专题22 平衡图像专练教师版备战高考化学二轮主观题必刷题集.docx

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专题22平衡图像专练教师版备战高考化学二轮主观题必刷题集

专题22平衡图像专练

1．二甲醚（CH3OCH3）重整制取H2，具有无毒、无刺激性等优点。

回答下列问题：

（1）CH3OCH3和O2发生反应I：

CH3OCH3（g）+1/2O2（g）=2CO（g）+3H2（g）△H

已知：

CH3OCH3（g）

CO（g）+H2（g）+CH4（g）△H1

CH4（g）+3/2O2（g）=CO（g）+2H2O（g）△H2

H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）△H3

①保持温度和压强不变，分别按不同进料比通入CH3OCH3和O2，发生反应I。

测得平衡时H2的体积百分含量与进料气中n（O2）/n（CH3OCH3）的关系如图所示。

当n（O2）/n（CH3OCH3）＞0.6时，H2的体积百分含量快速降低，其主要原因是____（填标号）。

A．过量的O2起稀释作用

B．过量的O2与H2发生副反应生成H2O

C．n（O2）/n（CH3OCH3）＞0.6平衡向逆反应方向移动

（2）T℃时，在恒容密闭容器中通入CH3OCH3，发生反应II：

CH3OCH3（g）

CO（g）+H2（g）+CH4（g），测得容器内初始压强为41.6kPa，反应过程中反应速率v（CH3OCH3）时间t与CH3OCH3分压P（CH3OCH3）的关系如图所示。

①t=400s时，CH3OCH3的转化率为____（保留2位有效数字）；反应速率满足v（CH3OCH3）=kPn（CH3OCH3）,k=_____s-1；400s时v（CH3OCH3）=_____kPa．s-1。

【答案】B16%4.4

10-41.65

10-2

【解析】

（1）①反应I：

CH3OCH3（g）+1/2O2（g）

2CO（g）+3H2（g），由信息可知，过量的O2与H2发生副反应生成H2O，使H2的体积百分含量快速降低，A、C选项不能说明H2的体积百分含量快速降低，故选B；

故答案为：

B；

（2）①设起始时CH3OCH3的物质的量为n，则

CH3OCH3（g）

CO（g）+H2（g）+CH4（g），

起始量（mol）n000

转化量（mol）n

n

n

n

400s时（mol）n-n

n

n

n

总物质的量：

n+2n

根据等温等容条件下，压强之比等于物质的量之比，有

=

，解得

=0.16=16%；

由图象可知，当P（CH3OCH3）=10.0kPa时，v（CH3OCH3）=4.4×10-3kPa·s-1，

根据v（CH3OCH3）=kPn（CH3OCH3），n=1，则k=

s-1=4.4

10-4s-1；

由图象可知，400s时P（CH3OCH3）=35.0kPa，则v（CH3OCH3）=

=1.65×10-2kPa．s-1。

故答案为：

16%；4.4

10-4；1.65

10-2。

2．中科院大连化学物理研究所的一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯，甲烷在催化作用下脱氢，在气相中经自由基偶联反应生成乙烯，如图所示。

（1）已知相关物质的燃烧热如上表，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式_____________。

（2）在400℃时，向初始体积1L的恒压反应器中充入1molCH4，发生上述反应，测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%。

则：

①若容器体积固定，不同压强下可得变化如下图，则压强的关系是__________。

②实际制备C2H4时，通常存在副反应：

2CH4（g）→C2H6（g）＋H2（g）。

反应器和CH4起始量不变，不同温度下C2H6和C2H4的体积分数与温度的关系曲线如图。

A．在200℃时，测出乙烷的量比乙烯多的主要原因可能是_____________。

B．400℃时，C2H4、C2H6的体积分数分别为20.0%、6.0%，则体系中CH4的体积分数是_________。

【答案】2CH4（g）

C2H4（g）+2H2（g）△H=+202.0  kJ/molp1＞p2在200℃时，乙烷的生成速率比乙烯的快28%

【解析】

（1）根据表格中数据有：

①H2（g）+

O2（g）═H2O（l）△H1=-285.8kJ/mol，②CH4（g）+2O2（g）→CO2（g）+2H2O（l）△H2=-890.3kJ/mol，③C2H4（g）+3O2（g）→2CO2（g）+2H2O（l）△H3=-1411.5kJ/mol，甲烷制备乙烯的化学方程式为：

