高考化学总复习对对练考点11化学平衡

1、考点11化学平衡命题角度1化学平衡状态及其移动答案P20高考真题体验·对方向1.(2019天津·5)室温下,向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸,溶液中发生反应:C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O,充分反应后达到平衡。已知常压下,C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 和78.5 。下列有关叙述错误的是()A.加入NaOH,可增大乙醇的物质的量B.增大HBr浓度,有利于生成C2H5BrC.若反应物均增大至2 mol,则两种反应物平衡转化率之比不变D.若起始温度提高至60 ,可缩短反应达到平衡的时间答案 D解析 加入NaOH能与

2、HBr反应,平衡左移,可增大乙醇的物质的量,A项正确;增大反应物HBr的浓度,平衡右移,有利于生成C2H5Br,B项正确;由于两种反应物的起始量相等,且反应中两种物质的化学计量数之比为11,则两种反应物平衡转化率之比不变,C项正确;由于C2H5Br的沸点为38.4 ,若起始温度提高至60 ,则会造成C2H5Br的挥发,因此反应达到平衡的时间会延长,D项错误。2.(2019天津·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

3、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 对于一个确定的化学反应,平衡常数K只受温度影响,故A项错;产物Ni(CO)4为气体,而Ni(CO)4的沸点为42.2 ,故选50 ,B项正确;在第二阶段Ni(CO)4的分解平衡常数K=5×104,分解率较大,C项错;达到化学平衡时,故D项

4、错。3.(2019重庆·7)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物质的量为10 mol,平衡后CO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 molD.CO的平衡转化率为80%答案 C解析 升高温度,H2S浓度增加,说明平衡向左移动,则正反应为放热反应,A项错误;通入CO,在恒容密闭容器中相当于增大反应物浓度,故正反

5、应速率瞬间增大,然后又逐渐减小,B项错误;设反应前H2S的物质的量为x mol,则根据方程式得:K=0.1,解之得x=7,故C项正确;(CO)=×100%=20%,D项错误。4.(2019全国·27)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(C4H8)的热化学方程式如下:C4H10(g)C4H8(g)+H2(g)H1已知:C4H10(g)+O2(g)C4H8(g)+H2O(g)H2=-119 kJ·mol-1H2(g)+O2(g)H2O(g)H3=-242 kJ·mol-1反应的H1为 kJ&

6、#183;mol-1。图(a)是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x0.1(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.降低压强图(a)图(b)图(c)(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烃类化合物。丁烯产率在590 之前随温度升

7、高而增大的原因可能是、;590 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)原料中过量H2会使反应平衡逆向移动,所以丁烯转化率下降(3)590 前升高温度,反应平衡正向移动升高温度时,反应速率加快,单位时间产生丁烯更多更高温度导致C4H10裂解生成更多的短碳链烃,故丁烯产率快速降低解析 (1)根据盖斯定律,式-式可得式,因此H1=H2-H3=-119 kJ·mol-1+242 kJ·mol-1=+123 kJ·mol-1。由图(a)可以看出,温度相同时,由0.1 MPa 变化到x MPa,丁烷的转化率增大,即平衡正向移动,由

8、于反应是气体物质的量增大的反应,压强越小平衡转化率越大,所以x的压强更小,x<0.1。由于反应为吸热反应,所以温度升高时,平衡正向移动,丁烯的平衡产率增大,因此A正确,B错误。由于反应是气体物质的量增大的反应,加压时平衡逆向移动,丁烯的平衡产率减小,因此C错误,D正确。(2)H2是反应的产物,增大会促使平衡逆向移动,从而降低丁烯的产率。(3)590 之前,随温度升高,反应速率增大,反应是吸热反应,升高温度平衡正向移动,生成的丁烯会更多。温度超过590 ,更多的丁烷裂解生成短链烃类,导致丁烯产率快速降低。5.(1)2019全国·27(2)(4)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,

9、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: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SSNNCl-c/(mol·L-1)8.35×10-46.87×10-61.5×10-41.2×10-53.4×10-3a.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”)。 b.随着吸收反应的进

10、行,吸收剂溶液的pH逐渐(填“增大”“不变”或“减小”)。 c.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 如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2,也能得到较好的烟气脱硫效果。从化学平衡原理分析,Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是。 (2)2019全国·28(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=11)。列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算。分压=总压×物质的量

