2014高考化学一轮复习训练6速率平衡图表类综合题

2014高考化学一轮复习训练6速率平衡图表类综合题

特色训练6　速率、平衡图表类综合题 ‎1．目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。‎ ‎(1)如图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化。在体积为4 L的恒容密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，反应达平衡后，下列措施中能使c(CH3OH)增大的是________。‎ a．升高温度 b．充入He(g)，使体系压强增大 c．将H2O(g)从体系中分离出来 d．再充入1 mol CO2和3 mol H2‎ ‎(2)在一密闭的容积可变的容器中，一定温度下，加入1 mol CO2和3 mol H2，不同压力下反应达平衡时，测得的数据如下表。‎ 压强(atm)‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎5‎ ‎10‎ ‎20‎ n(CH3OH)(mol)‎ ‎0.22‎ ‎0.30‎ ‎0.86‎ ‎0.92‎ ‎0.96‎ 由表中数据可以看出：增大压强，化学平衡向________方向移动，而从2 atm加压到5 atm，甲醇的物质的量增大较多的原因可能是___________________。‎ 解析　本题主要考查化学平衡理论的运用，意在考查考生的读图、识表及分析判断能力。(1)a项，由于反应物的总能量大于生成物的总能量，正反应为放热反应，升温，平衡逆向移动，c(CH3OH)减小；b项，充入He(g)，平衡不移动，c(CH3OH)不变；c项，将H2O(g)从体系中分离出来，平衡正向移动，c(CH3OH)增大；d项，再充入1 mol CO2和3 mol H2，假设容器扩大一倍，达到平衡时，c(CH3OH)和原来一样，再压缩为原来体积，‎ 平衡向正反应方向移动则，c(CH3OH)增大。(2)从表格中的数据不难看出，加压，平衡正向移动，从2 atm加压到5 atm，甲醇的物质的量增大较多的原因可能是压强增大后，CH3OH和H2O的状态由气态变为液态，有利于化学平衡正向移动，故CH3OH的产量有较大提高。‎ 答案　(1)cd　(2)正反应　压强增大后，CH3OH和H2O的状态由气态变为液态，有利于化学平衡正向移动，故CH3OH的产量有较大提高 ‎2．某温度(T1)下，向容积为2 L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O，发生煤炭制氢气的一个反应：反应过程中测定的部分数据见下表(表中t1＜t2)：‎ 反应时间/min n(CO)/mol H2O/mol ‎0‎ ‎1.20‎ ‎0.60‎ t1‎ ‎0.80‎ t2‎ ‎0.20‎ ‎(1)保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20 mol H2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)，H2O的体积分数________(填“增大”、“减小”或“不变”)；‎ ‎(2)保持其他条件不变，温度由T1升至T2，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。‎ ‎(3)保持其他条件不变，起始时充入0.5 mol CO、0.3 mol H2O、0.4 mol CO2、0.3 mol H2，该反应向____________(填“正反应”或“逆反应”)方向建立平衡。‎ ‎(4)起始时向容器中充入0.4 mol CO和1.20 mol H2O，到达平衡时，则CO2的平衡浓度为________ 。‎ 解析　(1)增加H2O(g)的浓度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，平衡的移动只是“减弱”的过程而不是“消除”，所以H2O的体积分数比原平衡大。(2)该反应为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，由表格可知n(H2O ‎)变化0.4 mol，则t2时n(CO)＝0.8 mol，说明t1就已经平衡。平衡浓度分别为c(CO)＝0.4 mol·L－1，c(H2O)＝0.1 mol·L－1，c(CO2)＝c(H2)＝0.2 mol·L－1，K＝＝1，温度升高，K减小，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应吸热，正反应放热。