资源描述
化学平衡是中学化学重要基础理论之一，是中学化学所涉及的沉淀溶解平衡、 电离平衡、等知识的核心，对很多知识的学习起着指导作用。而化学平衡是高 考的热点，也是重点和难点，化学平衡图像问题是高考化学试题中最常见的一 种题型，是将化学知识（化学基本概念、化学原理）与数学的函数曲线相结合的 一种题型。图像和图表分析能力是高中化学重点考查的能力之一，从近几年的 高考试题看，化学反应速率、化学平衡的图像和图表题属于高频考点，要求学 生能够分析图像、图表，结合化学平衡移动原理答题 化学反应速率与化学平衡图像是高考常考题型，一般考查速率（浓度）一时间 图像、含量（转化率）一时间一温度（压强）图像、恒温线（或恒压线）图像等。试 题讨论自变量 x （如时间、温度、压强等）与函数值 y （如物质的量、浓度、质 量分数、转化率）之间的定量或定性关系，解答化学平衡图像题必须抓住化学 程式及图像的特点，析图的关键在于对“数” 、“形”、“义”、“性”的综合思考， 重点是弄清“四点”（起点、交点、转折点、终点）及各条线段的化学含义，分 析曲线的走向，发现图像隐含的条件，找出解题的突破口 认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒夏特列原理挂钩 紧扣可逆反应的特征，看清正反应方向是吸热还是放热、体积增大还是减小、 不变、有无固体、纯液体物质参加或生成等 看清速率的变化及变化量的大小，在条件与变化之间搭桥 看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势 先拐先平。例如，在转化率一时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时 逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高 定一议二。当图象中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系 当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可 抓断点 能使速率一时间图像的曲线出现不连续的情况，即出现“断点”。 根据“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判考向分析 解题策略 解题方法 解题技巧 抓拐点 同一可逆反应，若反应条件不同，达到平衡所用的时间也可能不同， 反映到图像出现“拐点”的时间也就有差异。根据外界条件对化学 反应速率的影响，即可判断出温度的高低、压强或浓度的大小及是 否使用催化剂 抓趋势 对于速率-温度（或压强）图像，由于随着温度逐渐升高或压强逐渐 增大，反应速率会逐渐增大，因此图像上出现的是平滑的递增曲线 温度或压强的改变对正、逆反应速率的影响是一致的，即要增大都 增大，要减小都减小，反映到图像上，就是 v（正）、v（逆）两条曲线 的走势大致相同 分析外界条件对反应速率的影响时，只能分析达到平衡之后化学反 应速率的变化情况 解题步骤 看特点 分析可逆反应化学方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变 化（正反应是气体分子数增大的反应， 还是气体分子数减小的反应 ）、 反应热（正反应是放热反应，还是吸热反应 ）等 识图象 识别图象类型，横坐标和纵坐标的含义、线和点 （平台、折线、拐点 等）的关系。利用规律“先拐先平，数值大”判断，即曲线先出现拐 点，先达到平衡，其温度、压强越大 想原理 联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条 件等 巧整合 图表与原理整合。逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的 特点、化学反应速率和化学平衡原理 【考点过关】 例 1（ 1）元素铬（Cr）在溶液中主要以 Cr3+（蓝紫色）、Cr（0H）4（绿色）、Cr2O2-（橙红色）、CrO2-（黄 色）等形式存在，Cr（OH） 3为难溶于水的灰蓝色固体， CrO42-和 CaO2-在溶液中可相互转化。室 温下，初始浓度为 1.0 mol UL-1的 NstCrQ 溶液中c（C“&-）随c（H+）的变化如图所示。 _ 用离子方程式表示 NazCrQ 溶液中的转化反应 _ 由图可知，溶液酸性增大， _ CrO2-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 “不变”或“减小”）。 _ 反应 CIO2-+2SO2=2SQ2-+CI-的平衡常数 K表达式为 _ （3）纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物。 一定条件下，向 FeSQ 溶液中滴加碱性 NaBH 溶液，溶液中 BH- （B 元素的化合价为+3）与 卩62+反应生成纳米铁粉、和 B（OH，其离子方程式为。 纳米铁粉与水中 NO-反应的离子方程式为 4Fe+NO- +10H=4Fe2+NH+3HQ 研究发现，若 升高温度，溶液中 CrO42-的平衡转化率减小，则该反应的 H 0（填“大于” “小于”“等于”）。 （2） 在不同温度下, NaCIQ 溶液脱硫、脱硝的反应中， SQ 和 NO 的平衡分压pe如图所示。 同圃鳳同窗=胃fl扃a a dtitdtit制 a訊 13 - -nnnHtt nnnHtt 直一爼逼辰后=|9启肓? EmiilakiiiKlkEEiila EmiilakiiiKlkEEiila W W空fflNnfflNnnnE E 呀岡闕HwHw圧用* KU IS 屋总IB IE IBIS le ElalElal blbl圃 n 凰 （填“增由图pH 偏低将会导致 NO-的去除率下降，其原因是。 相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中 原因是。NO-的速率有较大差异（见图），产生该差异的可能 (4) Bodensteins 研究了下列反应：2HI(g) - : H(g)+I 2(g)。在 716K 时，气体混合物中 碘化氢的物质的量分数 x(HI)与反应时间t的关系如下表： t /min 0 20 40 60 80 120 x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784 x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784 根据上述实验结果，该反应的平衡常数 K 的计算式为： _ 。 2 上述反应中，正反应速率为 v E=k正x(HI)，逆反应速率为 V逆=k逆 x(Ha) x(| 2)，其中k 正、k逆为速率常数，则 k逆为 _ (以K和k正表示)。若k正=0.0027min-1，在t =40min 时， -1 v 正二 _ min 由上述实验数据计算得到 v正x(HI)和vax(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时， 反应重新达到平衡，相应的点分别为 _ (填字母) is 50 反应iH可 I 30me-L lNQ,帕水和 H 50mg L1 NO； 1 SOnig-l-Cuit样 (5)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应： ，工业上 通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气 (原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为 1 : 9)，控制反应温 度 600C，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率 和某催化剂作用下苯乙烯的选择性 (指除了 Ha 以外的产物中苯乙烯的物质的量分数 )示意图如 下: 7 / 0 E / A / / F 匚 1 T J 咆 T d z 0.0 0.4 0-2 D.4 0.6 .0.fi2 s 4 掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实 _ 。 控制反应温度为 600C的理由是 _ 。 