11、分数)。图中压强(p1、p2、p3、p4)的大小顺序为,理由是。 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。=0.61。乙烯的转化率为5%。若要进一步提高乙烯转化率,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、。 答案 (1)a.4NO+3Cl+4OH-4N+2H2O+3Cl-提高b.减小c.大于NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高形成CaSO4沉淀,使平衡向产物方向移动,SO2转化率提高(2)=0.07(MPa)-1p1<p2<p3<p4反应分子数减少,相同温度下,压强升高乙烯转化率提高将产物乙

12、醇液化移去增加比解析 (1)a.NaClO2具有氧化性,可将NO氧化为N,自身被还原为Cl-,故脱硝时主要反应的离子方程式为3Cl+4NO+4OH-4N+2H2O+3Cl-;加压可增大NO溶解度且使反应向右进行的程度增大,NO的转化率提高。b.脱硝反应3Cl+4NO+4OH-4N+2H2O+3Cl-,脱硫反应4OH-+Cl+2SO22S+Cl-+2H2O,两反应均消耗OH-,故随着反应进行c(OH-)减小,c(H+)增大,pH减小。c.由表格中数据可知c(S)>c(N),故脱硫速率大于脱硝速率,可能的原因有SO2、NO初始浓度不同,SO2、NO在水中溶解度不同,NO、SO2还原性强弱不同

13、,反应物的活化能越大,反应速率越慢,故还可能是脱硝反应活化能较高等。采用Ca(ClO)2,在脱硫反应中会生成CaSO4沉淀,使c(S)减小,平衡正向移动,SO2转化率提高。(2)依据“三部曲”法,C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)始态/mol:nn0反应/mol:0.2n0.2n0.2n终态/mol:0.8n0.8n0.2np(C2H5OH)=×7.85 MPa、p(C2H4)=p(H2O)=×7.85 MPa,代入K即可;此反应正方向为气体分子数减小的反应,温度恒定时,增大压强,平衡正向移动,C2H4的平衡转化率增大,所以p4最大;温度和压强恒定,要使乙烯的转

14、化率提高,可增大H2O的浓度,即的值,也可将产物及时分离。1.化学平衡标志判断关注点2.解答化学平衡移动问题的步骤新题演练提能·刷高分1.(2019浙江嘉兴第一中学高三期末)一定温度下,某容器中加入足量的碳酸钙,发生反应CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g),达到平衡,下列说法正确的是()A.将体积缩小为原来的一半,当体系再次达到平衡时,CO2的浓度不变B.将体积增大为原来的2倍,再次达到平衡时,气体的密度变大C.因CaCO3(s)需加热条件才分解生成CaO(s)和CO2(g),所以该分解反应H<0D.保持容器压强不变,充入He,平衡向逆反应方向进行答案 A解析 A项,根据

15、CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)可知,该反应的平衡常数K=c(CO2),将体积缩小为原来的一半,当体系再次达到平衡时,因温度不变,则K值不变,所以c(CO2)也不变,故A正确;B项,该反应中只有二氧化碳为气体,所以反应过程中气体的密度始终不变,则将体积增大为原来的2倍,再次达到平衡时,气体密度不变,故B错误;C项,CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)是分解反应,该反应为吸热反应,所以H>0,故C错误;D项,保持容器压强不变,充入He,容器体积增大,CO2的浓度减小,平衡将向正反应方向进行,故D错误。2.(2019黑龙江齐齐哈尔实验中学高三期末)某温度下,在一容积可变的容器

16、中,反应2X(g)Y(g)+2Z(g)达到平衡时,X、Y和Z的物质的量分别为6 mol、3 mol和6 mol。保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整,可使平衡向右移动的是()A.均减少1 molB.均增加1 molC.均减半D.均加倍答案 A解析 A项,如X、Y和Z的物质的量之比按照212的比值减小,则平衡不移动,而“均减少1 mol”,相当于减少的X、Z少,Y多,则平衡右移,故A正确;B项,如X、Y和Z的物质的量之比按照212的比值增大,则平衡不移动,而“均增加1 mol”,相当于在原来的基础上多加了Y,则平衡向左移动,故B错误;C项,由于是在容积可变的容器中,则“均减