2CH4（g）→C2H4（g）+2H2（g），根据盖斯定律，将②×2-③-①×2得到，2CH4（g）→C2H4（g）+2H2（g）△H=2△H2-△H3-2△H1=+202.5kJ/mol，故答案为：

2CH4（g）→C2H4（g）+2H2（g）△H=+202.5kJ/mol；

（2）①若容器体积固定，2CH4（g）→C2H4（g）+2H2（g），反应为气体分子数增多的反应，温度相同时，压强增大不利于反应正向进行，CH4的平衡转化率降低，因此p1＞p2，故答案为：

p1＞p2；

②A.根据图象，200℃时，测出乙烷的量比乙烯多，是因为生成乙烷的反应速率较快，故答案为：

在200℃时，乙烷的生成速率比乙烯的快；

B.设最终气体的总物质的量为x，则C2H4为0.2x、C2H6为0.06x，根据2CH4（g）→C2H4（g）+2H2（g）和2CH4（g）→C2H6（g）＋H2（g）可知，生成的氢气为0.4x+0.06x=0.46x，则含有的甲烷为x-（0.2x+0.06x+0.46x）=0.28x，因此体系中CH4的体积分数=

×100%=28%，故答案为：

28%。

3．随着科技的进步，合理利用资源、保护环境成为当今社会关注的焦点。

甲胺铅碘（CH3NH3PI3）引用作新敏化太阳能电池的敏化剂，可由CH3NH2、PbI2及HI为原料合成。

回答下列问题：

制取甲胺的反应为CH3OH（g）+NH3（g）

CH3NH2（g）+H2O（g）△H1。

（1）上述反应中所需的甲醇可以利用甲烷为原料在催化剂作用下直接氧化来合成。

煤炭中加氢气可发生反应：

C（s）+2H2（g）

CH4（g）△H2。

在密闭容器中投入碳和H2，控制条件使其发生该反应，测得碳的平衡转化率随压强及温度的变化关系如图中曲线所示。

①该反应的△H2_______0（填“>”、“<”或“=”），判断理由是_______。

②在4MPa、1100K时，图中X点v正（H2）____v逆（H2）（填“>”、“<”或“=”）。

该条件下，将1molC和2molH2通入密闭容器中进行反应，平衡时测得的转化率为80%，CH4的体积分数为______。

若维持容器体积不变，向其中再加入0.5mo1C和1mo1H2，再次达到平衡后，平衡常数K_____（填“增大”、“减小”或“不变”）。

③某化学兴趣小组提供下列四个条件进行上述反应，比较分析后，你选择的反应条件是______（填字母序号）。

A．5MPa800KB．6MPa1000KC．10MPa1000KD．10MPa1100K

【答案】>随着温度升高，碳的平衡转化率增大，平衡向正反应方向移动，故该反应为吸热反应>66.7%不变B

【解析】

（1）①由图可知，随着反应温度升高，碳的平衡转化率增大，说明平衡向正反应方向移动，该反应为吸热反应，故答案为：

>；随着温度升高，碳的平衡转化率增大，平衡向正反应方向移动，故该反应为吸热反应；

②在4MPa、1100K时，图中X点没有达到平衡，碳的转化率有增大趋势，说明反应向正反应方向进行，则v正（H2）>v逆（H2）；由题给数据建立如下三段式：

C（s）+2H2（g）

CH4（g）

起（mol）120

变（mol）0.81.60.8

平（mol）0.40.8

由三段式可得CH4的体积分数为

；温度不变，平衡常数不变，故答案为：

>；66.7%；不变；

③由图可知条件为6MPa1000K时，碳的转化率高于5MPa800K，与10MPa1000K和10MPa1100K相差不大，从节约能源的角度考虑6MPa1000K是较好的选择，故答案为：

B。

4．以高纯H2为燃料的质子交换膜燃料电池具有能量效率高、无污染等优点，但燃料中若混有CO将显著缩短电池寿命。

（1）工业上用CH4与水蒸气在一定条件下制取H2，原理为：

CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）ΔH=+203kJ•mol－1

①该反应逆反应速率表达式为：

v逆=k•c（CO）•c3（H2），k为速率常数，在某温度下测得实验数据如表：

CO浓度（mol•L－1）

H2浓度（mol•L－1）

逆反应速率（mol•L－1•min－1）

0.05

c1

4.8

c2

c1

19.2

c2

0.15

8.1

由上述数据可得该温度下，该反应的逆反应速率常数k为_________L3•mol－3•min－1。

②在体积为3L的密闭容器中通入物质的量均为3mol的CH4和水蒸气，在一定条件下发生上述反应，测得平衡时H2的体积分数与温度及压强的关系如图所示：

则压强Pl_______P2（填“大于”或“小于”）；N点v正_______M点v逆（填“大于”或“小于”）；求Q点对应温度下该反应的平衡常数K=________。