解析：(1)随着 H 浓度的增大，CrO2-与溶液中的 廿发生反应，反应转化为 Cr2O72-的离子反应 2- + 2- + 式为：2CrO4 +2H 一- Cr2O +HQ根据化学平衡移动原理，溶液酸性增大， c(H )增大，化 学平衡 2CrO42-+2H+一- Cr2O72-+HO 向正反应方向进行，导致 CrO2-的平衡转化率增大；根据图 像可知，在 A 点时，c(C2O2-) =0.25mol/L，由于开始时 c( CrO2-)=1.0mol/L，根据 Cr 元素守 恒可知 A点的溶液中 CrO2-的浓度c( CrO42-)=0.5mol /L ; H+浓度为 1.0 x 10-7mol/L ;此时该转化 反应的平衡常数为 2 的平衡转化率减小， 说明升高温度，化学平衡逆向移动， 导致溶液中 CrO-的平衡转化率减小, 根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，逆反应方向是吸热反应，所 以该反应的正反应是放热反应，故该反应的 Hv 0。(2)在不同温度下，NaCIQ 溶液脱硫、 脱硝的反应中，SQ 和 NO 勺平衡分压pe如图所示。由图分析可知，反应温度升高， SQ 和 NO 的平衡分压负对数减小，这说明反应向逆反应方向进行，因此脱硫、脱硝反应的平衡常数均 减小。根据反应的方程式CIO2-+2SO2-=2SO2-+CI -可知平衡常数K表达式为 -C(c门巴门巴SO4?。( 3)一定条件下，向 c(ClOUc2(SO32T BH4- (B 元素的化合价为+3)与 Fe2应生成纳米铁粉、 H 和 BQH,根据电子守恒、电荷守 2 c2(CrO42J c2(H ) 0.25 0.52 (1.0 10J)2 -1.0 1014; 由于升高温度，溶液中 CrC42- FeS O 溶液中滴加碱性 NaBH 溶液，溶液中 1O0 温度 8 ., 2+ 一 恒及原子守恒，可得反应的离子方程式为 2Fe +BH +4OH =2Fe+B(OH)4 +2Hd :纳米铁 粉与水中 NO-反应的离子方程式为 4Fe+ NO+1OF+=4Fe2+NH+3HO,若 pH 偏低，则溶液的酸 + 2+ 性增强，会发生反应： Fe+2H=Fe +H?f ；导致 NO-的去除率下降；根据图像可知，相同 条件下，纳米铁粉去除不同水样中 NO-的速率有较大差异，可能是由于 Cu 或 Cu+催化纳米铁 粉去除 NO一的反应(或形成的 Fe Cu 原电池增大纳米铁粉去除 NO一的反应速率)。(4)问 中的反应是比较特殊的，反应前后气体体积相等，不同的起始态很容易达到等效的平衡状态。 716K 时，取第一行数据计算： 2HI (g) H2 ( g) +12 (g) n (始)(取 1mol) 1 0 0 n ( 0.216 ) (0.108 ) (0.108 ) n (平) 0.784 (0.108 ) (0.108 ) 化学平衡常数为K = C(H；) )c(l2)= 0.108 02108。问的要点是：平衡状态下，v 正= v逆， c (HI ) 0.784 故有：k 正 x (HI) = k 逆 X(H2)- x(l 2)，变形：k 正/ k 逆= x (H2) - x(l 2) / x (HI)=K，故 有：k逆=k正/K问看似很难，其实注意到升温的两个效应(加快化学反应速率、使平衡移 动)即可突破：先看图像右半区的正反应，速率加快，坐标点会上移；平衡(题中已知正反 应吸热)向右移动，坐标点会左移。综前所述，找出 A 点。同理可找出 E 点。(5)常压下 掺混水蒸气起稀释作用，相当于起减压的效果，而该反应正方向气体分子数增加，减压可使 平衡正向移动，乙苯的平衡转化率增大。从图像上看出， 600C时，乙苯的转化率和苯乙烯 的选择性均较高；温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降。高温还可能 使催化剂失活，且能耗大，综合考虑，应控制温度为 600 Co 答案：(1) 2CrO42-+2H+一: Cr2O72-+HO;增大；1.0 X 10 14 ；小于(2)减小； K= acis。? ? (3) 2Fe2+BHT +4OH =2Fe+ B(OH” +2H f 纳米铁粉与 反应生成 H2Cu G(CIO(SO) 或 Cu2+催化纳米铁粉去除 NO的反应(或形成的 Fe Cu 原电池增大纳米铁粉去除 NO的反应 速率)(4) K = 0.108 ；108 : k 逆=k 正/K ； 1.95 X 103 : A、E (5)正反应方向 0.784 气体分子数增加，加入水蒸气起稀释，相当于起减压的效果 600 C时，乙苯的转化率和苯乙 烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降。