17、半”相当于X、Y、Z三物质的浓度都没有改变,平衡不会移动,故C错误;D项,由于是在容积可变的容器中,则“均加倍”相当于X、Y、Z三物质的浓度都没有改变,平衡不会移动,故D错误。3.(2019云南曲靖第二次统测)在300 mL的密闭容器中,放入镍粉并充入一定量的CO气体,一定条件下发生反应:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g),已知该反应平衡常数与温度的关系如下表:温度/2580230平衡常数5×10421.9×10-5下列说法不正确的是()A.上述生成Ni(CO)4(g)的反应为放热反应B.25 时,反应Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为2&#

18、215;10-5C.80 达到平衡时,测得n(CO)=0.3 mol,则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L-1D.在80 时,测得某时刻Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5 mol·L-1,则此时,v(正)>v(逆)答案 D解析 随着温度升高,平衡常数减小,说明平衡逆向进行,逆向是吸热反应,正向是放热反应,故A正确;25 时,反应Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)的平衡常数与Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)的平衡常数互为倒数,即平衡常数为=2×10-5,故B正确;80 达到平衡时,测得n(CO)=0.3 mol,则c(CO)=1

19、mol·L-1,依据平衡常数计算式K=2,则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L-1,故C正确;在80 时,测得某时刻Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5 mol·L-1,Qc=8>2,说明平衡逆向进行,则此时v(正)<v(逆),故D错误。4.(2019四川成都高三三诊)研究NO2、NO、CO污染物处理,对建设美丽中国具有重要意义。(1)NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)H1=-234.00 kJ·mol-1N2(g)+O2(g)NO(g)H2=-89.75 kJ·mol-12NO(g)+O2(g)2NO2(g)H

20、3=-112.30 kJ·mol-1。若NO2气体和CO气体反应生成无污染气体,其热化学方程式为 (2)某温度下,向10 L密闭容器中分别充入0.1 mol NO2和0.2 mol CO,发生反应:2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g),经10 min反应达到平衡,容器的压强变为原来的。010 min内,CO的平均反应速率v(CO)=; 若容器中观察到,可判断该反应达到平衡状态; 为增大污染物处理效率,起始最佳投料比为; 平衡后,仅将CO、CO2气体浓度分别增加一倍,则平衡(填“右移”“左移”或“不移动”)。 图a(3

21、)在高效催化剂作用下用NH3还原NO2进行污染物处理。相同条件下,选用A、B、C三种催化剂进行反应,生成氮气的物质的量与时间变化如图a。活化能最小的是(用E(A)、E(B)、E(C)表示三种催化剂下该反应活化能)。 图b在催化剂A作用下测得相同时间处理NO2的量与温度的关系如图b。试说明图中曲线先增大后减小的原因(假设该温度范围内催化效率相同)。 (4)有人设想在含有NO2的酸性污水中加入填充有铝粉的多孔活性炭颗粒进行水的净化。试结合电极反应说明多孔活性炭的主要作用。 答案 (1)2NO2(g)+4CO(g)4CO2(g)+N2(g)H=-868.8 kJ

22、3;mol-1(2)4×10-4 mol·L-1·min-1体系内气体颜色不再改变不移动(3)E(A)低于300 ,反应未达到平衡,温度升高,反应速率加快;高于300 ,反应已平衡,随温度升高,反应逆向进行(4)活性炭在与铝粉形成的原电池中作正极,发生反应2NO2+8H+8e-N2+4H2O,将NO2转化为无污染物质N2解析 (1)反应×4-×2+得到:2NO2(g)+4CO(g)4CO2(g)+N2(g)H=-868.8 kJ·mol-1。(2)设经10 min,NO2反应了x mol, 2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4C

23、O2(g)起始物质的量/mol0.10.200反应物质的量/molx2x2x平衡物质的量/mol0.1-x0.2-2x2x恒温恒容容器中,压强比等于气体的物质的量之比,所以,解得x=0.02。参加反应的CO为0.04 mol,反应速率为=4×10-4 mol·L-1·min-1。反应达平衡以后所有物质的浓度都不变化,因为NO2的浓度不变,所以体系的颜色应该也不变化,则观察到颜色不变,证明反应达平衡。为增大污染物处理效率,应该保证反应尽量转化为生成物,即两个反应物都不过量,所以起始最佳投料比为。达平衡时一定有Q=K,现在仅将CO、CO2气体浓度分别增加一倍,因为两者

