高考化学一轮总复习 考点扫描 专题21 化学平衡计算与图像学案Word文件下载.docx
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时间/min
浓度/mol·
L-1
10
20
30
40
50
NO
1.00
0.58
0.40
0.48
N2
0.21
0.30
0.36
CO2
0.21
（2）某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵（NH2COONH4）分解反应平衡常数的测定。
将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），使其达到分解平衡：
NH2COONH4（s）
2NH3（g）+CO2（g）。
实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：
温度/℃
15
25
35
平衡总压强/kPa
5.7
8.3
12.0
17.1
24.0
平衡气体总浓度/10-3mol·
L-1
2.4
3.4
4.8
6.8
9.4
根据表中数据，写出15℃时的分解平衡常数计算表达式及结果（结果保留三位有效数字）：
。
（3）已知T℃时，反应FeO（s）+CO（g）
Fe（s）+CO2（g）的平衡常数K=0.25。
①T℃时，反应达到平衡时n（CO）∶n（CO2）=。
②若在1L密闭容器中加入0.02molFeO（s），并通入xmolCO，T℃时反应达到平衡。
此时FeO（s）的转化率为50%，则x=。
答案：
（1）
（2）K=c2（NH3）·
c（CO2）=
0.8×
10-3=2.05×
10-9（3）①4∶1②0.05
考点二化学平衡图像[mA（g）+nB（g）
hC（g）+qD（g）ΔH]
转化率-时间-温度（压强）图
（p一定时，ΔH<
0）
（T一定时，m+n>
h+q）
（T一定时，m+n<
（T一定时，m+n=h+q）
含量-时间-温度（压强）图
（p一定时，ΔH>
转化率-温度-压强图
（m+n>
h+q，ΔH>
（m+n<
h+q，ΔH<
含量-温度-压强图
（m+n>
解题技巧
在含量（转化率）—时间曲线中，先出现拐点的先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高、有催化剂、压强较大等
当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线
一看反应速率是增大还是减小；
二看v正、v逆的相对大小；
三看化学平衡移动的方向
（1）可逆反应：
aA（g）+bB（g）
cC（g）+dD（g）ΔH=Q。
根据下图回答：
①p1p2；
②a+bc+d；
③T1T2；
④ΔH0。
（2）可逆反应：
2A（g）+B（g）
2C（g）ΔH=Q，平衡时C的百分含量、B的转化率与温度、压强的关系满足下图，根据图像回答：
②ΔH0。
③图中标出的1、2、3、4四个点表示v（正）>
v（逆）的点是。
（3）某密闭容器中发生如下反应：
X（g）+3Y（g）
2Z（g）ΔH<
0。
下图表示该反应的速率（v）随时间（t）变化的关系，t2、t3、t5时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。
①t2、t3、t5时刻改变的条件依次是、、。
②Z的百分含量最低的时间是。
（4）将物质的量均为3.00mol的物质A、B混合于5L容器中，发生如下反应：
3A+B
2C。
在反应过程中C的物质的量分数随温度变化如右图所示：
①T0对应的反应速率v（正）（填“>
”、“<
”或“=”）v（逆）。
②此反应的正反应为（填“吸”或“放”）热反应。
（5）在一容积为2L的恒容密闭容器内加入0.4molA和0.6molB，一定条件下发生反应2A（g）+B（g）
2C（g），反应中C的物质的量浓度变化情况如下图。
在第5min时，将容器的体积缩小一半后，若在第8min达到新的平衡时A的总转化率为75%，请在上图中画出第5min到新平衡时C的物质的量浓度的变化曲线。
2A（g）+B（g）
2C（g）
起始/mol·
L-1：