高温还可 能使催化剂失活，且能耗大 一 1 例 2 (1)乙烯气相直接水合反应 C2H4 (g) + HO(g) = CH5OH(g)的 H= 45.5KJ - mol 。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 n(H2O) ： n(C2f)=1 : 1) 列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中 A 点的平衡常数 K=(用平衡分压代替平衡浓度计算， 分压=总压X物质的量分数 ) 图中压强 Pi、P2、F3、P4的大小顺序为：，理由是：。 气相直接水合法党采用的工艺条件为：磷酸 /硅藻土为催化剂，反应温度 290 C,压强 6. 9MFa n(H2O) ： n(C2H)=0 . 6 : 1。乙烯的转化率为 5%。若要进一步提高乙烯的转化率， 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： 、。 (2)在容积为 1.00L 的容器中，通入一定量的 20,发生反应 20(g)2NO(g)，随温度升 高，混合气体的颜色变深。 反应的厶 H3 (填“大于”或“小于”)；100C时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所 -1 -1 _ 示。在 060s 时段，反应速率 V(N2O)为 mol?_ ?;反应的平衡常数 Ki为。 100 C时达到平衡后，改变反应温度为 T, C(N2O)以 0.0020 mol H-1?s-1的平均速率降低，经 10s 又达到平衡。a： T 100C(填“大于”或“小于”)，判断理由是。b:列式计算温度 T 时 反应的平衡2O 常数 K2。 温度 T 时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半， 平衡向(填“正反应”或“逆反应”) 方向移动，判断理由是。 (3)反应 AX3(g) + %(g) =AX5(g)在容积为 10 L 的密闭容器中进行。起始时 AX3和夫均为 0. 2 mol。反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。 列式计算实验 a 从反应开始至达到平衡时的反应速率 v(AX 5) =o 图中 3 组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率 V(AX5)由大到小的次序为(填实验序 号);与实验 a 相比，其他两组改变的实验条件及判断依据是： b、Co 用 po表示开始时总压强，p 表示平衡时总压强， a表示 AX 的平衡转化率，则 a的表达式 为；实验 a 和 C 的平衡转化率：a a为、a C为。 (4 )将一定量的 CO(g)和 CH(g)通入一恒容密闭容器中发生反 应:CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2Ha(g)。其他条件相同，在不同催化剂(I、n )作用下反应相同时 或“ =”)c 点 CO 含量高于b点的原因是 _ 为了探究反应 CO(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)的反应速率与浓度的关系，起始时向恒容密 闭容器中通入 CH 与 CO,使其物质的量浓度均为 1.0 mol L-1。平衡时，根据相关数据绘制出两 间后，体系中 CO 含量随反应温度的变化如下图所示。 则与曲线v正-C(CH4)相对应的是上图中曲线 _(填“甲”或“乙”);该反应达到平衡后 ，某 一时刻降低温度，反应重新达到平衡 ，平衡常数减小，则此时曲线甲对应的平衡点可能为条反应速率-浓度关系曲线：v正-C(CH4)和 v逆-c(CO)。 -2.0 1 L6 J 1.2 0.2 0.4 0.6 0.8 10 U II I 3吐 E (填字母,下同),曲线乙对应的平衡点可能为 (5 ) CO 和 H 充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应： CO(g)+3H2(g) CHOH(g)+fO(g)。测得 CHOH 的物质的量随时间的变化如右图。 