24、的化学计量数相等,且一个在分子一个在分母,所以浓度商的比值Q不变,即Q依然等于K,反应平衡不移动。(3)一般来说,反应的活化能越小,反应的速率越快,所以E(A)最小。曲线为在催化剂A作用下测得相同时间处理NO2的量与温度的关系,则曲线上的点不一定代表平衡态。反应速率慢的时候,该时间段不能达平衡,则速率越快,反应的量越多;反应速率很快的时候,反应达平衡,则温度越高,平衡逆向移动,反应的量减少。(4)加入铝和碳就组成了原电池的两个电极,铝为负极,碳为正极,其表面应该发生NO2得电子转化为氮气的反应,所以方程式为2NO2+8H+8e-N2+4H2O。5.(2019福建龙岩高三下学期教学质量检查)乙二

25、醛(OHCCHO)化学性质活泼,是纺织工业中常用的一种有机原料,能增加棉花、尼龙等纤维的防缩性和防皱性。其工业生产方法主要是乙二醇(HOCH2CH2OH)气相催化氧化法和乙醛液相硝酸氧化法。请回答下列相关问题:(1)乙二醇气相催化氧化法以乙二醇、氧气为原料,在催化剂存在的条件下,250 左右开始缓慢进行,生成乙二醛和副产物乙醇酸CH2(OH)COOH的反应方程式:.HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHCCHO(g)+2H2O(g)H1.HOCH2CH2OH(g)+O2(g)CH2(OH)COOH(g)+H2O(g)H2已知反应中相关化学键键能数据如下:化学键CHCOHOOOCOCC413

26、343465498728332H1= kJ·mol-1,反应的化学平衡常数表达式为K=。 欲提高的平衡产率,可以采取的措施是(填标号)。 A.升高温度B.增大压强C.降低温度D.减小压强提高乙二醛反应选择性的关键因素是 保持温度和容积不变,下列描述能说明反应达到平衡状态的是(填标号)。 A.v正(O2)=2v逆(H2O)B.混合气体的压强不再随时间变化而变化C.混合气体的密度不再发生变化D.乙二醇与OHCCHO的物质的量之比为11E.混合气体中乙二醛的体积分数不再发生变化(2)乙醛(CH3CHO)液相硝酸氧化法11.0 g 40%的乙醛溶液和4

27、0%的硝酸,按一定比例投入氧化反应釜内,在Cu(NO3)2催化下,控制温度在3840 时,反应10 h,再通过萃取等操作除去乙醛、硝酸等,最后经减压浓缩得4.35 g 40%乙二醛溶液。用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛时,有N2O产生。其化学方程式为 利用上面数据,计算乙二醛的产率为。 答案 (1)-376CD催化剂BE(2)2CH3CHO+2HNO32OHCCHO+N2O+3H2OCu(NO3)2写成催化剂也正确30%解析 (1)H=反应物的键能之和-生成物的键能之和,H1=(2×465+4×413+2×343+332+498) kJ·m

28、ol-1-(2×728+332+2×413+4×465) kJ·mol-1=-376 kJ·mol-1,反应的化学平衡常数表达式为K=。反应为气体物质的量增大的放热反应,欲提高的平衡产率,需要使平衡正向移动。A项,升高温度,平衡逆向移动,错误;B项,增大压强,平衡逆向移动,错误;C项,降低温度,平衡正向移动,正确;D项,减小压强,平衡正向移动,正确,故选CD。催化剂具有选择性,提高乙二醛反应选择性的关键因素是性质合适的催化剂。反应为HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHCCHO(g)+2H2O(g),保持温度和容积不变。A项,v正(O2)=

29、2v逆(H2O),表示逆反应速率小于正反应速率,不是平衡状态,错误;B项,反应前后气体的物质的量发生变化,混合气体的压强不再随时间变化而变化,能够说明达到了平衡状态,正确;C项,容器的体积和气体的质量均不变,混合气体的密度始终不变,不是平衡状态,错误;D项,乙二醇与OHCCHO的物质的量之比为11与平衡状态无关,与反应起始的量和转化率有关,不能表示平衡状态,错误;E项,混合气体中乙二醛的体积分数不再发生变化,说明是平衡状态,正确,故选BE。(2)用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛时,有N2O产生,反应的化学方程式为2CH3CHO+2HNO32OHCCHO+N2O+3H2O。4.35 g 40%乙二醛溶

