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2014高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)速遞《速率、平衡圖表類綜合題》

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2014高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)速遞《速率、平衡圖表類綜合題》

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(lái)生產(chǎn)甲醇。一定條件下發(fā)生反響:CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)。(1)如圖表示該反響進(jìn)行過(guò)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,反響達(dá)平衡后,以下措施中能使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)從體系中別離出來(lái)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,參加1 mol CO2和3 mol H2,不同壓力下反響達(dá)平衡時(shí),測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表。壓強(qiáng)(atm)1221020n(CH3OH)(mol)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_ _。解析此題主要考查化學(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),由于反響物的總能量大于生成物的總能量,正反響為放熱反響,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)從體系中別離出來(lái),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,到達(dá)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)正反響壓強(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2化工生產(chǎn)中原料轉(zhuǎn)化與利用非常重要,現(xiàn)有反響:CCl4H2CHCl3HCl,查閱資料可知沸點(diǎn):CCl4為77 ,CHCl3為61.2 。在密閉容器中,該反響到達(dá)平衡后,測(cè)得下表數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)序號(hào)溫度初始CCl4濃度(mol·L1)初始H2濃度(mol·L1)CCl4的平衡轉(zhuǎn)化率1110a211050%3100b(1)在100 時(shí),此反響的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為_;在110 時(shí)的平衡常數(shù)為_。(2)在實(shí)驗(yàn)2中,假設(shè)1小時(shí)后反響到達(dá)平衡,那么H2的平均反響速率為_。在此平衡體系中再參加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由此題所給資料無(wú)法判斷解析此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)及反響溫度可知所有物質(zhì)均為氣態(tài),該反響的平衡常數(shù)表達(dá)式K;由實(shí)驗(yàn)2可知,CCl4的轉(zhuǎn)化率為50%,那么平衡時(shí)c(CCl4)c(H2)c(CHCl3)c(HCl)0.5 mol·L1,那么代入平衡常數(shù)表達(dá)式可得K1。(2)到達(dá)平衡后H2的轉(zhuǎn)化濃度為0.5 mol·L1,那么H2的平均反響速率為0.5 mol/(L·h);由于參加HCl的物質(zhì)的量大于參加的CCl4的物質(zhì)的量,使QK,那么平衡向逆反響方向移動(dòng)。(3)實(shí)驗(yàn)1中,設(shè)CCl4轉(zhuǎn)化濃度為x mol·L1,K,解得x0.48,那么CCl4的轉(zhuǎn)化率×100%60%50%;實(shí)驗(yàn)3中,由于不知道該反響是放熱反響還是吸熱反響,故無(wú)法判斷。答案(1)K1(2)0.5 mol/(L·h)逆反響(3)D3汽車尾氣中含有CO、NO2等有毒氣體,對(duì)汽車加裝尾氣凈化裝置,可使有毒氣體相互反響轉(zhuǎn)化為無(wú)毒氣體。(1)4CO(g)2NO2(g)=4CO2(g)N2(g)H1 200 kJ·mol1對(duì)于該反響,溫度不同(T2T1)、其他條件相同時(shí),以下圖像正確的選項(xiàng)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)生反響:CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)H0。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,到達(dá)平衡狀態(tài),K1.0。起始物質(zhì)的量甲乙丙n(H2O)/moln(CO)/mol該反響的平衡常數(shù)表達(dá)式為_。平衡時(shí),甲容器中CO的轉(zhuǎn)化率是_。比擬以下容器中CO的轉(zhuǎn)化率:乙_甲;丙_甲(填“、“或“)。