第12练-用“三段式”模型突破化学平衡的计算(原卷版)

第12练用“三段式”模型突破化学平衡的计算【知识结构】对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为amol、bmol，达到平衡后，A的转化量为mxmol，容器容积为VL，则有以下关系：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始/molab00转化/molmxnxpxqx平衡/mola－mxb－nxpxqx则有：①K＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(px,V)))p·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(qx,V)))q,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a－mx,V)))m·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(b－nx,V)))n)②c平(A)＝eq\f(a－mx,V)mol·L－1③α(A)平＝eq\f(mx,a)×100%，α(A)∶α(B)＝eq\f(mx,a)∶eq\f(nx,b)＝eq\f(mb,na)④φ(A)＝eq\f(a－mx,a＋b＋p＋q－m－nx)×100%⑤eq\f(p平,p始)＝eq\f(a＋b＋p＋q－m－nx,a＋b)⑥eq\x\to(ρ)混＝eq\f(a·MA＋b·MB,V)g·L－1⑦平衡时体系的平均摩尔质量：eq\x\to(M)＝eq\f(a·MA＋b·MB,a＋b＋p＋q－m－nx)g·mol－1【解题步骤】1．某温度下，在①、②两个恒容密闭容器中发生反应：H2(g)＋CO2(g)⇌H2O(g)＋CO(g)，K=2.25。物质的起始浓度如下表：容器编号起始浓度(mol·L-1)H2CO2H2OCO①0.10.100②0.20.10.20.1下列说法正确的是A．反应开始，②中反应逆向进行 B．平衡时，①中c(CO2)=0.04mol·L-1C．①、②均达平衡时，各组分浓度相同 D．①中H2的平衡转化率为40%2．一定温度下，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列描述正确的是A．反应的化学方程式为：B．6min时反应达到平衡状态C．X的平衡转化率为25%D．10min内，用Z表示的反应速率为3．已知反应A(g)+B(g)C(g)+D(g)的平衡常数K值与温度的关系如表所示。830℃时，向一个2L的密闭容器中充入0.20molA和0.20molB，10s末达平衡。下列说法不正确的是温度/℃7008301200K值1.71.00.4A．达到平衡后，B的转化率为50%B．该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动C．反应初始至平衡，A的平均反应速率v(A)=0.005mol·L-1·s-1D．容器体积减小为原来的一半，平衡不移动，正、逆反应速率均增大4．已知：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49.0kJ•mol-1，一定条件下，向体积为1L的密闭容器中充入1molCO2和3molH2，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化曲线如图所示。下列正确的是A．升高温度能使v正增大，v逆减小B．反应达到平衡状态时，CO2的平衡转化率为50%C．3min时，用CO2的浓度表示的正反应速率小于用CH3OH的浓度表示的逆反应速率D．从反应开始到平衡，H2O的平均反应速率v(H2O)=0.075mol/(L·min)5．气体和气体在的容器中混合，并在一定条件下发生反应：。若经过2s测得C的浓度为，现有下列几种说法，其中正确的是①用物质A表示的平均反应速率为

②用物质B表示的平均反应速率为

③2s时物质A的转化率为70%

④2s时物质B的浓度为A．①③ B．③④ C．②③ D．①④6．恒温恒容下，将2mol红棕色气体A和1.5mol无色气体B通入体积为1L的密闭容器中发生如下反应：，2min时反应达到平衡状态，此时剩余1.1molB，并测得C的浓度为1.2mol/L。(1)从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为_______mol/(L·min)(2)x=_______；A的转化率与B的转化率之比为_______(3)写出该温度下的平衡常数表达式_______(用相关字母表示)，数值_______(4)向平衡后的容器中继续充入0.8molA(g)、0.9molB(g)、0.8molC(g)、1.2molD(s)，此时，v(正)_______v(逆)。(填“＞”、“＝”或“＜”)7．