或“ ”) 一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中 ，按如下方式加入反应物 ，一段时间后达 到平衡。 容器 甲 乙 反应物投入量 1 mol CO 2、3 mol H 2 a mol CO、b mol H2、c mol CHOH(g)、c mol H?O(g) 若甲中平衡后气体的压强为开始的 0.8 倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等 ，且 起始时维持化学反应向逆反应方向进行 ，则c的取值范围为 _ o 一定温度下，此反应在恒容密闭容器中进行 ，能判断该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. H 2的体积分数不变 c. c(H2)=3 c(CHOH) d.容器中密度不变 e. 2 个 C O 键断裂的同时有 3 个 C H 键形成 解析：(1)乙烯水合制乙醇反应在图中 A 点的平衡常数 K - - (MPa)-1; 在相同的温度下由于乙烯是平衡转化率是 P1 P2 P3 P4；由方程式 CzH (g) + H2O(g)= C2H5OH(g)可知该反应的正反应是气体体积减小的反应，所以增大压强，平衡正向移动，乙烯 的转化率提高，因此压强关系是： P1 P2 P3”、 “=” Ki (填字母,下同),曲线乙对应的平衡点可能为 平衡向吸热反应方向移动” 知，该反应正反应方向为吸热反应， H 大于 0。根据题给图像知， 0 60s 时段，N2O4的物质的量浓度由 0.100 mol L 降低为 0.040 mol L ，物质的量浓 度变化为 0.060 mol L 1，根据公式 v= c/ t 计算，v (N 2O)= 0.060 mol L 1/60s=0.001 1 1 1 mol L s ;分析题给图像知，二氧化氮的平衡浓度为 0.120 mol L ，四氧化二氮的平 衡浓度为 0.040 mol L-1,结合反应 N2Q(g)2NQ(g)知，K= NQ 2/N 2Q= (0.120mol L 1) 2/0.040mol L 1=0.36 mol L 1。 a：根据题意知， 改变反应温度为 T 后， c(N2O4)以 0.0020 mol?_-1/S-1的平均速率降低，即反应 NbO4(g) 2NO(g)平衡向正反应方向移动，又该反应正反 应为吸热反应，故改变的条件为升高温度， T 大于 100C，答案为：大于；反应正方向吸热， 反应向吸热方向进行，故温度升高； b:根据题意知，平衡时，c (NQ) =0.120 mol L 1+0.002 一 1 1 1 1 mol L s X 10sX 2=0.160mol L , c ( N2Q4 ) =0.040 mol L 0.002 1 1 1 2 1 mol L s X 10s=0.02 mol L , Kz= NQ /N 204= ( 0.160mol L ) 2/0.020mol L 1=1.3mol L 1。根据题意知，反应达平衡后，将反应容器的体积减小一半， 即增大压强，根据压强对化学平衡的影响规律： “当其他条件不变时，增大压强，平衡向气体 物质系数减小的方向移动”知，反应 N2O4(g)2NQ2(g)的平衡向逆反应方向移动，答案为：逆反 应对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动。 (3) 开始时n。= 0 . 4 mol，总压强 为160 kPa，平衡时总压强为120 kPa，则n为： : 则(0 . 20-x) + (0 . 20-x) + x = 0.30, ufAXJ =丿岬,=L7川地卍血 x = 0. 10, 血说饷 。从图中观察平衡的时间 (t bV tc V ta)，判断反应速 率的快慢为 bca; b 组的反应速率加快，但平衡点没有改变说明是加人了催化剂； c 组的 反应速率加快，但平衡点向逆反应方向移动 (或反应容器的容积和起始物质的量未改变，但起 始总压强增大)说明是温度升高。用三段式分析得 P0 0-4mo，化简得 a = 2(1 P (0.4 -0.2a)mol p);将图中 p。、P 的数据代入上述计算式得 a a= 2(1 -P )=2(1 120 ) = 50% a c= 2(1 P0 P0 160 P) = 2(1 40 ) = 40% (4)a, b两点温度相同，平衡常数相等。