30、液中含有乙二醛的物质的量=0.03 mol;11.0 g 40%的乙醛溶液中含有乙醛的物质的量=0.1 mol,理论上生成0.1 mol乙二醛,乙二醛的产率=×100%=30%。命题角度2化学平衡常数与平衡转化率答案P22高考真题体验·对方向1.(2019全国·28)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Devil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气体,其分子式为。 (2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 时N2O5(g)分

31、解反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)2N2O4(g)其中NO2二聚为N2O4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,N2O5(g)完全分解:t/min040801602601 3001 700p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1已知:2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)H1=-4.4 kJ·mol-12NO2(g)N2O4(g)H2=-55.3 kJ·mol-1则反应N2O5(g)2NO2(g)+O2(g)的H= kJ·mol-1。 研究表明,N2O5(g)分解的反

32、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。 若提高反应温度至35 ,则N2O5(g)完全分解后体系压强p(35 )63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是。 25 时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp= kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。 (3)对于反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程:第一步 N2O5NO2+NO3 快速平衡第二步

33、 NO2+NO3NO+NO2+O2慢反应第三步 NO+NO32NO2快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是(填标号)。 A.v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)B.反应的中间产物只有NO3C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D.第三步反应活化能较高答案 (1)O2(2)53.130.06.0×10-2大于温度提高,体积不变,总压强提高;NO2二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高13.4(3)AC解析 (1)干燥的氯气与干燥的AgNO3之间发生氧化还原反应时,氯气作氧化剂,而AgNO3中Ag、N元素都处于最

34、高价,所以被氧化的只能为氧元素,则得到的气体为氧气。(2)由盖斯定律可知,(第一个已知反应÷2)-(第二个已知反应)可得反应:N2O5(g)2NO2(g)+O2(g),则该反应的H=-4.4 kJ·mol-1÷2-(-55.3 kJ·mol-1)=+53.1 kJ·mol-1。依据反应:N2O5(g)2NO2(g)+O2(g)及气体的物质的量与其形成的压强成正比,生成的O2的压强p(O2)=2.9 kPa,则剩余N2O5形成的压强p(N2O5)=35.8 kPa-2.9 kPa×2=30.0 kPa。则N2O5的分解速率v=2

35、5;10-3×30.0 kPa·min-1=6.0×10-2 kPa·min-1。若提高反应温度至35 ,由于体积不变,但温度提高,总压强增大,且2NO2(g)N2O4(g)H2=-55.3 kJ·mol-1为放热反应,温度升高,平衡左移,气体的物质的量增大,总压强提高,所以N2O5完全分解后体系压强p大于63.1 kPa。当t=时,体系的总压强为63.1 kPa为平衡时的总压强,此时N2O5完全分解,生成的氧气的压强为:p(O2)=17.9 kPa。若NO2不生成N2O4,则此时的总压应为35.8 kPa×=89.5 kPa,而实际

36、压强为63.1 kPa,压强差为:89.5 kPa-63.1 kPa=26.4 kPa2NO2N2O4压强差 2 1126.4 kPa26.4 kPa则平衡时NO2的分压为:63.1 kPa-p(O2)-p(N2O4)=18.8 kPa由此可求反应N2O4(g)2NO2(g)的平衡常数为13.4 kPa。(3)根据第一步能“快速平衡”及第二步“慢反应”可判断A项正确;反应的中间产物有NO3及NO,B项错误;根据第二步反应:NO2+NO3NO+NO2+O2可知,部分NO2没有参加反应,C项正确;第三步为“快反应”,则该步反应的活化能较低,D项错误。2.(1)2019全国·28(3)H2

37、S与CO2在高温下发生反应:H2S(g)+CO2(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。H2S的平衡转化率1=%,反应平衡常数K=。 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21,该反应的H0(填“>”“<”或“=”)。 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.H2SB.CO2C.COSD.N2(2)2019全国·28(4)298 K时,将20 mL 3x

