高考化學（第01期）大題狂練系列 專題31 化學平衡常數(shù)及化學平衡相關計算（含解析）1

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專題31 化學平衡常數(shù)及化學平衡相關計算 （滿分60分 時間30分鐘） 姓名： 班級： 得分： 1．I．工業(yè)上利用H2和CO2合成二甲醚的反應如下：6H2(g)＋2CO2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH＜0 溫度升高，該化學平衡移動后到達新的平衡，CH3OCH3的產率將________(填“變大”、“變小”或“不變”，下同)，混合氣體的平均相對分子質量將________； Ⅱ．某科研小組欲研究在其他條件不變的情況下，改變起始氧氣的物質的量對合成新型硝化劑反應 4NO2(g)＋O2(g) 2N2O5(g) ΔH＜0的影響。 （1）圖像中T1和T2的關系是T1________T2(填“＞”、“＜”或“＝”)； （2）比較a、b、c三點所處的平衡狀態(tài)中，反應物NO2的轉化率最大的是________（填字母）； （3）若起始時NO2是4mol，容器體積為1 L，n＝1 mol，NO2的轉化率為50%，則此條件下(T2)，反應的平衡常數(shù)為_________________。 【答案】Ⅰ.變小 變小 Ⅱ.（1）＞ （2）c （3）0.125 L3/mol3 考點：考查外界條件對反應速率和平衡狀態(tài)的影響及平衡常數(shù)計算等 2．合成氨工業(yè)對化學工業(yè)和國防工業(yè)具有重要意義，對農業(yè)生產起著重要作用。 （1）已知：N2（g）＋O2(g)＝2NO(g) △H1 H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O（1） △H2 4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O（1） △H3 N2(g)+3H2(g)?2NH3(g) △H4<0 則△H4＝ （用含△H1、△H2、△H3的代數(shù)式表示）。 （2）在其他條件相同時，分別測定合成氨反應中N2的平衡轉化率隨壓強變化的曲線如下圖A、B所示，其中正確的是 （填“A”或“B”），其判斷理由是 。 （3）在體積為2L的密閉容器中按物質的量1:3的比例充入N2、H2，進行下列四組合成氨實驗： 組別 溫度 N2起始量/mol N2的物質的量/mol 5(s) 10(s) 15(s) 20(s) 25(s) 30(s) 35(s) Ⅰ T1 0.1 0.094 0.089 0.085 0.0825 0.081 0.080 0.080 Ⅱ T2 0.1 0.090 0.085 0.082 0.080 0.080 0.080 0.080 Ⅲ T3 0.2 0.179 0.165 0.153 0.146 x x x Ⅳ T4 0.2 0.173 0.161 0.155 0.150 0.150 0.150 0.150 ①實驗Ⅰ前10秒的平均速率v（NH3）＝ molL-1s-1,T1溫度下合成氨反應的平衡常數(shù)K＝ （列出計算式）。 ②與實驗Ⅰ相比，實驗Ⅱ改變了一個條件，該條件可能是 。 ③與實驗I相比，實驗Ⅲ中N2的平衡轉化率 （填“增大”、“減小”或“不變”），平衡常數(shù)K （填“增大”、“減小”或“不變”）。 ④實驗Ⅲ與實驗Ⅳ的反應條件溫度不同，則T1 （填“大于”、“小于”或“等于”）T2，原因是 。 【答案】（1）△H1+3△H2－1/2△H3 （2）B；合成氨反應為氣體分子數(shù)減小的反應，增大壓強，平衡正移，反應物的轉化率增大 （3）①0.0011 (molL-1)-2答出5.79 (molL-1)-2也可] ②加催化劑 ③增大 不變 ④小于 T2時的平衡常數(shù)小于T1時的平衡常數(shù)且正反應放熱（或Ⅳ中前10s的平均反應速率比Ⅲ大，N2的平衡轉化率比Ⅲ小） 考點：考查蓋斯定律、反應速率、平衡常數(shù)計算及外界條件對平衡狀態(tài)的影響 3．NO2氣體對環(huán)境有危害，應特別注意對地表水、土壤、大氣和飲用水的污染。在一定溫度時，將0. 80 mol的NO2氣體充入4 L真空的密閉容器中，每隔一段時間就對該容器內的物質進行分析，得到數(shù)據(jù)如下表所示： 時間(s) 0 20 40 60 80 n(NO2)/mol 0.80 n1 0.52 n3 n4 n(N2O4)/mol 0.00 0.10 n2 0.16 0.16 （1）在上述條件下，反應從20 s至40 s這一時間段內，NO2的平均反應速率為 molL-1s-1。 （2）n3________n4(填“＞”、“＜”或“＝”)，該反應的平衡常數(shù)為 (保留小數(shù)點后一位)。 （3）達到平衡后，如向該密閉容器中再充入0.64 mol氦氣，并把容器體積擴大為8 L，則平衡將______(選填“向正反應方向移動”、 “向逆反應方向移動”或“不移動”)，其理由是 。 （4）若在相同情況下，最初向該容器中充入的是N2O4氣體，要達到上述同樣的平衡狀態(tài)，起始充入N2O4的物質的量是 mol，假設在80 s時達到平衡，請在圖中畫出并標明該條件下此反應中N2O4和NO2的濃度隨時間變化的曲線。 （5）取五等份NO2，分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，反應相同時間后，分別測定體系中NO2的百分量(NO2%)，并作出其隨反應溫度(T)變化的關系圖。下列示意圖中，可能與實驗結果相符的是 。 【答案】（1）0.001；（2） ＝；2.8 （3） 向逆反應方向移動；氦氣是稀有氣體，不參與反應；擴大體積的瞬間，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，平衡會向左移動(或氦氣是惰性氣體，不參與反應，擴大體積相當于減小壓強，平衡向左移動) （4）0.40； （5）BD 考點：考查了化學反應速率和化學平衡的影響因素以及計算的相關知識。 4．2013年霧霾天氣多次肆虐我國中東部地區(qū)。其中，汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一。 （1）CO2是大氣中含量最高的一種溫室氣體，控制和治理CO2是解決溫室效應的有效途徑。目前，由CO2來合成二甲醚已取得了較大的進展，其化學反應是： 2CO2（g） + 6H2（g）CH3OCH3（g） + 3H2O（g） △H＞0。 ①寫出該反應的平衡常數(shù)表達式 。 ②判斷該反應在一定條件下，體積恒定的密閉容器中是否達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是 。 A．容器中密度不變 B．單位時間內消耗2molCO2，同時消耗1mol二甲醚 C．v(CO2)︰v(H2)=1︰3 D．容器內壓強保持不變 （2）汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO(g) + 2CO (g)2CO2 (g) + N2 (g)。在密閉容器中發(fā)生該反應時，c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時間(t)的變化曲線，如圖所示。據(jù)此判斷： ① 該反應的ΔH 0（選填“＞”、“＜”）。 ②當固體催化劑的質量一定時，增大其表面積可提高化學反應速率。若催化劑的表面積S1＞S2，在圖中畫出c(CO2)在T2、S2條件下達到平衡過程中的變化曲線。 （3）已知：CO（g） + 2H2（g）CH3OH（g）△H = ﹣a kJ?mol-1。 ①經測定不同溫度下該反應的平衡常數(shù)如下： 溫度（℃） 250 300 350 K 2.041 0.270 0.012 若某時刻、250℃測得該反應的反應物與生成物的濃度為c(CO)=0.4 molL－1、c(H2)=0.4 molL－1、c(CH3OH)= 0.8 molL－1, 則此時v正 v逆（填“＞”、“＜”或“=”）。 ②某溫度下，在體積固定的2L的密閉容器中將1 mol CO和2 mol H2混合，測得不同時刻的反應前后壓強關系如下： 時間（min） 5 10 15 20 25 30 壓強比(P后/P前) 0.98 0.90 0.80 0.70 0.70 0.70 則前15分鐘，用氫氣表示的平均化學反應速率為 ，達到平衡時CO的轉化率為 。 【答案】（1） BD （2）＜ （3）＜ 0.02mol/(L min) 45﹪ 【解析】 （2）①催化劑不能改變平衡狀態(tài)，溫度高到達平衡的時間少，則T1＞T2。溫度高CO2的平衡濃度減小，這說明升高溫度平衡向逆反應方向進行，所以正方應是放熱反應，即△H＜0。 ②催化劑的表面積S1＞S2，在T1、S2條件下達到平衡所用的時間比T1、S1要長，但溫度相同最后的狀態(tài)與T1、S1相同，故圖像為：。 (3）①在250℃，化學平衡常數(shù)是2.041；而在此時，Qc= c(CH3OH)/ (c(CO)? c2(H2))=0.8 mol/L0.4 mol/L(0.4 mol/L)2]=12.5＞2.041,說明反應逆向進行，即v正＜v逆；②在體積恒定的密閉容器內進行的反應，氣體的壓強之比等于氣體的物質的量的比。由于平衡時的壓強是開始的0.70倍，則反應減小的物質的量是3mol0.30=0.90mol。根據(jù)方程式CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)可知每有1mol的CO發(fā)生反應，反應后氣體的物質的量會減少2mol，現(xiàn)在氣體的物質的量減小0.90mol，所以反應的CO的物質的量是0.90mol2=0.45mol，因此CO的轉化率是(0.45mol1mol) 100%＝45%。 【考點定位】本題主要是考查化學反應速率的計算、化學圖像的分析、化學平衡狀態(tài)判斷等 【名師點晴】該題考查的知識點較多，綜合性較強，難點是平衡狀態(tài)判斷以及外界條件對平衡狀態(tài)的影響分析。可逆反應達到平衡狀態(tài)有兩個核心的判斷依據(jù)：①正反應速率和逆反應速率相等。②反應混合物中各組成成分的百分含量保持不變。只要抓住這兩個特征就可確定反應是否達到平衡狀態(tài)，對于隨反應的發(fā)生而發(fā)生變化的物理量如果不變了，即說明可逆反應達到了平衡狀態(tài)。判斷化學反應是否達到平衡狀態(tài)，關鍵是看給定的條件能否推出參與反應的任一物質的物質的量不再發(fā)生變化。