起始时投入 CH 和 CQ, P。 175 随着反应的进行，v正(CH4)递减,v逆(CQ)递增(从零开始),所以曲线甲表示v逆-c(CQ),曲线乙表 示v正-c(CHk);温度降低,反应速率减小，新平衡的平衡常数减小，则平衡逆向移动,CH4的浓度变 大(B点),CQ 的浓度变小(E点)。(5)从曲线可知H的温度高，升高温度,CH3Q H 的物质的量 减少，平衡逆向移动，升高 温度向吸热反应方向移动 ，故正反应是放热反应， HKn。三段式计算 CO(g)+3H 2(g) CH0H(g)+H20(g) 起始量/mol: 1 以c的最大值是 1、最小值是 0.4,则C的取值范围为 0.4C 1。该反应是气体体积减小的 反应，压强不变可说明达到平衡状态 ，故 a 正确;达到平衡时，各组分的浓度保持不变，故 b 正 确、c 错误;该反应反应物和生成物全是气体 ,反应前后质量不变，反应在恒容容器中进行，气体 体积不变，则反应前后气体的密度恒定 ，故 d 错误;断裂 C O 键和形成 C-H 键均表示正反应， 故 e 错误。 答案：(1)K=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 转化量/ mol: x 3x x 平衡量 /mol: 1 -x 3 -3x 1-x+3-3x+x+x=4X 0.8,则 x=0.4 mol,即甲容器中平衡后，甲醇的物质的量为 0.4 mol,要使平 衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等 ,起始时维持化学反应向逆反应方向进行 ，所 转化率提高将产物乙醇液化转移去，增加 n(H2O):n(C 2H4)的比(2)大于 0.001 0.36 mol L 1a：大于；反应正方向吸热，反应向吸热方向进行， 故温度升高 b：平衡时, c (NO) 1 1 1 1 =0.120 mol L +0.002 mol L s X 10sX 2=0.160mol L , c ( N2C4 ) =0.040 一 1 1 1 1 1 mol L 0.002 mol L s X 10s=0.02 mol L , K2= (0.160mol L ) 2/0.020mo l L - 1=1.3mol L -1逆反应对气体分子数增大的反应， 增大压强平衡向逆反应方向 移动(3)一0.10mo 一=1.7沢10，口01 1 min*bcab、加人催化剂。反应速率加快, 10L 汇60min 但平衡点没有改变 c、温度升高。反应速率加快，但平衡点向逆反应方向移动 (或反应容器的 容积和起始物质的量未改变，但起始总压强增大 )a = 2(1P ) 50% 40% P0 (4)= c 点与 b 点反应均未达到平衡，但c点温度高于b点,反应速率更快，相同时间内生成 CO 的量更多，所以 c点 CO 的含量更高 乙 E B( 5)0.4”、“”、“KN B. 其他条件不变，若不使用催化剂，则 250 C时 CO 的平衡转化率可能位于点 M C. 图中M点时，乙烯的体积分数为 7.7% D. 当压强或一不变时均可证明化学反应已达到平衡状态 70 60 50 40 30 C6 平衛 转化审 册化效审 100 ISO 200 250 300 350 組度 5. 磷石膏（主要成分是 CaSQ 2H2O）是磷酸及磷肥类工业在生产过程中产生的一种废渣，我国 每年排放的磷石膏大约 2000 万吨以上，开发利用磷石膏，保护资源和环境，符合持续发展的 观念。如图所示为对磷石膏进行综合利用的路径之一。过程n用合适的还原剂可以将 原，所得 SQ2可用于工业生产硫酸。 （1）CC 作还原剂，改变反应温度可得到不同的产物。不同温度下所得固体成分的物质的量如 图所示。在低于 800 C时还原产物为；1200 C时主要发生的反应的化学方程式为。 （2）高硫煤作还原剂，焙烧 2.5 小时，测不同温度下硫酸钙的转化率，如图所示。 CaCl2的作 6. 以 CQ 与 H2为原料还可合成液体燃料甲醇 （CHQH） ,其反应的化学方程为：CQ2（g） + 3H2（g） 一-CH3QH(g) + HbQ(g) Hv 0。现将 1 mol CQ 2和 3 mol H 2充入容积为 2 L 的密闭容器中 发生上述反应，下列说法正确的是。