0.20.50.2
转化/mol·
0.10.050.1
平衡/mol·
0.10.450.3
第8min达到新的平衡时，c（C）=0.3mol·
L-1。
（1）①<
②<
③>
④>
（2）①<
③3（3）①使用催化剂减小压强升高温度②t6（4）①=②放（5）
【过关练习】
1.（乌鲁木齐市2018届高三下学期第二次诊断性测验）党的十九大报告指出:
要持续实施大气污染防治行动，打赢蓝天保卫战。
当前空气质量检测的主要项目除了PM2.5外，还有CO、SO2、氮氧化物（NO和NO2）、O3等气体。
（1）汽车尾气中含有NO和CO气体，可利用催化剂对CO、NO进行催化转化反应:
2CO（g）+2NO（g）
N2（g）+2CO2（g）△H
①已知下列热化学方程式:
N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H1=+180.5kJ/mol，2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H2=-2210kJ/mol，C（s）+O2（g）=CO2（g）△H3=-393.5kJ/mol，则△H=_________。
②在一定温度下,将2.0molNO、2.4molCO气体通入到固定容积为2L的密闭容器中，反应过程中部分物质的浓度变化如下图所示。
在0~15min,以N2表示的该反应的平均速度v（N2）=________。
若保持反应体系温度不变，20min时再容器中充入NO、N2各0.4mol，化学平衡将_____移动（填“向左”“向右”或“不”）。
（2）在相同温度下，两个体积均为1L的恒容密闭容器中，发生CO、NO催化转化反应，有关物质的量如下表:
容器编号
起始物质的量/mol
平衡物质的量/mol
CO
I
0.2
a
II
0.3
b
0.1
①容器I中平衡后气体的压强为开始时的0.875倍，则a=________。
②容器II平衡时的气体压强为p，用平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数K为________。
（3）汽车使用乙醇汽油并不能破少NOx的排放。
某研究小组在实验室以耐高温试剂Ag-ZSW-5对CO、NO催化转化进行研究。
测得NO转化为N2的转化率随温度CO混存量的变化情况如图所示。
①在n（NO）/n（CO）=1条件下，最佳温度应控制在_______左右。
②若不使用CO，温度超过775K，发现NO的分解率降低，其可能的原因为________。
③加入CO后NO转化为N2的转化率增大的原因是_______（用平衡移动的原理解释）。
（4）以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如右图所示，在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y，则该电极反应式为_______。
-746.5kJ·
mol－10.013mol/（L·
min）左0.14/p870K（860～880K范围都可以）NO直接分解成N2的反应是放热反应，升高温度不利于反应进行加入的CO与NO分解生成的O2反应，使NO分解平衡向生成N2的方向移动，因此NO转化率升高NO2+NO3--e-=N2O5
（2）容器的体积为1L，根据表格中容器I的数据，列出三段式：
N2（g）+2CO2（g）
起始浓度：
0.20.200
变化浓度：
aa0.5aa
平衡浓度：
0.2-a0.2-a0.5aa
已知容器I中平衡后气体的压强为开始时的0.875倍，恒温条件下，气体的压强之比等于气体的物质的量之比：
0.2-a+0.2-a+0.5a+a=0.875×
（0.2+0.2），a=0.1mol；
容器I与容器II温度相同，平衡常数相等；
容器的体积为1L，容器容器I中的化学平衡常数为K=c（N2）×
c（CO2）2/c（NO）2c（CO）2=0.5×
0.1×
（0.1）2/（0.1）2×
（0.1）2=5；
容器II中根据表格数据可三段式：
0.30.3b0.1
0.10.10.050.1
0.20.2b-0.050.2
则K=c（N2）×
c（CO2）2/c（NO）2×