(3)由起始浓度可计算出浓度商Q＝＜1，平衡向正反应方向建立。(4)设CO转化浓度为x，有 ‎ 　　　　　‎ ‎　CO(g)＋　H2O(g)CO2(g)＋H2‎ 　0.2　　　　0.6　　　　0　　0‎ x x x x (0.2－x) (0.6－x) x x K＝＝1，解得x＝0.15 mol·L－1‎ 答案　(1)增大　增大　(2)放热　(3)正反应 ‎(4)0.15 mol·L－1‎ ‎3．汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。‎ ‎(1)4CO(g)＋2NO2(g)===4CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－1 200 kJ·mol－1‎ 对于该反应，温度不同(T2＞T1)、其他条件相同时，下列图像正确的是________(填代号)。‎ ‎(2)汽车尾气中CO与H2O(g)在一定条件下可以发生反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＜0。‎ ‎820 ℃时在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，起始时按照下表进行投料，达到平衡状态，K＝1.0。‎ 起始物质的量 甲 乙 丙 n(H2O)/mol ‎0.10‎ ‎0.20‎ ‎0.20‎ n(CO)/mol ‎0.10‎ ‎0.10‎ ‎0.20‎ ‎①该反应的平衡常数表达式为________。‎ ‎②平衡时，甲容器中CO的转化率是________。比较下列容器中CO的转化率：乙________甲；丙________甲(填“＞”、“＝”或“＜”)。‎ ‎③丙容器中，通过改变温度，使CO的平衡转化率增大，则温度________(填“升高”或“降低”)，平衡常数K________(填“增大”、“减小”或“不变”)。‎ 解析　(1)4CO(g)＋2NO2(g)===4CO2(g)＋N2(g)　ΔH＜0，该反应是放热反应，当升高温度时，正、逆反应速率都增大，甲中正反应速率在刚升温到T2时没有增大，故错误；升高温度，化学平衡逆向移动，CO的浓度增大，CO 的体积分数增大，故丙不正确。‎ ‎(2)②甲容器中起始时n(CO)＝n(H2O)＝0.10 mol，根据平衡常数计算可得到CO的转化率为50%。乙容器中起始时n(H2O)＝0.20 mol，相当于在甲容器中增大c(H2O)，平衡正向移动，n(CO)减少，CO的转化率增大；丙容器中起始时n(CO2)＝n(H2)＝0.20 mol，相当于两个甲容器中的量，假设两个甲容器合二为一，反应到达平衡后，缩小体积至一半变成丙容器，对体系加压，平衡不移动，CO的转化率不变化。③丙容器中改变温度，CO的转化率增大说明平衡正向移动，正反应为放热反应，故需降低温度；平衡正向移动，生成物浓度增大，反应物浓度减小，故K增大。‎ 答案　(1)乙　(2)①K＝　②50%　＞　＝　③降低　增大 ‎4．(2013·无锡调研)铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及化合物有着各自的性质。‎ ‎(1)在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生反应：Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)。已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表：‎ 温度/℃‎ ‎1 000‎ ‎1 150‎ ‎1 300‎ 平衡常数 ‎64.0‎ ‎50.7‎ ‎42.9‎ 请回答下列问题：‎ ‎①该反应的平衡常数表达式K＝______，ΔH＝______0(填“＞”、“＜”或“＝”)。‎ ‎②在一个容积为10 L的密闭容器中，1 000 ℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol，反应经过10 min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)＝________，CO的平衡转化率为________。‎ ‎③欲提高②中CO的平衡转化率，可采取的措施是________。‎ A．减少Fe的量 B．增加Fe2O3的量 C．移出部分CO2 D．