平衡后再向容器中加入1molCH4和1molCO，平衡_______移动（填“正反应方向”或“逆反应方向”或“不”）。

【答案】1.2×104大于小于48（mol/L）2正反应方向

【解析】

（1）①根据v逆=k•c（CO）•c3（H2），由表中数据，c13=

mol3/L3，则c2=

=0.2mol/L，所以k=

L3•mol−3•min−1=1.2×104L3•mol−3•min−1；

②反应为气体分子数增多的反应，随着反应的进行，体系压强增大，增大压强不利于反应正向进行，所以压强p1大于p2；M、N都处于平衡状态，该点的正反应速率等于逆反应速率。

由于温度：

M>N，压强：

M>N，升高温度或增大压强都会使化学反应速率加快，因此N点v正

CH4（g）+H2O（g）

CO（g）+3H2（g）

起始（mol）3300

转化（mol）-x-xx3x

平衡（mol）3-x3-xx3x

所以可得

=60%，解得x=2，所以平衡时c（CH4）=

=

mol/L，c（H2O）=

mol/L，c（CO）=

mol/L，c（H2）=2mol/L，则化学平衡常数为K=

=48mol2/L2；

若平衡后再向容器中加入1molCH4和1molCO，则c（CH4）=

mol/L，c（CO）=1mol/L，Qc=

5．镓（Ga）与铝位于同一主族，金属镓的熔点是29.8℃，沸点是2403℃，是一种广泛用于电子工业和通讯领域的重要金属。

（1）在密闭容器中充入一定量的Ga与NH3发生反应，实验测得反应平衡体系中NH3的体积分数与压强P和温度T的关系曲线如图所示。

①图中A点和C点化学平衡常数的大小关系是：

KA_____KC，（填“<”、“=”或“>”），理由是___________________。

②在T1和P6条件下反应至3min时达到平衡，此时改变条件并于D点处重新达到平衡，H2

的浓度随反应时间的变化如下图所示（3〜4min的浓度变化未表示出来），则改变的条件为___________（仅改变温度或压强中的一种）。

【答案】＜该反应是放热反应，其他条件一定时，温度升高，平衡逆向移动，NH3的体积分数增大，K减小，所以KA＜KC增大容器体积（或减小压强）

【解析】

（1）①2Ga（s）+2NH3（g）⇌2GaN（s）+3H2（g）△H=-30.9kJ/mol，为放热反应，对于放热反应而言，温度升高，平衡逆向移动，K减小，A点平衡常数小于C点平衡常数，

故答案为：

＜；该反应是放热反应，其他条件一定时，温度升高，平衡逆向移动，NH3的体积分数增大，K减小，所以KA＜KC；

②根据图2，4min是氢气的浓度降低，则改变的外界条件是降低压强，或增大容器体积，使气体的体积增大，氢气的浓度减小，平衡向气体体积增大的方向进行，随后氢气的浓度又逐渐增大，但会小于原平衡的浓度，

故答案为：

增大容器体积（或减小压强）。

6．在容积为2L的密闭容器中，进行如下反应：

A（g）+2B（g）

C（g）+D（g），最初加入1.0molA和2.2molB，在不同温度下，D的物质的量n（D）和时间t的关系如图。

试回答下列问题：

（1）800℃时,0—5min内，以B表示的平均反应速率为____________。

（2）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_______________。

a．容器中压强不变b．混合气体中c（A）不变

c．2v正（B）=v逆（D）d．c（A）=c（C）

（3）若最初加入1.0molA和2.2molB，利用图中数据计算800℃时的平衡常数K=________，该反应为_______反应（填吸热或放热）,判断理由是______________________________。

（4）800℃时，某时刻测得体系中各物质的量如下：

n（A）=0.9mol，n（B）=2.0mol，n（C）=0.9mol，n（D）=0.9mol，则此时该反应________进行（填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“处于平衡状态”）。