c（CO）2=（b-0.05）×
（0.2）2/（0.2）2×
（0.2）2=5，解之得b=0.25，则平衡时气体的总量为0.8mol，各组分气体均为0.2mol，各气体的分压均为p/4；
用平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数K=p/4×
（p/4）2/（p/4）2×
（p/4）2=4/p。
（3）①由图可知，在n（NO）/n（CO）=1条件下，温度为870K左右时，一氧化氮还原为氮气的的转化率最高。
②升高温度，发现一氧化氮的分解率降低，说明反应左移，该反应为放热反应。
③加入CO会与NO的分解的产物氧气反应，促进了NO分解平衡向生成N2的方向移动，因此NO转化率升高。
（4）通入氧气的一极发生还原反应，为燃料电池的正极；
通入NO2气体的一极为燃料电池的负极，发生氧化反应，且NO2被氧化为五氧化二氮；
则该电极反应式为：
NO2+NO3--e-
=N2O5。
2.（江西省九所重点中学2018届高三联合考试）研究发现，NOx和SO2是雾霾的主要成分。
Ⅰ.NOx主要来源于汽车尾气，可以利用化学方法将二者转化为无毒无害的物质。
已知：
N2（g）＋O2（g）
2NO（g）ΔH＝＋180kJ·
mol－1
2CO（g）＋O2（g）
2CO2（g）ΔH＝－564kJ·
（1）2NO（g）＋2CO（g）
2CO2（g）＋N2（g）ΔH＝_________，该反应在_______下能自发进行（填写：
高温或低温或任意温度）
（2）T℃时，将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中，保持温度和体积不变，反应过程（0～15min）中NO的物质的量随时间变化如上图所示。
①已知：
平衡时气体的分压＝气体的体积分数×
体系的总压强，T℃时达到平衡，此时体系的总压强为p=20MPa，则T℃时该反应的压力平衡常数Kp＝_______；
平衡后，若保持温度不变，再向容器中充入NO和CO2各0.3mol，平衡将_____（填“向左”、“向右”或“不”）移动。
②15min时，若改变外界反应条件，导致n（NO）发生如图所示的变化，则改变的条件可能是__（填序号）
A.增大CO浓度B.升温C.减小容器体积D.加入催化剂
Ⅱ.SO2主要来源于煤的燃烧。
燃烧烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。
亚硫酸：
Ka1=2.0×
10-2Ka2=6.0×
10-7
（3）请通过计算证明，NaHSO3溶液显酸性的原因：
______________________________
（4）如上方图示的电解装置，可将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵，从而实现废气的回收再利用。
通入NO的电极反应式为____________________；
若通入的NO体积为4.48L（标况下），则另外一个电极通入的SO2质量至少为________g。
（1）－744kJ·
mol－1低温
（2）0.0875（MPa）-1（或7/80（MPa）-1）不AC（3）HSO3-的水解常数K=Kw/Ka1=5.0×
10-13<
Ka2=6.0×
10-7（HSO3-的电离常数），所以显酸性（4）6H＋＋NO＋5e－===NH
＋H2O32
改变某一因素，NO的物质的量减少，说明平衡向正反应方向移动，A、增大CO的浓度，平衡向正反应方向移动，NO的物质的量减小，故A正确；
B、正反应是放热反应，升温，平衡向逆反应方向移动，NO的物质的量增大，故B错误；
C、减小容器的体积，相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，NO物质的量减小，故C正确；
D、加入催化剂，化学平衡不移动，故D错误；
（3）考查电离平衡常数、水解平衡常数、水的离子积的关系，HSO3-的水解常数K=Kw/Ka1=5.0×
10-7，电离平衡常数大于水解平衡常数，说明溶液显酸性；
（4）考查电极反应式的书写、电化学计算，根据电解装置，NO和SO2转化为硫酸铵，说明NO转化成NH4＋，即NO在阴极上发生NO＋6H＋＋5e－=NH4＋＋H2O；