38、mol·L-1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L-1 I2和20 mL NaOH溶液混合,发生反应:As(aq)+I2(aq)+2OH-(aq)As(aq)+2I-(aq)+H2O(l)。溶液中c(As)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)。 a.溶液的pH不再变化b.v(I-)=2v(As)c.c(As)/c(As)不再变化d.c(I-)=y mol·L-1tm时,v正v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。 tm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pH

39、=14,则该反应的平衡常数K为。 答案 (1)2.52.8×10-3>>B(2)a、c大于小于tm时生成物浓度较低 (mol·L-1)-1解析 (1)考查转化率和平衡常数,依据“三段式”解决。设H2S转化了x molH2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)起始/mol0.40.1转化/molxxxx平衡/mol(0.4-x)(0.1-x)xx由题意可知,平衡后水的物质的量分数为0.02,即=0.02,x=0.01,则1(H2S)=×100%=2.5%。平衡常数K=2.8×10-3。升高温度,平衡后水的物质的量分数增大,即

40、平衡正向移动,则H2S的转化率增大。升高温度,平衡向吸热反应方向移动,则正反应为吸热反应,H>0。增大反应物中一种物质的百分含量,其自身的转化率降低,而另外一种反应物的转化率增大,因此选B。加入COS时,平衡逆向移动,H2S的转化率减小;加入N2,平衡不移动,H2S的转化率不变。(2)a项,反应中消耗OH-,若pH不变,则说明反应已达平衡,正确;b项,反应中I-与As的计量数之比为21,所以两者反应速率之比始终为21,则不能说明反应已达平衡,错误;c项,离子浓度比值不变,即说明反应已达平衡,正确;d项,由图知,反应达平衡时,c(As)=y mol·L-1,此时c(I-)=2y

41、mol·L-1,则c(I-)=y mol·L-1时,不能说明反应达到平衡,错误。在tm时,反应未达到平衡,故v正>v逆。生成物浓度越大,逆反应速率越大,tn时生成物浓度大,则tn时的v逆大。三种溶液混合后,c(As)= mol·L-1=x mol·L-1,c(I2)=x mol·L-1,反应达到平衡时,c(As)为y mol·L-1,c(I-)=2y mol·L-1,消耗c(As)和c(I2)均为y mol·L-1,则平衡时c(As)=c(I2)=(x-y) mol·L-1,pH=14即c(OH-)

42、=1 mol·L-1,则K= (mol·L-1)-1=(mol·L-1)-1。3.(1)2019全国·27(2)Cr和Cr2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(Cr2)随c(H+)的变化如图所示。用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应。 由图可知,溶液酸性增大,Cr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。 升高温度,溶液中Cr的平衡转化率减小,则该反应的H0(填“大于”“小于”或“等于”)。 (2)2019全

43、国·27(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pc如图所示。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”)。 反应Cl+2S2S+Cl-的平衡常数K表达式为。 答案 (1)2Cr+2H+Cr2+H2O增大1.0×1014小于(2)减小K=解析 (1)由图像可知,随着H+浓度增大,Cr2浓度增大,则离子反应方程式为2Cr+2H+Cr2+H2O;酸性增大,平衡正向移动,Cr的转化率增大;A点Cr2的浓度为0.25 mol·L-1,则反应的Cr浓度为0.5 mol·

44、;L-1,则K=1.0×1014升高温度,Cr的平衡转化率减小,平衡逆向移动,说明正方向是放热反应,则H<0。(2)由图示可知,温度升高,SO2和NO的平衡分压增大,说明升温,平衡逆向移动,因此,升高温度,反应的平衡常数减小。根据反应方程式Cl+2S2S+Cl-,可知化学平衡常数表达式为K=。4.(2019全国·27)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H1CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H2CO2(g)+H2(g)C

45、O(g)+H2O(g)H3回答下列问题:(1)已知反应中相关的化学键键能数据如下:化学键HHCOCOHOCHE/(kJ·mol-1)4363431 076465413由此计算H1= kJ·mol-1;已知H2=-58 kJ·mol-1,则H3= kJ·mol-1。 (2)反应的化学平衡常数K表达式为;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为(填曲线标记字母),其判断理由是 图1图2(3)合成气组成=2.60时,体系中的CO平衡转化率()与温度和压强的关系如图2所示,(CO)值随温度升高而(填“增大”或“减小”),其原因是;图2

