SO4S,可以作为水溶液中SQ歧化反应的催化剂，催化剂在反应前后质量和化学性质不变，（总反应-反应i）2得,反应ii的离子方程式为122H20SQ=4HSO2-2；（4）B是A的对比实验，采用控制变量法，B比A多加了LH2SO4,A与B中KI浓度应相等，则a=;对比A与B,加入H可以加快S02歧化反应的速率；对比B与C,单独H不能彳t化S02的歧化反应；比较A、BC,可得出的结论是：I-是SQ歧化反应的催化剂，H单独存在时不具有催化彳用，但H可以加快歧化反应

14、速率；对比D和A,D中加入KI的浓度小于A,D中多加了I2,反应i消耗H和I-,反应ii中消耗2D中“溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较A快”，反应速率DA,由此可见，反应ii比反应i速率快，反应ii产生H使c（H）增大，从而反应i加快。考点定位：考查盖斯定律、勒夏特列原理、影响化学反应速率的因素。【试题点评】易错提醒：易错点是（4）,研究影响化学反应速率的因素，要求其他的条件不变，对比B和A,KI的浓度应相等，因此a为，根据实验现象，从而得出合理结论，学生平时应学会根据实验现象，推出实验结论。5.12022天津卷】C02是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：（2）

15、 CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4gCQg*2C0g2H2g已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：化学键C-HC=OH-HCOCO键能/J-mo-14137454361075则该反应的小=。分别在VL恒温密闭容器A（恒容）、B（恒压，容积可变）中，加入CH4和CQ各1mo的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是（填“A”或B”）。按一定体积比加入CH4和CO2,在恒压下发生反应，温度对CO和H2产率的影响如图3所示。此反应优选温度为900c的原因是。Sooooo1000员应/x.ra?【答案】120Jmo-1B900C时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大

16、，但能耗升高，经济效益降低。A-3e-=A3（或2A-6e=2A3）催化剂2A6CC2=A2c2O43【解析】精准分析：（2）根据AH-反应物键靛总和-生成物键能总和74X414+2X745-1X10乃一2X“6烈皿尸=+皿mA%初始时容器B的压强相等，a容器恒容j随着反应的进行压强渤的大气体物质的量增加力E容器恒压？J5强不变S所以达平衡时压强一定是A中大JE中小，此反应压选船J可衡正向蒋动，所以B的反应平衡更靠右j反应的更多，吸热也更荽j根据图3得IL抑0七时反应产率已经比较高，温度再升高,反应产率的增大并不明显，而生产中的能耗和成本明显增大，经济效益会下隆，所以选择g加七为反应最佳温度-

17、6.12022江苏卷】NO（主要指NO和NO2）是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NO是环境保护的重要课题。（4）在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NO反应生成N2。将一定比例的O2、NH3和NO的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中反应（装置见题20图-1）。检测仪&测仪催化*0.还原反应器题20图-1反应相同时间NO的去除率随反应温度的变化曲线如题20图-2所示，在50250c范围内随着温度的升高，NO的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是;当反应温度高于380C时，NO的去除率迅速下降的原因可能是。题20怪H【答案】(4)迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同

18、使NO去除反应速率迅速增大；上升缓慢段主要是温度升高引起的NO去除反应速率增大催化剂活性下降；NH3与O2反应生成了NO【解析】情准分析：因为反应时间相同7所以1组区时主要考虑温度和催化剂对化学反应速率的劫船高温时m与5发生傕化氧化反应。在5425g范围内,的去除率迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与BJ度升高并同使N”“2JB2【解析1(2)KSCM闻+：吐AJ=+327kJ/mol必广+1国kJ/mo：AJ?4=+61kJ/mo：汕(叫)丁比暮七七H2S04aq)=S(s)+S0：(E)+21fco，整理可得系统（I）的热化学方程式1H2O=H2g02gH=286Jmo；，整理可得系统（