提高反应温度 E．减小容器的容积 F．加入合适的催化剂 ‎(2)某些金属氧化物粉末和Al粉在镁条的引燃下可以发生铝热反应，下列反应速率(v)和温度(T)的关系示意图中与铝热反应最接近的是________。‎ ‎(3)写出氢氧化铝在水中发生酸式电离的电离方程式：__________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ 欲使上述体系中Al3＋浓度增加，可加入的物质是________。‎ 解析　(1)①书写平衡常数的表达式时固体不需写入。由表可知温度越高，K越小，可知升高温度平衡向逆反应方向移动，所以正反应为放热反应，ΔH＜0。‎ ‎②　　　　　Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)‎ c(始)(mol·L－1) 0.1 0.1‎ c(转)(mol·L－1) x x c(平)(mol·L－1) 0.1－x 0.1＋x 由K＝64.0＝，解得x＝0.06，故v(CO2)＝0.006 mol·L－1·min－1。CO的转化率为60%。‎ ‎③该反应的正反应是放热反应，温度升高平衡逆向移动，CO 平衡转化率降低，这是一个反应前后气体体积不变的反应，不能从压强方面考虑，Fe、Fe2O3为固体，也不影响平衡，所以应从CO、CO2的浓度方面考虑。(2)铝热反应在常温下不反应，高温时瞬间反应。(3)欲使Al3＋浓度增加，根据Al(OH)3发生碱式电离的方程式：Al(OH)3Al3＋＋3OH－，使平衡右移，可加入酸性物质，如HCl、H2SO4等。‎ 答案　(1)①c3(CO2)/c3(CO)　＜　②0.006 mol·L－1·min－1　60%　③C　(2)b　(3)Al(OH)3H＋＋AlO2－＋H2O　盐酸(合理即可)‎ ‎5．在100 ℃时，将0.40 mol的二氧化氮气体充入2 L真空的密 闭容器中，每隔一段时间就对该容器内的物质进行分析，得到数据如表所示：‎ 时间(s)‎ ‎0‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎60‎ ‎80‎ n(NO2)/mol ‎0.40‎ n1‎ ‎0.26‎ n3‎ n4‎ n(N2O4)/mol ‎0.00‎ ‎0.05‎ n2‎ ‎0.08‎ ‎0.08‎ ‎(1)在上述条件下，从反应开始直至20 s时，二氧化氮的平均反应速率为________mol·L－1·s－1。‎ ‎(2)n3________n4(填“＞”、“＜”或“＝”)，该反应的平衡常数为________(保留小数点后一位)。‎ ‎(3)若在相同情况下，最初向该容器中充入的是四氧化二氮气体，要达到上述同样的平衡状态，四氧化二氮的起始浓度是________mol·L－1，假设在80 s时达到平衡，请在图中画出并标明该条件下此反应中N2O4和NO2的浓度随时间变化的曲线。‎ ‎(4)达到平衡后，如升高温度，气体颜色会变深，则升高温度后，反应2NO2(g)N2O4(g)的平衡常数将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。‎ ‎(5)达到平衡后，如向该密闭容器中再充入0.32 mol氦气，并把容器体积扩大为4 L，则平衡将________(填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)，其理由是__________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ 解析　(2)根据已知表中的数据可知60～80 s反应已达到平衡，故n3＝n4。由方程式2NO2(g)N2O4(g)及平衡常数公式可计算出其平衡常数约为2.8。(3)因温度、体积不变，故达到等效平衡时需要N2O4的起始物质的量为0.20 mol，即浓度为0.10 mol·L－1。(5)由于再充入0.32 mol氦气时对平衡无影响，但容器体积扩大为4 L时相当于给原平衡减压，故平衡逆向移动。‎ 答案　(1)0.002 5　(2)＝　2.8　(3)0.10　如图 ‎(4)减小　(5)向左移动　氦气是稀有气体，不参与反应；扩大体积的瞬间，c(NO2)和c(N2O4)都降低为原来的一半，使c(N2O4)/c2(NO2)增大，并大于该温度下的平衡常数K，平衡会向左移动(或氦气是惰性气体，不参与反应，扩大体积相当于减小压强，平衡向左移动)‎ 特别提醒：教师配赠习题、课件、视频、图片、文档等各种电子资源见《创新设计·高考总复习》光盘中内容。‎