【答案】0.12mol·L—1·min—1ab1.8L/mol吸热随着温度的升高，D的含量增多，依据勒夏特列原理，温度升高有利于向吸热方向进行向正反应方向

【解析】

（1）800℃时,0—5min内，生成D0.6mol，则消耗B1.2mol，v（B）=

=

0.12mol·L—1·min—1；

（2）a．A（g）+2B（g）

C（g）+D（g）反应前后气体物质的量是变量，压强是变量，容器中压强不变一定达到平衡状态；b．根据化学平衡定义，某物质浓度不变达到平衡状态，混合气体中c（A）不变一定达到平衡状态；c．2v正（B）=v逆（D），正逆反应速率的比不等于系数比，反应没有平衡；d．c（A）=c（C），浓度不一定不变，反应不一定平衡，故选ab；

（3）

A（g）+2B（g）

C（g）+D（g）

开始0.51.100

转化0.30.60.30.3

平衡0.20.50.30.3

K=

1.8L/mol；

根据图像，降低温度，D的含量减少，说明降温平衡逆向移动，正反应吸热；

（4）n（A）=0.9mol，n（B）=2.0mol，n（C）=0.9mol，n（D）=0.9mol，Q=

0.225＜1.8，所以向正反应方向进行。

7．工业上用氢气合成氨气的原理为:

N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）ΔH＜0

在2L密闭容器中通入3molH2和１molN2,测得不同温度下,NH3的产率随时间变化如图所示.

①下列有关说法正确的是_______________________

A由b点到c点混合气体密度逐渐增大

B达到平衡时,2v正（H2）＝3v逆（NH3）

C平衡时,通入氩气平衡正向移动

D平衡常数,ka＜kb＝kc

②T1温度时,0－15min内v（H2）＝___________mol·L－１·min－１.

③已知:

瞬时速率表达式v正＝k正c3（H2）c（N2）,v逆＝k逆c2（NH3）（k为速率常数,只与温度有关）.温度由T1调到T2,活化分子百分率______________（填“增大”“减小”或“不变”）,k正增大倍数______________k逆增大倍数（填“大于”“小于”或“等于”）.T1℃时,k正/k逆＝__________。

【答案】BD0.05增大小于

或2.37

【解析】

①A.由图象可知，b点→c点NH3的物质的量增多，混合气体密度减小，故A错误；

B.达到平衡时，v正（H2）＝v逆（H2），即可根据反应方程式推断出，2v正（H2）＝3v逆（NH3），故B正确；

C.氩气对平衡没有影响，故C错误；

D.平衡常数只受温度影响，则ka＜kb＝kc，故D正确；

故答案为：

BD；

②T1温度下，15min时，NH3的产率占50%，反应n（H2）=1.5mol，v（H2）＝

=0.05mol·L-1·min-1，

故答案为：

0.05mol·L-1·min-1；

③有图象可知，T1时的反应速率比T2时反应速率小，所以温度由T1调到T2,活化分子百分率增大，k正增大倍数小于k逆增大倍数，T1℃时，NH3的产率是50%，根据方程式可知：

N2+3H2

2NH3

初始c（mol/L）0.51.50

反应了0.250.750.5

平衡时0.250.750.5K=

=

，

，计算可知，k正/k逆＝

=2.37，

故答案为：

增大；小于；

或2.37。

8．利用含H2S的废气可回收硫，既可以保护环境又可资源化利用。

回答下列问题：

（1）将H2S直接分解回收硫的同时得到氡能源的技术具有发展远景。

起始时在反应器中充入一定量的H2S，在一定条件下发生反应2H2S（g）

2H2（g）+S2（g），H2S热分解温度与平衡时气体组成如图所示：

①反应2H2S（g）

2H2（g）+S2（g）的△H=___________0（填“>”或“<”）

②图中A点H2S的分解率为___________（保留3位有效数字）

③若B点容器内气体总压为PPa，则此时反应的平衡常数Ka=___________Pa（Kp为以分压表示的平衡常数，列出含P的代数式）。

【答案】>66.7%

P

【解析】

（1）①由图可知，随着温度升高，混合物中H2S的含量减少，H2和S2的含量增加，说明升温平衡正向移动，则正反应为吸热反应，△H>0，

②图中A点n（H2S）=n（S2），设起始时有1molH2S，A点达到平衡时有2xmolH2S发生分解，则：

2H2S（g）

2H2（g）+S2（g）

起始量100

转化量2x2xx

平衡量1-2x2xx

1-2x=x，解得：

x=

，

H2S的分解率为

×100%=66.7%，

③图中A点n（H2S）=n（H2），设起始时有1molH2S，A点达到平衡时有2ymolH2S发生分解，则:

