（典型總結(jié)）四川省2014屆高考化學(xué) 專題六《速率、平衡圖表類綜合題》訓(xùn)練提升

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1、6　速率、平衡圖表類綜合題 1．目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。 (1)如圖表示該反應(yīng)進(jìn)行過程中能量(單位為kJ·mol-1)的變化。在體積為4 L的恒容密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，反應(yīng)達(dá)平衡后，下列措施中能使c(CH3OH)增大的是　　　　。 a．升高溫度 b．充入He(g)，使體系壓強(qiáng)增大 c．將H2O(g)從體系中分離出來 d．再充入1 mol CO2和3 mol H2 (2)在一密閉的容積可變的容器中，一定溫度下，加入1 mol CO2和3 mol

2、 H2，不同壓力下反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，測得的數(shù)據(jù)如下表。 壓強(qiáng)(atm) 1 2 2 10 20 n(CH3OH)(mol) 0.22 0.30 0.86 0.92 0.96 由表中數(shù)據(jù)可以看出：增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡向　　　　方向移動(dòng)，而從2 atm加壓到5 atm，甲醇的物質(zhì)的量增大較多的原因可能是_______________ ___________________________________________________。 解析　本題主要考查化學(xué)平衡理論的運(yùn)用，意在考查考生的讀圖、識(shí)表及分析判斷能力。(1)a項(xiàng)，由于反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，正反應(yīng)為放熱

3、反應(yīng)，升溫，平衡逆向移動(dòng)，c(CH3OH)減??；b項(xiàng)，充入He(g)，平衡不移動(dòng)，c(CH3OH)不變；c項(xiàng)，將H2O(g)從體系中分離出來，平衡正向移動(dòng)，c(CH3OH)增大；d項(xiàng)，再充入1 mol CO2和3 mol H2，假設(shè)容器擴(kuò)大一倍，達(dá)到平衡再壓縮，c(CH3OH)增大。(2)從表格中的數(shù)據(jù)不難看出，加壓，平衡正向移動(dòng)，從2 atm加壓到5 atm，甲醇的物質(zhì)的量增大較多的原因可能是壓強(qiáng)增大后，CH3OH和H2O的狀態(tài)由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，有利于化學(xué)平衡正向移動(dòng)，故CH3OH的產(chǎn)量有較大提高。 答案　(1)cd　(2)正反應(yīng)　壓強(qiáng)增大后，CH3OH和H2O的狀態(tài)由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，有利于化

4、學(xué)平衡正向移動(dòng)，故CH3OH的產(chǎn)量有較大提高 2．化工生產(chǎn)中原料轉(zhuǎn)化與利用非常重要，現(xiàn)有反應(yīng)：CCl4＋H2CHCl3＋HCl，查閱資料可知沸點(diǎn)：CCl4為77 ℃，CHCl3為61.2 ℃。在密閉容器中，該反應(yīng)達(dá)到平衡后，測得下表數(shù)據(jù)。 實(shí)驗(yàn) 序號(hào) 溫度℃ 初始CCl4 濃度(mol·L－1) 初始H2濃度 (mol·L－1) CCl4的平 衡轉(zhuǎn)化率 1 110 0.8 1.2 a 2 110 1.0 1.0 50% 3 100 1.0 1.0 b (1)在100 ℃時(shí)，此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為________；在110 ℃時(shí)的平衡

5、常數(shù)為________。 (2)在實(shí)驗(yàn)2中，若1小時(shí)后反應(yīng)達(dá)到平衡，則H2的平均反應(yīng)速率為________。在此平衡體系中再加入0.5 mol CCl4和1.0 mol HCl，平衡將向________方向移動(dòng)。 (3)實(shí)驗(yàn)1中，CCl4的轉(zhuǎn)化率a________50%(填“＞”、“＝”或“＜”)。實(shí)驗(yàn)3中，b的值________(填字母序號(hào))。 A．等于50% B．大于50% C．小于50% D．由本題所給資料無法判斷 解析　本題主要考查平衡常數(shù)的計(jì)算與轉(zhuǎn)化率大小的判斷，意在考查考生根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算的能力。(1)根據(jù)題給各物質(zhì)的沸點(diǎn)及反應(yīng)溫度可知所有物質(zhì)均為氣態(tài)，該反