46、中的压强由大到小为,其判断理由是 答案 (1)-99+41(2)K=或Kp=a反应为放热反应,平衡常数数值应随温度升高变小(3)减小升高温度时,反应为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;反应为吸热反应,平衡向右移动,又使产生CO的量增大;总结果,随温度升高,使CO的转化率降低p3>p2>p1相同温度下,由于反应为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响。故增大压强时,有利于CO的转化率升高解析 (1)由反应H1=(反应物键能)-(产物键能)代入求得H1=(1 076+2×436-3

47、15;413-343-465) kJ·mol-1=-99 kJ·mol-1。由盖斯定律,H3=H2-H1=-58 kJ·mol-1+99 kJ·mol-1=+41 kJ·mol-1。(2)反应的K表达式为。因反应为放热反应,所以平衡常数应随温度升高而变小,所以选a。(3)升高温度,反应平衡向左移动,使体系中n(CO)增大;反应为吸热反应,平衡向右移动,又使产生n(CO)增大;总结果是随温度升高,CO的转化率降低。因为相同温度下,由于反应为气体分子数减小的反应,加压有利于增大CO的转化率;反应为气体分子数不变的反应,压强改变对平衡不产生影响。所以

48、压强增大,CO转化率升高,在图2中,同一温度下,CO转化率高的对应压强大,则p3>p2>p1。有关化学平衡计算的“三部曲”化学平衡的计算一般涉及各组分的物质的量、浓度、转化率、百分含量,气体混合物的密度、平均摩尔质量、压强等,通常的思路是写出平衡式,列出相关量(起始量、变化量、平衡量),确定各量之间的关系,列出比例式或等式或依据平衡常数求解。如对以下反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b,达到平衡后,A的消耗量为mx,容器容积为VL。mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始/molab00变化/molmxnxpxqx平

49、衡/mola-mxb-nxpxqx则有:(1)K=(2)对于反应物:n(平)=n(始)-n(变);对于生成物:n(平)=n(始)+n(变)。(3)c(A)平=。(4)(A)平=×100%,(A)(B)=。(5)(A)=×100%。(6)。(7)(混)=(g·L-1)。(8)(g·mol-1)。新题演练提能·刷高分1.(2019西北工业大学附中高三月考节选)为了减少CO的排放,某环境研究小组以CO和H2为原料合成清洁能源二甲醚(DME),反应如下:4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H=-198 kJ· mol-

50、1。(1)如图所示能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线是(填曲线标记字母),其判断理由是 (2)在一定温度下,向2.0 L固定的密闭容器中充入2 mol H2和1 mol CO,经过一段时间后,反应4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)达到平衡。反应过程中测得的部分数据见下表:时间/min0204080100n(H2)/mol2.01.40.850.4n(CO)/mol1.00.4250.20.2n(CH3OCH3)/mol00.150.4n(H2O)/mol00.150.287 50.40.4020 min的平均反应速率v(CO)= mol·L-

51、1·min-1; 该反应达到平衡时,H2的转化率为; 在上述温度下,向平衡后的2 L容器中再充入0.4 mol H2和0.4 mol CH3OCH3(g),则化学平衡(向“正向”“逆向”或“不”)移动。 答案 (1)a正反应放热,温度升高,平衡常数减小(2)7.5×10-380%正向解析 (1)该反应正反应放热,温度升高,平衡常数减小,故能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线是a。(2)020 min的平均反应速率v(H2)=0.015 mol·L-1·min-1,v(CO)=v(H2)=0.007 5 mol·

52、L-1·min-1;该反应达到平衡时,CO的转化率=×100%=80%,平衡时H2的转化率=CO的转化率=80%;在上述温度下,平衡常数K=2.5×103,向平衡后的2 L容器中再充入0.4 mol H2和0.4 mol CH3OCH3(g),此时Qc=<K,化学平衡正向移动。2.2019湖南长沙长郡中学高考押题卷(二)硫酸年产量的高低可衡量一个国家化工生产水平发展的高低,SO2转化为SO3是制备硫酸中的关键性反应,也是一个可逆反应。(1)NO可作为SO2与O2间反应的催化剂,催化机理如下:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)H1=-113 kJ·