回答下列问题(1)在400℃时，将一定量的和14mol压入一个盛有催化剂的10L密闭容器中进行反应：，已知2min后，容器中剩余2mol和12mol，则：①反应中消耗了_______mol，2min后的物质的量浓度是_______。②2min内平均反应速率：_______。③发生反应前容器内压强与发生反应后容器中压强比值为：_______。(2)某温度时，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的量随时间的变化曲线如图所示。①Z的产率是_______。②由图中所给数据进行分析，该反应的化学方程式为_______。③若三种物质都是气体，则平衡时X所占体积的百分比为_______。8．向2L密闭容器中通入amol气体A和bmol气体B，在一定条件下发生反应；xA(g)+yB(g)pC(g)+qD(g)。已知：平均反应速率vC=vA；反应2min时，A的物质的量减少了mol，B的物质的量减少了mol，有amolD生成。回答下列问题：(1)反应2min内，vA=____，vB=____。(2)化学方程式中，x=____、y=____、p=____、q=____。(3)反应平衡时，D为2amol，则A的转化率为____、B的体积分数为____。9．300°C时，向2L的恒容密闭容器中，充入2molCO2(g)和2molH2(g)使之发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，测得各物质的物质的量浓度变化如图所示：(1)由图可知，CO2(g)的浓度随时间的变化为曲线___________(填“a”“b”或“c”)；0~2min内的平均反应速率v(CO2)为___________。(2)已知：反应至2min时，改变了某一反应条件。由图可知，0~2min内CH3OH(g)的生成速率___(填“大于”“小于”或“等于”)2~4min内CH3OH(g)的生成速率。(3)5min时，CO2(g)的转化率(反应时消耗CO2的物质的量占起始投入CO2的物质的量的百分比)为___________，此时容器内气体总压强与反应前容器内气体总压强之比为___。10．在100℃时，将0.100mol的气体充入1L抽空的密闭容器中，发生如下反应：，隔一定时间对该容器内的物质进行分析，得到下表：时间/s浓度/()0204060801000.1000.050ab0.0000.0600.1200.1200.120根据以上信息回答下列问题：(1)判断a_______b(填“>”“<”或“=”)。_______。(保留3位有效数字)(2)在0~40s内的平均生成速率为_______。(3)反应时间为100s时，的转化率为_______%。(4)若在相同情况下最初向该容器充入的是二氧化氮气体，则要达到上述同样的平衡状态，二氧化氮的起始浓度是_______。(保留3位有效数字)11．一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题：(1)氯铂酸钡()固体加热时部分分解为、和，376.8℃时平衡常数，在一硬质玻璃烧瓶中加入过量，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)，在376.8℃，碘蒸气初始压强为。376.8℃平衡时，测得烧瓶中压强为，则_______，反应的平衡常数K=_______(列出计算式即可)。(2)McMorris测定和计算了在136~180℃范围内下列反应的平衡常数。得到和均为线性关系，如下图所示：反应的K=_______(用、表示)。12．完成下列问题。(1)在T1时，向体积为2L的恒容容器中充入物质的量之和为3mol的CO和H2，发生反应CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(g)△H<0，反应达到平衡时CH3OH(g)的体积分数(φ)与的关系如下图所示。①当=2时，经过5min达到平衡，CO的转化率为0.6，则该反应的化学平衡常数K=_______(保留一位小数)。②当=3.5时，达到平衡后，CH3OH的体积分数可能是图像中的_____(填“D”“E”或“F”)点。(2)另一科研小组控制起始时容器中只有amol/LCO和bmol/LH2，测得平衡时混合气体中CH3OH的物质的量分数[φ(CH3OH)]与温度(T)、压强(p)之间的关系如图2所示。③若恒温(T1)恒容条件下，起始时，测得平衡时混合气体的压强为，则时该反应的压强平衡常数=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，用含的代数式表示)。④若在温度为、压强为的条件下向密闭容器中加入CO、H2、CH3OH气体的物质的量之比为2∶1∶2，则反应开始时_______(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)。13．在体积为1L的恒温密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，一定条件下反应：，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。