CaSQ 还 CaS04 2H;0 SO2 - H：SO4 (NH4)；SO4 焙烧温度厂 C A. 若保持恒温，当容器中n (CH 3OH): n(NO)为 1:1 时，该反应已达平衡状态 B. 若保持恒温，当容器内气体压强恒定时，该反应已达平衡状态 C. 若其他条件不变，实验结果如图所示 (Ti、T2均大于 300C )，则平衡常数：K(Ti) v K( T2)D. 保持温度不变，当反应已达平衡时，若向容器中再充入 1 mol CO2和 3 mol H 2,当达到新平衡 时，n(CH3OH): n(H2)将升高 7. 中国政府承诺，到 2020 年，单位 GDPT 氧化碳排放比 2005 年下降 40%- 50% (1) CO 可转化成有机物实现碳循环。在体积为 1 L 的密闭容器中，充入 1 mol CO 和 3 mol H2, 一定条件下反应：CO2(g) + 3f(g) - CHOH(g) + HO(g) H=-49.0 kJ mol “，测得 CO 和 CHOH(g)浓度随时间变化如图所示。从 3 min 到 9 min , v(H2)= _ mol-L -1 min一1。 B. 混合气体的密度不随时间的变化而变化 C. 单位时间内消耗 3 mol H 2，同时生成 1 mol H 2O D. CQ 的体积分数在混合气体中保持不变 为了加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量减少，其他条件不变时，可采取的措施 有 _ (填编号)。 A.升高温度 B. 缩小容器体积 C. 再充入 CO 气体 D. 使用合适的催化 剂 甲醇的物质的里m 8. CO2为碳源制取低碳有机物成为国际研究焦点，下面为 CO 加氢制取乙醇的反应：2CO(g) + 6f(g) CHCHOH(g) + 3fO(g) H= QkJ/mol ( Q0)。在密闭容器中，按 CO 与 Ha 的物 质的量之比为 1 ：3进行投料，在 5 MPa 下测得不同温度下平衡体系中各种物质的体积分数 (y%) 如图所示。完成下列填空： 400 500 600 700 800 J7K p=5MP乩 投料 n(H2)/?i(COJ=3 图中曲线 a 表示的是 _ 的体积分数。 图中曲线 a 和 c 的交点 R 对应物质的体积分数 yR= _ % 一 1 9. (1) 4CO(g) + 2NO(g) 4CO(g) + 2(g) H=- 1 200 kJ mol ，对于该反应，温度 不同(T2 TJ、其他条件相同时，下列图像正确的是 _ (填代号)。 汽车尾气中 CO 与 HzO(g)在一定条件下可以发生反应： CO(g) + HO(g) C(3(g) + H2(g) H 0。820 C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 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”)。 10. ( 1 )在一容积可变的密闭容器中，1 mol CO 与 2 mol 发生反应：CO(g) + 2f(g) 一他化剂、CHOH(g) H”、“”、“= _ (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压X物质 的量分数)。 (2)利用合成气(主要成分为 CO CO 和 H2)合成甲醇，发生的主要反应如下： 催化剂 I: CO(g) + 2Ha(g) CHsOH(g) H 催化剂 n： CO(g) + H(g) - CO(g) + H2O(g) H2 催化剂 川：CO(g) + 3H2(g) =: CHsOH(g) + H2O(g) f 上述反应对应的平衡常数分别为 Ki、&、K3,它们随温度变化的曲线如下图所示。 H（填“ ” 答案与解析 1. 解析：根据平衡常数与温度的关系式可知 ，温度升高，K减小,平衡逆向移动，正反应放热。 据图 2 可知,温度大于 550 K 时,N2含量减小,NO 含量增大，则 700 K 时发生副反应生成 NO, 或“=”)，理由是 化学方程式为 4NH+5Q 4NO+6HQ 咚 ，帰化捌一 答案： 4NH3+4NO+O 4N2+6HO 放热 4NH+5O 4NO+6HO 2. 