19、II）的热化学方程式H2Sg=H2gSH=20Jmo。根据系统I、系统II的热化学方程式可知：每反应产生1mo氢气，后者吸收的热量比前者少,所以制取等量的H2所需能量较少的是系统II。（3）H2SgCQgCOSgH20g开始00反应平衡-mo-mo堂3=0.02M总）（Q,4-x）+（Q.10-t）+t+x001mol.解得=,所以H2s的转化率是靖二丽=一4由于该反应是反应前后气体体积相等的反应，所以在该条件下反应达到平衡时化学平衡常数K=M8S）OHQ）=肛COS）用耳=u.oixos=23x10-3一瓦1Gb一网但而延5）一（。加二口.01）（0.1口二口.01）一；根据题目提供的数据可

20、知温度由610K升高到620K时，化学反应达到平衡，水的物质的量分数由变为，所以H2s的转化率增大。02/1；根据题意可知：升高温度，化学平衡向正反应方向移动，根据平衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，所以该反应的正反应为吸热反应，故H0;A.增大H2s的浓度，平衡正向移动，但加入量远远大于平衡移动转化消耗量，所以H2s转化率降低，A错误；B.增大CO2的浓度，平衡正向移动，使更多的H2s反应，所以H2s转化率增大，B正确；C.COS是生成物，增大生成物的浓度，平衡逆向移动，H2s转化率降低，C错误；D.N2是与反应体系无关的气体，充入N2,不能使化学平衡发生移动，所以对H2s转

21、化率无影响，D错误。答案选Bo【名师点睛】本题是化学反应原理的综合考查，易错点是压强对平衡状态的影响，尤其是惰性气体的影响，“惰性气体”对化学平衡的影响：恒温、恒容条件：原平衡体系九宗M性气件,体系总压强增大一体系中各组分的浓度不变-平衡不移动。恒温、恒压条件：原平衡体系，橹的坏）容器容积增大,各反应气体的分压减小一体系中各组分的浓度同倍数减小（等效于减压），平衡向气体体积增大的方向移动。8.12022新课标2卷】丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：（1）正丁烷（C4H10）脱氢制1-丁烯（QH8）的热化学方程式如下：C4Hiog=C4H8gH2g/Hi已知：C4Hi

22、ogO2g=C4H8gH20g刖2=-119J-mo-1H2gO2g=H20gZHa=-242J-mo-1反应的由1为Jmo-1。图（a）是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图，（填“大于”或“小于”）；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是（填标号）。A.升高温度B.降低温度C.增大压强D.降低压强234*氢丁候图（b）O5?(I5050-344J_30420500540硼反应强臂Ft图（G（2）丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器（氢气的作用是活化催化剂），出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图（b）为丁烯产率与进料气中n（氢气）/n（丁烷）的关系。图中曲线呈现先升高后降低

23、的变化趋势，其降低的原因是。（3）图（c）为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链煌类化合物。丁烯产率在590c之前随温度升高而增大的原因可能是、;590c之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是。【答案】（1）123小于AD（2）氢气是产物之一，随着n氢气/n丁烷增大，逆反应速率增大（3）升高温度有利于反应向吸热方向进行温度升高反应速率加快丁烯高温裂解生成短链胫类【箱门口）根据董斯定律F用式-式可得式？aitA:=-AHV=-1191eJ/ffioi+242kJ/i!L&l=+123kJ/mo：口由图（a）可以看出，温度相同时j由ma变化到CP打丁烷的转化率增尢即平衡正

24、向移动，根据反应前后气体系数之声端大，属小压强，平衡向正反应方向移动，即资1屋提高丁烯的产率,9卜平衡向正反应方向移动,A、酷反应是嗯然反应，升高温度，平衡向正反应方抽动j即丁懦转化率墙大，故A正翻隆临随平衡向逆反应方向移动，丁懦的转化率降低，故E错误，C、反应前气体系物之和小干反应后气体系数之和,增大压强,平衡向逆反应方向移动，丁懒的转化率降低故C错误。4根据C选项分析，降低压强，平衡向正反应方向移动，丁烯转化率提高j故D正踊。（2）因为通入丁烷和氢气，发生，氢气是生成物，随着nH2/nC4Hi0增大，相当于增大氢气的量，反应向逆反应方向进行，逆反应速率增加。（3）根据图c,590c之前，温