6、應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝；由實(shí)驗(yàn)2可知，CCl4的轉(zhuǎn)化率為50%，則平衡時(shí)c(CCl4)＝c(H2)＝c(CHCl3)＝c(HCl)＝0.5 mol·L－1，則代入平衡常數(shù)表達(dá)式可得K＝1。(2)達(dá)到平衡后H2的轉(zhuǎn)化濃度為0.5 mol·L－1，則H2的平均反應(yīng)速率為0.5 mol/(L·h)；由于加入HCl的物質(zhì)的量大于加入的CCl4的物質(zhì)的量，使Q＞K，則平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。(3)實(shí)驗(yàn)1中，設(shè)CCl4轉(zhuǎn)化濃度為x mol·L－1，K＝，解得x＝0.48，則CCl4的轉(zhuǎn)化率＝×100%＝60%＞50%；實(shí)驗(yàn)3中，由于不知道該反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，故無法判斷。 答案　(1)K＝　1

7、(2)0.5 mol/(L·h)　逆反應(yīng)　(3)＞　D 3．汽車尾氣中含有CO、NO2等有毒氣體，對汽車加裝尾氣凈化裝置，可使有毒氣體相互反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無毒氣體。 (1)4CO(g)＋2NO2(g)===4CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－1 200 kJ·mol－1 對于該反應(yīng)，溫度不同(T2＞T1)、其他條件相同時(shí)，下列圖像正確的是________(填代號(hào))。 (2)汽車尾氣中CO與H2O(g)在一定條件下可以發(fā)生反應(yīng)：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH＜0。 820 ℃時(shí)在甲、乙、丙三個(gè)恒容密閉容器中，起始時(shí)按照下表進(jìn)行投料，達(dá)到平衡狀態(tài)，K＝1.0。

8、 起始物質(zhì)的量 甲 乙 丙 n(H2O)/mol 0.10 0.20 0.20 n(CO)/mol 0.10 0.10 0.20 ①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為________。 ②平衡時(shí)，甲容器中CO的轉(zhuǎn)化率是________。比較下列容器中CO的轉(zhuǎn)化率：乙________甲；丙________甲(填“＞”、“＝”或“＜”)。 ③丙容器中，通過改變溫度，使CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，則溫度________(填“升高”或“降低”)，平衡常數(shù)K________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 解析　(1)4CO(g)＋2NO2(g)===4CO2(g)＋N2(g)　ΔH

9、＜0，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，當(dāng)升高溫度時(shí)，正、逆反應(yīng)速度都增大，甲中正反應(yīng)速率在剛升溫到T2時(shí)沒有增大，故錯(cuò)誤；升高溫度，化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，CO的濃度增大，CO的體積分?jǐn)?shù)增大，故丙不正確。 (2)①甲容器中起始時(shí)n(CO)＝n(H2O)＝0.10 mol，根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算可得到CO的轉(zhuǎn)化率為50%。②乙容器中起始時(shí)n(H2O)＝0.20 mol，相當(dāng)于在甲容器中增大c(H2O)，平衡正向移動(dòng)，n(CO)減少，CO的轉(zhuǎn)化率增大；丙容器中起始時(shí)n(CO2)＝n(H2)＝0.20 mol，相當(dāng)于兩個(gè)甲容器中的量，假設(shè)兩個(gè)甲容器合二為一，反應(yīng)到達(dá)平衡后，縮小體積至一半變成丙容器，對體系加壓，平衡不移動(dòng)，

10、CO的轉(zhuǎn)化率不變化。③丙容器中改變溫度，CO的轉(zhuǎn)化率增大說明平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故需降低溫度；平衡正向移動(dòng)，生成物濃度增大，反應(yīng)物濃度減小，故K增大。 答案　(1)乙　(2)①K＝?、?0%　＞　＝?、劢档汀≡龃? 4．鐵和鋁是兩種重要的金屬，它們的單質(zhì)及化合物有著各自的性質(zhì)。 (1)在一定溫度下，氧化鐵可以與一氧化碳發(fā)生反應(yīng)：Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)。已知該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如下表： 溫度/℃ 1 000 1 150 1 300 平衡常數(shù) 64.0 50.7 42.9 請回答下列問題： ①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式

11、K＝________，ΔH＝________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。 ②在一個(gè)容積為10 L的密閉容器中，1 000 ℃時(shí)加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol，反應(yīng)經(jīng)過10 min后達(dá)到平衡。求該時(shí)間范圍內(nèi)反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(CO2)＝________，CO的平衡轉(zhuǎn)化率為________。 ③欲提高②中CO的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是________。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．減少Fe的量 B．增加Fe2O3的量 C．移出部分CO2 D．提高反應(yīng)溫度 E．減小容器的容積 F．加入合適的催化劑 (2)某些金屬氧化物粉末和Al粉在鎂

