（典型总结）四川省2014届高考化学 专题六《速率、平衡图表类综合题》训练提升

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kJmol-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)1221020n(CH3OH)(mol)0.220.300.860.920.96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，达到平衡再压缩，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化工生产中原料转化与利用非常重要，现有反应：CCl4H2CHCl3HCl，查阅资料可知沸点：CCl4为77 ，CHCl3为61.2 。在密闭容器中，该反应达到平衡后，测得下表数据。实验序号温度初始CCl4浓度(molL1)初始H2浓度(molL1)CCl4的平衡转化率11100.81.2a21101.01.050%31001.01.0b(1)在100 时，此反应的化学平衡常数表达式为_；在110 时的平衡常数为_。(2)在实验2中，若1小时后反应达到平衡，则H2的平均反应速率为_。在此平衡体系中再加入0.5 mol CCl4和1.0 mol HCl，平衡将向_方向移动。(3)实验1中，CCl4的转化率a_50%(填“”、“”或“”)。实验3中，b的值_(填字母序号)。A等于50%B大于50%C小于50%D由本题所给资料无法判断解析本题主要考查平衡常数的计算与转化率大小的判断，意在考查考生根据化学平衡常数表达式进行计算的能力。(1)根据题给各物质的沸点及反应温度可知所有物质均为气态，该反应的平衡常数表达式K；由实验2可知，CCl4的转化率为50%，则平衡时c(CCl4)c(H2)c(CHCl3)c(HCl)0.5 molL1，则代入平衡常数表达式可得K1。(2)达到平衡后H2的转化浓度为0.5 molL1，则H2的平均反应速率为0.5 mol/(Lh)；由于加入HCl的物质的量大于加入的CCl4的物质的量，使QK，则平衡向逆反应方向移动。(3)实验1中，设CCl4转化浓度为x molL1，K，解得x0.48，则CCl4的转化率100%60%50%；实验3中，由于不知道该反应是放热反应还是吸热反应，故无法判断。答案(1)K1(2)0.5 mol/(Lh)逆反应(3)D3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)H1 200 kJmol1对于该反应，温度不同(T2T1)、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)H0。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，K1.0。起始物质的量甲乙丙n(H2O)/mol0.100.200.20n(CO)/mol0.100.100.20该反应的平衡常数表达式为_。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“”)。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)H0，该反应是放热反应，当升高温度时，正、逆反应速度都增大，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)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。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)K50%降低增大4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 0001 1501 300平衡常数64.050.742.9请回答下列问题：该反应的平衡常数表达式K_，H_0(填“”、“”或“”)。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_。欲提高中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)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，H0。Fe2O3(s)3CO(g)2Fe(s)3CO2(g)c(始)(molL1) 0.1 0.1c(转)(molL1) x xc(平)(molL1) 0.1x 0.1x由K64.0，解得x0.06，故v(CO2)0.006 molL1min1。CO的转化率为60%。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)3Al33OH，使平衡右移，可加入酸性物质，如HCl、H2SO4等。答案(1)CO23/CO30.006 molL1min160%C(2)b(3)Al(OH)3H2OHAl(OH)4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)020406080n(NO2)/mol0.40n10.26n3n4n(N2O4)/mol0.000.05n20.080.08(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_molL1s1。(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_molL1，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_ _。解析根据反应速率的定义不难解答问题(1)。根据已知表中的数据可知6080 s反应已达到平衡，故n3n4。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 mol1L。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 molL1。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)