25、度升高时反应速率加快，生成的丁烯会更多，同时由于反应是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中会含有更多的丁烯。而温度超过590c时，由于丁烷高温会裂解生成短链煌类，所以参加反应的丁烷也就相应减少。【名师点睛】本题考查了化学反应原理的综合运用，此类题目往往涉及热化学反应方程式的计算、化学反应速率的计算、化学平衡的计算、化学反应条件的控制等等，综合性较强，本题难点是化学反应条件的控制，这部分知识往往以图像的形式给出，运用影响化学反应速率和化学平衡移动的因素进行考虑，需要平时复习时，多注意分析，强化训练，就可以解决，本题难度较大。9.12022新课标3卷】神（A）是第四周期VA族元素，可以形成A

26、2S3、A2O5、H3A03、H3Ad等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题:（1）画出神的原子结构示意图。（2）工业上常将含神废渣（主要成分为A2S）制成浆状，通入O2氧化，生成H3AO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式。该反应需要在加压下进行，原因是3(3)已知：A2H2g2O2g=H3AO4AHiH2g,O2g=H2O#I252A；：02g=A2O5AH3则反应A2O53H2O=2H3AO4的AH=(4)298K时，将20mL3moL-1Na3AO3、20mL3moL-1I2和20mLNaOH溶液混合，发生反应:As。*-A5CiA5cli-3aq12aq2OH-aq*aq2I-aqH

27、2O。溶液中c*与反应时间(t)的关系如图所示。下列可判断反应达到平衡的是（填标号）。L-1a.溶液的tm时，V正V逆（填“大于”“小于”或“等于”）。时生成物浓度较低Wtm时V逆tn时V逆（填“大于”“小于”或“等于），理由是若平衡时溶液的【解析】（1）神是33号元素，原子核外K、L、M电子层均已经排满，故其原子结构示意图(2)根据提给信息可以得到A支SrH上fHAOzSj-3总共升高10价，根据得失电子守恒配平得上气上二6f4此案。m5,再考虑质量守恒，反应前少H个H和6个。，所以反应原理为2AMs+*o*Hq=4Hag十端。该反应加压时，能增加反应例。二的浓度，能够有效提高y&茁膨化速率

28、口。)根据盖斯定律热化学反应As：。:+H；O(0=地AsQ*可以由反应X2反应X3一反应转化得到,则ZAHTAJ/旦o(4)a.溶液2co/L=2mo/L时，即cI-=mo/L时反应不是平衡状态。反应从正反应开始进行，tm时反应继续正向进行，VFV逆。tm时比tn时AO43-浓度小，所以逆反应速率:tm对源二犷5-了)5-尸)4(不一才1解析】情性电极电解混合物桨海机。将向阴极，匚加；移向阳极内OHh、W1S乘除在固体混合物卬。固体混合物中加入NaQH溶液时AXOHb转化为A1O；,通入C6转化为A1(OH卜沉淀，再加热分解力AkO”最后熔融电解得*二，(1)NaOH的电子式为曲口；“5粮据

29、上述分析，/C的条件为加熟或燃烧,CfAL的制箭方法称为书辎去。T盛超aL%1,i；h-川面祝CfAl固MW出舱旧泳混号物分口礼I的流灯国址阳底S潮阳离广设心。满液im泡台物望油父一.086420LO,O.O.Qa&带&盘等冬M*6够&t奚t*y3579pll题20图3三的附)【解析】0XaOH在空气卬易与CO；反应生成XaCO：;吸附剂X中含有CO；其原因是砥性溶液吸收了空气中的CO二J(2)从题20图-1可知pH由小变大时，H?AsO-浓度减小，氏AsO厂浓度增大，当溶液由无邑变为浅红色时，主要反应的离子方程式为OH-+H;AsO:=H2AKT+比0;HlPO,第一步电离方程式H-MOLAsChTH的电禽常数为.,&.=1H土Q_4(H2,由题20图-2读出：c(H5AsO4)氯化过理fflTiCL,精制过程纯TiCLTATB沸腾焯熏擀塔!CHjAsOJ)c(H3AsO4)是吸热反应随温度升高，CO含量增大，说明生成CO的反应【解析】(1)根据图像，随着温度的升高，co的浓度增加Ico：浓度降低,说明升高温度，平衡向正反JS方向移动，前丹0心13.