解析：CQ+ 3H2 CHOH + H2O-1 起始/mol: 转化/mol: 平衡/mol: v(CQ)= - =0.125 mol L/Smin -1 卄曲訥駅咸嗣筋 min K= - =0.5再充入 1 mol CO 2和 3 cCQi) “R;xi3 11 1 mol H2O(g),此时容器中 c(CQ)=2.5 mol L c(H2)=1 mol 、c(CH3OH)=1 mol L、 -1 ZCHe用 1X2.5 一 c(H2O)=2.5 mol L , QC= = =1K则反应逆向进行，即v正 2 2 p CO 0.93 a =p CO = 0.07 a 宀 124 a。 答案：(1)25.0% (2)12.4 a 7. 解析： V(H2)= 3v(CO2)=3 X 0.25 -6mol L min =0.125mol L min 。反应中 CQ 与 CHOH 的物质的量浓度之比为 1 : 1 与平衡状态没有关系， A 不符合题意；气体的质量和体 积始终一定，混合气体的密度也始终一定，气体密度不随时间的变化而变化，不能说明反应 已经达到平衡状态，B不符合题意；反应中始终是单位时间内消耗 3 mol H 2,同时生成 1 mol HO,与反应是否建立平衡状态没关系， C 不符合题意；CO 的体积分数随着反应的进行而变化， 当保持不变时说明反应达到平衡状态， D 符合题意。升高温度，平衡向左移动，气体物质的 量增多，A 不符合题意；缩小容器体积，平衡向右移动，气体物质的量减少， B 符合题意；再 充入 CO 气体，会使气体物质的量增大， C 不符合题意；使用合适的催化剂，平衡不移动，气 体物质的量不变，D 不符合题意。 答案：0.125 D B 8. 解析：由 CO 加氢制取乙醇的反应可知 H 和 HO 的系数大，反应中含量变化大， H2增多，HO 减少，故曲线 a 表示的是 HO 的体积分数。图中曲线 a 和 c 的交点 R 对应的物质是 HOf, 此时二者含量相等，则利用三段式进行计算，设生成 CHCHO H 的物质的量为X,则 2CO+ 6H2O CHCHO 出 3H2 初始(mol) 1 3 0 0 变化(mol) 2 x 6 xx 3 x 平衡(mol) 1 2x 3 6xx3x 1 3x 3x 所以 3 6x = 3x x = 3 进一步算出 H2 的体积分数为 1 _ 2%+ 3_ 6x+ x+ 3x X 100%= 4 _ 4x X 100%= 37.5%。 答案：H 20(g) 37.5 9解析；+ 序 0 该反应是放熱反应，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至坊时没有壇天,故错误；升高温度，化学平衡逆向移动，CO 的浓度增大，co 的依积分数増大故丙不正砾 甲容器中起始时 J1(COJ=MILO)=O. 10 mol,根据平 衡常数计算可得到 C0 的转化率为 5。粧乙容器中起始时 zr(ILO) =0. 20 毗 1,相当于在甲容器中増大 c(HX , 平衡正问移动，R(CCO；咸少C0 的$专化率增大$丙容器中起始时办(8) =*3)=040 讯孔相当于两个甲 容器中的量，假设两个甲容器合二为一反应到达平衡后维射本积至一半变成丙容器，相当于对体系加 压平衡不移动，C0 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的浓度増大，反应物的浓度减小，故用増大。 c (CQ) c (HO 答案： 乙 (2)K(- - 50% =降低 增大 c (CO c (H2C) 10 解析：(1 )观察图像知，当温度为 T2时，a 点的压强小于 b 点，则反应速率：v(a) 0,根据盖斯定律，反应1+反应n=反应叭 则 H+ A f = H,所以 Hv A H。 答案：(1) CO(g) + 2f(g) CH3OH(g)是放热反应，温度升高，平衡逆向移动， CO 的平衡转化率减小， 故TE bc 1.6 x 10 (kPa 厂2(2)0,根据盖斯定律又得 A H=A H+ A H2，所以A HA f p (CHOH 2 p (CO p (H2) 0.5 4 x 0.5 x 10 kPa 05 4 1 4 =1.6 x 10 x 0.5 x 104 kPa ) x( 2x 0.5 x 104 kPa ) 2 7(kPa) 一2。
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