阳极反应式为SO2＋2H2O－2e－=4H＋＋SO42－，根据得失电子数目守恒，因此有2NO～10e－～5SO2，求出SO2的质量为4.48×
5×
64/（2×
22.4）g=32g。
3.（南阳市第一中学2018届高三第九次考试）基于CaSO4为载氧体的天然气燃烧是一种新型绿色的燃烧方式，CaSO4作为氧和热量的有效载体，能够髙效低能耗地实现CO2的分离和捕获其原理如下图所示：
（1）已知在燃料反应器中发生如下反应：
i.CaSO4（g）+CH4（g）=4CaO（s）+CO2（g）+4SO2（g）+2H2O（g）ΔH1=akJ/mol
ii.CaSO4（s）+CH4（g）=CaS（s）+CO2（g）+2H2O（g）ΔH2=bkJ/mol
ⅲ.CaS（s）+3CaSO4（s）=4CaO（s）+4SO2（g）ΔH3=ckJ/mol
①燃料反应器中主反应为_____________（填“i”“ii”或“ⅲ”）。
②反应i和ii的平衡常数Kp与温度的关系如图1，则a_____________0（填“>
”“=”或“<
”）；
720℃时反应ⅲ的平衡常数Kp=_________________。
③下列措施可提高反应ii中甲烷平衡转化率的是______________。
A.增加CaSO4固体的投入量B.将水蒸气冷凝C.降温D.增大甲烷流量
（2）如图2所示，该燃料反应器最佳温度范围为850℃-900℃之间，从化学反应原理的角度说明原因：
________________________。
（3）空气反应器中发生的反应为：
CaS（s）+2O2（g）=CaSO4（s）ΔH4=dkJ/mol，根据热化学原理推测该反应为__________________（填“吸热”或“放热”）反应。
（4）该原理总反应的热化学方程式为_____________________________。
（5）25℃时，用Na2S沉淀Cu2+、Sn2+两种金属离子（M2+），所需S2-最低浓度的对数值lgc（S2-）与lgc（M2+）的关系如右图所示，请回答：
25℃时向50mL的Sn2+、Cu2+浓度均为0.01mol/L的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液，当Na2S溶液加到150mL时开始生成SnS沉淀，则此时溶液中Cu2+浓度为___________mol/L。
（1）ii>
1.0×
10-18B
（2）温度过低，反应速率较慢；
温度较高，副反应增多（3）放热（4）CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）ΔH=（b+d）kJ/mol或ΔH=（a-c+d）kI/mol（5）2.5×
10-13
CaS（s）+2O2（g）=CaSO4（s）ΔH4=dkJ/mol，两个热化学方程式相加可得甲烷燃烧的热化学方程式为：
CH4（g）+2O2（g）
=CO2（g）+2H2O（g）ΔH=（b+d）kJ/mol，因为反应ⅲ=反应i-反应ii，所以焓变关系有c=a-b，故有b=a-c，故ΔH=（b+d）kJ/mol=（a-c+d）kI/mol。
（5）两条曲线均是溶解平衡曲线，lgc（Sn2+）+lgc（S2-）=-25，所以Ksp（SnS）=10-25，lgc（Cu2+）+lgc（S2-）=-35，所以Ksp（CuS）=10-35。
向50mL的Sn2+、Cu2+浓度均为0.01mol/L的混合溶液中逐滴加入150mLNa2S溶液时，Sn2+的浓度为0.01/4（mol/L），此时Sn2+开始沉淀，则c（S2-）=Ksp（SnS）÷
c（Sn2+）=10-25÷
0.01/4（mol/L）=4×
10-23mol/L，所以c（Cu2+）=Ksp（CuS）÷
c（S2-）=10-35÷
（4×
10-23）mol/L=2.5×
10-13。
4.（南平市2018届高三第一次综合质量检查）利用H2S废气制取H2的方法有利于环保。
（l）H2S的电子式是____，H2S溶液中H2S、HS-，S2-的物质的量分数δ（X）随pH的变化如图所示，H2S的电离平衡常数ka1=___________