(1)从3min到9min，v(H2)=___________。(2)若降低温度，则该反应的正反应速率___________(填“加快”“减慢”或“不变”。下同)，逆反应速率___________。(3)第4min时，正、逆反应速率的大小关系为___________(填“＞““＜”“=”)。(4)能说明上述反应达到平衡状态的是___________(填字母)。A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1(即图中交叉点)B．混合气体中CO2的浓度不再改变C．单位时间内生成1molH2，同时生成1molCH3OHD．混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化(5)平衡时CO2的转化率为___________。(6)反应达到平衡，此时体系内压强与开始时的压强之比为___________。14．2021年11月初，世界气候峰会在英国举行，为减少环境污染，减少化石能源的使用，开发新型、清洁、可再生能源迫在眉睫。(1)甲醇、乙醇来源丰富、燃烧热值高，可作为能源使用。其中一种可减少空气中CO2的甲醇合成方法为：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。①若将一定量的CO2和H2投入1.0L恒容密闭容器中合成甲醇，实验测得不同温度及压强下，平衡时甲醇的物质的量变化如图所示。则该反应的正反应为_______(填“放热”或“吸热”)反应，在p2及512K时，图中N点处平衡向_______(填“正向”或“逆向”)移动；②若将物质的量之比为1：3的CO2和H2充入体积为1.0L的恒容密闭容器中反应，不同压强下CO2转化率随温度的变化关系如下图所示。a.A、B两条曲线的压强分别为、，则_______(填“>”“<”或“=”)；b.若A曲线条件下，起始充入CO2和H2的物质的量分别为lmol、3mol，且a点时的K=300(L2/mol2)，则a点对应CO2转化率为_______。(2)在工业生产中也用反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH=-41.2kJ·mol-1制取H2，从而获得氢能源，该反应需要加入催化剂，若用[M]表示催化剂，则反应历程可表示为：第一步：[M]+H2O(g)=[M]O+H2(g)第二步：[M]O+CO(g)=[M]+CO2(g)①第二步比第一步反应慢，则第二步反应的活化能比第一步_______(填“大”或“小”)。反应过程中，中间产物[M]O的能量比产物的能量_______(填“高”或“低”)；②研究表明，此反应的速率方程为，式中)、分别表示相应的物质的量分数，Kp为平衡常数，k为反应的速率常数，温度升高时k值增大。在气体组成和催化剂一定的情况下，反应速率随温度变化的曲线如图所示。温度升高时，该反应的Kp_______(填“增大”或“减小”)。根据速率方程分析，T>Tm时v逐渐减小的原因是_______。15．在容积为10L的密闭容器中，进行如下反应：A(g)+2B(g)C(g)+D(g)，最初加入1.0molA和2.2molB，在不同温度下，D的物质的量n(D)和时间t的关系如图。试回答下列问题：(1)800℃时，0～5min内，以B表示的平均反应速率为_______。(2)能判断反应达到化学平衡状态的依据是_______(填字母)。A．容器中压强不变 B．混合气体中c(A)不变C．v正(B)=2v逆(D) D．c(A)=c(C)(3)若最初加入1.0molA和2.2molB，利用图中数据计算800℃时的平衡常数K=_______，该反应为_______反应(填“吸热”或“放热”)。(4)已知2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)，在不同温度下的平衡常数：400℃，K=32；500℃，K=44。已知在密闭容器中，测得某时刻各组分的浓度如下：物质CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)浓度/(mol·L-1)0.540680.68①判断该反应的∆H_______0(填“＞”、“＜”或“=”)。若此时系统温度400℃，比较正、逆反应速率的大小：υ正_______υ逆(填“＞”、“＜”或“=”)。②平衡时，若以甲醇百分含量为纵坐标，以温度为横坐标，此时反应点在图象的位置是图中_______点，比较图中B、D两点所对应的正反应速率B_______D(填“＞”、“＜”或“=”)。1．（2022·全国甲卷）金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之一是将金红石转化为，再进一步还原得到钛。回答下列问题：(1)转化为有直接氯化法和碳氯化法。在时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：(ⅰ)直接氯化：(ⅱ)碳氯化：①反应的为_______，_______Pa。②碳