2H2S（g）

2H2（g）+S2（g）

起始量100

转化量2y2yy

平衡量1-2y2yy

1-2y=2y，解得：

y=

，H2S、H2和S2的物质的量分数分别为：

0.4、0.4和0.2，

平衡常数Ka=

=

=0.2Pa=

P。

因此，本题正确答案是：

>；66.7%；

P。

9．“一碳化是指以研究分子中只含有一个碳原子的化合物（如CO、CO2、CH3OH等）为原料合成一系列化工产品的化

（一）工业上，在Cu2O/ZnO作催化剂的条件下发生反应：

CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）

（1）向2L恒容密闭容器中通入1molCO（g）和2molH2（g），发生反应合成甲醇，反应过程中n（CH3OH）与时间（t）及温度的关系如图所示。

在500℃恒压条件下，请在图中画出反应体系中n（CH3OH）与时间（t）变化总趋势图________。

（二）CO2和H2在催化剂Cu/ZnO作用下可发生两个平行反应：

反应I：

CO2（g）+3H2（g）

CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1=-48.5kJ·mol-1

反应II：

CO2（g）+H2（g）

CO（g）+H2O（g）ΔH2=+41.2kJ·mol-1

（2）控制CO2和H2初始投料比为1:

3时，温度对CO2平衡转化率及甲醇和CO的产率的影响如图所示：

①由图可知温度升高CO产率上升，其主要原因是_____。

②由图可知获取甲醇最适宜的温度是_____。

【答案】

反应II为吸热反应，温度升高平衡正向移动，CO产率升高250℃

【解析】

（1）图中信息可知，在500℃时恒容的密闭容器中，反应2min时达到平衡状态；若在500℃恒压条件下，CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）反应中的气体物质的量不断减小，则相当于恒容时增大压强减小体积，则反应速率增大，达到平衡状态时的浓度增大，其图像为：

；

（2）①CO由反应II产生，反应II为吸热反应，升高温度平衡正向移动，则CO的产率上升，答案为：

反应II为吸热反应，温度升高平衡正向移动，CO产率升高；

②由图可知甲醇的产率在250℃时达到最高值，则最适宜的温度为250℃。

10．丙烷脱氢是工业生产丙烯的重要途径，其热化学方程式为：

C3H8（g）

C3H6（g）+H2（g）ΔH。

请回答下列相关问题。

（1）脱氢反应分别在压强为p1和p2时发生，丙烷及丙烯的平衡物质的量分数随温度变化如图所示。

①压强：

p1______p2（填“>”或“<”）。

②为了同时提高反应速率和反应物的平衡转化率，可采取的措施是__________。

③若p1=0.1MPa，起始时充入丙烷发生反应，则Q点对应温度下，反应的平衡常数Kp_____（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。

④在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应，起始n（氩气）/n（丙烷）越大，丙烷的平衡转化率越大，其原因是___________________。

【答案】＞升高温度0.0125MPa（单位可不带）恒压条件下，增大氩气的比例，相当于减压，从而使平衡正向移动，提高了丙烷的平衡转化率

【解析】

（1）①根据图像，随温度升高，丙烯的物质的量分数增加，丙烷的物质的量分数减少，说明升温平衡正向进行，正反应为吸热反应，反应的△H＞0；C3H8（g）⇌C3H6（g）+H2（g），温度一定时，压强越大，平衡逆向进行，p2压强下丙烯物质的量分数大于p1状态，说明p1＞p2，平衡正向进行，故答案为：

＞；

②增大化学反应速率的方法有：

增大浓度、升高温度、加入催化剂、增大压强等，增大转化率的方法有：

减小压强、升高温度、减小生成物浓度等，所以要增大反应速率和增大转化率需要改变的条件是升高温度，故答案为：

升高温度；

③设丙烷物质的量为1mol，消耗物质的量为ymol，根据图像可知，丙烷在Q点物质的量分数为50%，

C3H8（g）⇌C3H6（g）+H2（g）

起始量（mol）     1             0         0

变化量（mol）     y              y        y

平衡量（mol）  1-y              y          y

=50%，y=

，总物质的量=1+y=

mol，平衡常数Kp═

=0.0125MPa，故答案为：

0.0125MPa；

④该反应为气体分子数增加的反应，随着氩气比例的增加，降低了反应体系各气体的分压，相当于减压，减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动，从而提高丙烷脱氢转化率，故答案为：

恒压条件下，增大氩气的比例，相当于减压，从而使平衡正向移动，提高了丙烷的平衡转化率。

11．氮的氧化物（NOx）是大气主要污染物，有效去除大气中的