（2）利用H2S废气制取H2的方法有多种。
①热化学硫碘循环法已知循环反应如下：
H2S（g）+H2SO4（aq）═S（s）+SO2（g）+2H2O（l）△H1=61kJ/mol
SO2（g）+I2（g）+2H2O（l）=2HI（aq）+H2SO4（aq）△H2=-151kJ/mol
2HI（aq）=H2（g）+I2（g）△H3=110kJ/mol
写出硫化氢气体分解为氢气和固体硫的热化学方程式_____。
②高温热分解法
H2S（g）=H2（g）+l/2S2（g），在恒温密闭容器中，控制不同温度进行H2S分解实验。
以H2S起始浓度均为cmol/L，测定H2S的转化率，H2S的平衡转化率与温度关系如图所示。
据图可知：
温度升高平衡常数K_______（填“增大”、“减小”或“不变”）。
若985℃时平衡常数K=0.04，则起始浓度c=______mol/L。
③电化学法该法制氢过程的示意图如上图。
循环利用的物质是____。
反应池中化学反应方程式为______。
电解池阳极电极反应式为____。
（1）
10-7.24
（2）H2S（g）==H2（g）+S（s）ΔH=20KJ·
mol-1增大0.018FeCl32FeCl3+H2S==2FeCl2+S↓+2HClFe2+－e－==Fe3+
②据图可知：
温度升高，H2S的平衡转化率增大，平衡正向移动，平衡常数K增大。
985℃时，H2S的平衡转化率为40%，起始浓度H2S的浓度为cmol/L，则平衡时c（H2S）=0.6cmol/L，c（H2）=0.4cmol/L，c（S2）=0.2cmol/L，则K=0.04=
，解得c=0.018；
③根据装置图，硫化氢与氯化铁在反应池中发生2FeCl3+H2S=2FeCl2+S↓+2HCl，反应生成的亚铁离子在电解池中被氧化生成铁离子，参与循环利用，电解池阳极电极反应式为Fe2+－e－=Fe3+。
5.（长春外国语学校2018届高三下学期期初考试）铁及其化合物在工农业生产中有重要的作用。
（1）已知：
①C（s）+O2（g）=CO2（g）△H1=-393.5kJ/mol；
②C（s）+CO2（g）=2CO（g）△H2=+172.5kJ/mol
③4Fe（s）+3O2（g）=2Fe2O3（s）△H3=-1651.0kJ/mol
CO还原Fe2O3的热化学方程式为__________________________________________。
（2）高炉炼铁产生的高炉气中含有CO、H2、CO2等气体，用CO和H2在催化剂作用下合成甲醇，是减少污染、节约能源的新举措，反应原理：
CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g）△H。
在体积不同的两个恒容密闭容器中分别充入1molCO和2molH2，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图。
①在上图A、B、C三点中，选出对应下表物理量最小的点。
反应速率
平衡常数K
平衡转化率α
_________
②在300℃时，向C点平衡体系中再充入0.5molCO、1.0molH2和0.5mol的CH3OH，该反应向_________方向进行（填“正反应”、‘逆反应”或“不移动”）。
③一定温度下，CO的转化率与起始投料比[n（H2）/n（CO）]的变化关系图所示，测得D点氢气的转化率为40%，则x=_____________。
（3）三氯化铁是一种重要的化合物，可以用来腐蚀电路板。
某腐蚀废液中含有0.5mol·
L-1Fe3+和0.26mol·
L-1的Cu2+，欲使Fe3+完全沉淀[c（Fe3+）≤4×
l0-5]而Cu2+不沉淀，则需控制溶液pH的范围为_________。
[KspCu（OH）2=2.6×
l0-19；
KspFe（OH）3=4×
l0-38]
（4）莫尔盐，即六水合硫酸亚铁铵晶体，是一种重要的化工原料，在空气中缓慢风化及氧化，欲证明一瓶久置的莫尔盐已经部分氧化，需要进行实验操作是：
取少量样品，加无氧水溶解，将溶液分成两份，__________________
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