12、條的引燃下可以發(fā)生鋁熱反應(yīng)，下列反應(yīng)速率(v)和溫度(T)的關(guān)系示意圖中與鋁熱反應(yīng)最接近的是________。 (3)寫出氫氧化鋁在水中發(fā)生酸式電離的電離方程式：_____________________________________________________________ _______________________________________________________________。 欲使上述體系中Al3＋濃度增加，可加入的物質(zhì)是________。 解析　(1)①書寫平衡常數(shù)的表達(dá)式時(shí)固體不需寫入。由表可知溫度越高，K越小，可知升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移

13、動(dòng)，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH＜0。 ②　　　　　Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g) c(始)(mol·L－1) 0.1 0.1 c(轉(zhuǎn))(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的轉(zhuǎn)化率為60%。 ③該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高平衡逆向移動(dòng)，CO 平衡轉(zhuǎn)化率降低，這是一個(gè)反應(yīng)前后氣

14、體體積不變的反應(yīng)，不能從壓強(qiáng)方面考慮，F(xiàn)e、Fe2O3為固體，也不影響平衡，所以應(yīng)從CO、CO2的濃度方面考慮。(2)鋁熱反應(yīng)在常溫下不反應(yīng)，高溫時(shí)瞬間反應(yīng)。(3)欲使Al3＋濃度增加，根據(jù)Al(OH)3發(fā)生堿式電離的方程式：Al(OH)3Al3＋＋3OH－，使平衡右移，可加入酸性物質(zhì)，如HCl、H2SO4等。 答案　(1)①[CO2]3/[CO]3?。肌、?.006 mol·L－1·min－1　60%?、跜　(2)b　(3)Al(OH)3＋H2OH＋＋[Al(OH)4]－　鹽酸(合理即可) 5．在100 ℃時(shí)，將0.40 mol的二氧化氮?dú)怏w充入2 L真空的密閉容器中，每隔一段時(shí)

15、間就對該容器內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析，得到數(shù)據(jù)如表所示： 時(shí)間(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)在上述條件下，從反應(yīng)開始直至20 s時(shí)，二氧化氮的平均反應(yīng)速率為________mol·L－1·s－1。 (2)n3________n4(填“＞”、“＜”或“＝”)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為________(保留小數(shù)點(diǎn)后一位)。 (3)若在相同情況下，最初向該容器中充入的是四氧化二氮?dú)怏w，要達(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài)，四氧化二氮的起始濃度是

16、________mol·L－1，假設(shè)在80 s時(shí)達(dá)到平衡，請?jiān)趫D中畫出并標(biāo)明該條件下此反應(yīng)中N2O4和NO2的濃度隨時(shí)間變化的曲線。 (4)達(dá)到平衡后，如升高溫度，氣體顏色會(huì)變深，則升高溫度后，反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g)的平衡常數(shù)將________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 (5)達(dá)到平衡后，如向該密閉容器中再充入0.32 mol氦氣，并把容器體積擴(kuò)大為4 L，則平衡將________(填“向左移動(dòng)”、“向右移動(dòng)”或“不移動(dòng)”)，其理由是_________________________________________________________ _______

17、______________________________________________________。 解析　根據(jù)反應(yīng)速率的定義不難解答問題(1)。根據(jù)已知表中的數(shù)據(jù)可知60～80 s反應(yīng)已達(dá)到平衡，故n3＝n4。由方程式2NO2(g)N2O4(g)及平衡常數(shù)公式可計(jì)算出其平衡常數(shù)約為2.8 mol－1·L。因溫度、體積不變，故達(dá)到等效平衡時(shí)需要N2O4的起始物質(zhì)的量為0.20 mol，即濃度為0.10 mol·L－1。由于再充入0.32 mol氦氣時(shí)對平衡無影響，但容器體積擴(kuò)大為4 L時(shí)相當(dāng)于給原平衡減壓，故平衡逆向移動(dòng)。 答案　(1)0.002 5　(2)＝　2.8　(3)0.10　如圖 (4)減小　(5)向左移動(dòng)　氦氣是稀有氣體，不參與反應(yīng)；擴(kuò)大體積的瞬間，c(NO2)和c(N2O4)都降低為原來的一半，使c(N2O4)/c2(NO2)增大，并大于該溫度下的平衡常數(shù)K，平衡會(huì)向左移動(dòng)(或氦氣是惰性氣體，不參與反應(yīng)，擴(kuò)大體積相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，平衡向左移動(dòng))