53、;mol-1SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)H2总反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H3=-196.6 kJ·mol-1H2=。 (2)一定温度下,向容积为2 L的恒容密闭容器中充入2 mol SO2、2 mol O2测得容器中压强的变化如下表所示(SO3为气体):反应时间/min024681012压强/MPa16.0a14.7a13.7a13.0a12.5a12.4a12.4a010 min内,v(SO2)=。 该温度下的平衡常数K=。(结果保留一位小数) 反应达到平衡后,再向容器中同时充入均为0.2 mol的三种气体后,

54、v(正)、v(逆)的关系是。 (3)一定温度下,向某密闭容器中通入一定量的二氧化硫和氧气的混合气体并使之反应,反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如右图所示:A、B、C三条曲线中表示SO2物质的量的变化的是,若在1520 min、2530 min两个时间段内容器容积不变,则在某一时刻SO3的分解速率较大的时间段是。 1015 min内反应速率发生了明显变化,其可以的原因有 (4)常温下,用NaOH溶液吸收SO2既可消除SO2造成的大气污染,也可获得重要的化工产品,若某吸收液中c(HS)c(S)=1100,则所得溶液的pH=常温下K1(H2SO3)=1.5&#

55、215;10-2、K2(H2SO3)=1×10-7。 答案 (1)-41.8 kJ·mol-1(2)0.09 mol·L-1·min-1147.3v(正)>v(逆)(3)A2530 min加压、使用催化剂(4)9解析 (1)应用盖斯定律,将+×2得,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H3=H1+2H2=(-113 kJ·mol-1)+2×H2=-196.6 kJ·mol-1;H2=-41.8 kJ·mol-1。(2)设从起始到平衡过程中转化O2物质的量为x mol,用三段式2SO2(

56、g)+O2(g)2SO3(g)n(起始)/mol220n(转化)/mol2xx2xn(平衡)/mol2-2x2-x2x10 min和12 min时压强相等,说明10 min时反应已经达到平衡状态且平衡时容器内压强为12.4a MPa,根据恒温恒容下气体的压强之比等于气体物质的量之比,解得x=0.9,010 min内,v(SO2)=0.09 mol·L-1·min-1。平衡时SO2、O2、SO3物质的量依次为0.2 mol、1.1 mol、1.8 mol,平衡时SO2、O2、SO3物质的量浓度依次为0.1 mol·L-1、0.55 mol·L-1、0.9

57、mol·L-1,该温度下的平衡常数K=147.3。反应达到平衡后,再向容器中同时充入均为0.2 mol的三种气体,此时SO2、O2、SO3物质的量浓度依次为0.2 mol·L-1、0.65 mol·L-1、1.0 mol·L-1,Qc=38.5<147.3,反应正向进行,v(正)>v(逆)。(3)开始一段时间A、B物质的量随着时间的推移减小,A、B为反应物,C开始为0,随着时间的推移增加,C为生成物,且A、B、C在相同时间内的转化物质的量之比为212,根据反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),A表示SO2物质的量的变化,B表示O2物质

58、的量的变化,C表示SO3物质的量的变化。015 min时间段为建立平衡,015 min SO3的分解速率随着时间的推移增大;1520 min时间段内各物质的浓度不变,保持平衡状态,SO3的分解速率不变;根据图像,20 min时向容器中充入0.4 mol O2,瞬时正反应速率变大,逆反应速率不变,平衡向正反应方向移动,2025 min时间段内,SO3的分解速率增大;25 min时达到新平衡,2530 min时间段内保持新平衡状态,SO3的分解速率不变;则SO3的分解速率较大的时间段是2530 min。根据图像,10 min时SO2、O2、SO3物质的量都没有骤变,1015 min内反应速率比01

59、0 min内明显增大,根据外界条件对化学反应速率的影响,可能的原因是:加压、使用催化剂。(4)H2SO3的电离方程式为H2SO3H+HS、HSH+S,根据电离平衡常数的概念K1(H2SO3)=1.5×10-2,K2(H2SO3)=1×10-7;若某吸收液中c(HS)c(S)=1100,由于S比HS多得多,溶液中水解平衡为S+H2OHS+OH-,该水解平衡常数=1×10-7,将c(HS)c(S)=1100代入,解得c(OH-)=1×10-5 mol·L-1,则c(H+)=1×10-9 mol·L-1,溶液的pH=-lgc(H+)=9。3.(2019安徽合肥高三第三次教学质量检测)H2S在重金属离子处理