丙容器中,通過(guò)改變溫度,使CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大,那么溫度_(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)H0,該反響是放熱反響,當(dāng)升高溫度時(shí),正、逆反響速度都增大,甲中正反響速率在剛升溫到T2時(shí)沒(méi)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)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%。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,反響到達(dá)平衡后,縮小體積至一半變成丙容器,對(duì)體系加壓,平衡不移動(dòng),CO的轉(zhuǎn)化率不變化。丙容器中改變溫度,CO的轉(zhuǎn)化率增大說(shuō)明平衡正向移動(dòng),正反響為放熱反響,故需降低溫度;平衡正向移動(dòng),生成物濃度增大,反響物濃度減小,故K增大。答案(1)乙(2)K50%降低增大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)生反響:Fe2O3(s)3CO(g)2Fe(s)3CO2(g)。該反響在不同溫度下的平衡常數(shù)如下表:溫度/1 0001 1501 300平衡常數(shù)請(qǐng)答復(fù)以下問(wèn)題:該反響的平衡常數(shù)表達(dá)式K_,H_0(填“、“或“)。在一個(gè)容積為10 L的密閉容器中,1 000 時(shí)參加Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反響經(jīng)過(guò)10 min后到達(dá)平衡。求該時(shí)間范圍內(nèi)反響的平均反響速率v(CO2)_,CO的平衡轉(zhuǎn)化率為_。欲提高中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移出局部CO2 D提高反響溫度E減小容器的容積 F參加適宜的催化劑(2)某些金屬氧化物粉末和Al粉在鎂條的引燃下可以發(fā)生鋁熱反響,以下反響速率(v)和溫度(T)的關(guān)系示意圖中與鋁熱反響最接近的是_。(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,可參加的物質(zhì)是_。解析(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響方向移動(dòng),所以正反響為放熱反響,H0。Fe2O3(s)3CO(g)2Fe(s)3CO2(g)c(始)(mol·L1) 0.1 c(轉(zhuǎn))(mol·L1) x xc(平)(mol·L1) 0.1x 0.1x由K64.0,解得x0.06,故v(CO2)0.006 mol·L1·min1。CO的轉(zhuǎn)化率為60%。該反響的正反響是放熱反響,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)反響前后氣體體積不變的反響,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)鋁熱反響在常溫下不反響,高溫時(shí)瞬間反響。(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)3Al33OH,使平衡右移,可參加酸性物質(zhì),如HCl、H2SO4等。答案(1)CO23/CO30.006 mol·L1·min160%C(2)b(3)Al(OH)3H2OHAl(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)間就對(duì)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)020406080n(NO2)/moln1n3n4n(N2O4)/moln2(1)在上述條件下,從反響開始直至20 s時(shí),二氧化氮的平均反響速率為_mol·L1·s1。(2)n3_n4(填“、“或“),該反響的平衡常數(shù)為_(保存小數(shù)點(diǎn)后一位)。(3)假設(shè)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,要到達(dá)上述同樣的平衡狀態(tài),四氧化二氮的起始濃度是_mol·L1,假設(shè)在80 s時(shí)到達(dá)平衡,請(qǐng)?jiān)趫D中畫出并標(biāo)明該條件下此反響中N2O4和NO2的濃度隨時(shí)間變化的曲線。(4)到達(dá)平衡后,如升高溫度,氣體顏色會(huì)變深,那么升高溫度后,反響2NO2(g)N2O4(g)的平衡常數(shù)將_(填“增大、“減小或“不變)。(5)到達(dá)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,那么平衡將_(填“向左移動(dòng)、“向右移動(dòng)或“不移動(dòng)),其理由是_ _。解析根據(jù)反響速率的定義不難解答問(wèn)題(1)。根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知6080 s反響已到達(dá)平衡,故n3n4。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 mol1·L。因溫度、體積不變,故到達(dá)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·L1。由于再充入0.32 mol氦氣時(shí)對(duì)平衡無(wú)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,不參與反響;擴(kuò)大體積的瞬間,c(NO2)和c(N2O4)都降低為原來(lái)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,不參與反響,擴(kuò)大體積相當(dāng)于減小壓強(qiáng),平衡向左移動(dòng))

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