高考化學(xué)（第01期）大題狂練系列 專題31 化學(xué)平衡常數(shù)及化學(xué)平衡相關(guān)計(jì)算（含解析）1

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專題31 化學(xué)平衡常數(shù)及化學(xué)平衡相關(guān)計(jì)算 （滿分60分 時(shí)間30分鐘） 姓名： 班級(jí)： 得分： 1．I．工業(yè)上利用H2和CO2合成二甲醚的反應(yīng)如下：6H2(g)＋2CO2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH＜0 溫度升高，該化學(xué)平衡移動(dòng)后到達(dá)新的平衡，CH3OCH3的產(chǎn)率將________(填“變大”、“變小”或“不變”，下同)，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)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(zhì)的量對(duì)合成新型硝化劑反應(yīng) 4NO2(g)＋O2(g) 2N2O5(g) ΔH＜0的影響。 （1）圖像中T1和T2的關(guān)系是T1________T2(填“＞”、“＜”或“＝”)； （2）比較a、b、c三點(diǎn)所處的平衡狀態(tài)中，反應(yīng)物NO2的轉(zhuǎn)化率最大的是________（填字母）； （3）若起始時(shí)NO2是4mol，容器體積為1 L，n＝1 mol，NO2的轉(zhuǎn)化率為50%，則此條件下(T2)，反應(yīng)的平衡常數(shù)為_(kāi)________________。 【答案】Ⅰ.變小 變小 Ⅱ.（1）＞ （2）c （3）0.125 L3/mol3 考點(diǎn)：考查外界條件對(duì)反應(yīng)速率和平衡狀態(tài)的影響及平衡常數(shù)計(jì)算等 2．合成氨工業(yè)對(duì)化學(xué)工業(yè)和國(guó)防工業(yè)具有重要意義，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(shí)，分別測(cè)定合成氨反應(yīng)中N2的平衡轉(zhuǎn)化率隨壓強(qiáng)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(zhì)的量1:3的比例充入N2、H2，進(jìn)行下列四組合成氨實(shí)驗(yàn)： 組別 溫度 N2起始量/mol N2的物質(zhì)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(shí)驗(yàn)Ⅰ前10秒的平均速率v（NH3）＝ molL-1s-1,T1溫度下合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝ （列出計(jì)算式）。 ②與實(shí)驗(yàn)Ⅰ相比，實(shí)驗(yàn)Ⅱ改變了一個(gè)條件，該條件可能是 。 ③與實(shí)驗(yàn)I相比，實(shí)驗(yàn)Ⅲ中N2的平衡轉(zhuǎn)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(shí)驗(yàn)Ⅲ與實(shí)驗(yàn)Ⅳ的反應(yīng)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(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正移，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)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(shí)的平衡常數(shù)小于T1時(shí)的平衡常數(shù)且正反應(yīng)放熱（或Ⅳ中前10s的平均反應(yīng)速率比Ⅲ大，N2的平衡轉(zhuǎn)化率比Ⅲ?。? 考點(diǎn)：考查蓋斯定律、反應(yīng)速率、平衡常數(shù)計(jì)算及外界條件對(duì)平衡狀態(tài)的影響 3．NO2氣體對(duì)環(huán)境有危害，應(yīng)特別注意對(duì)地表水、土壤、大氣和飲用水的污染。在一定溫度時(shí)，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(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)如下表所示： 時(shí)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(yīng)從20 s至40 s這一時(shí)間段內(nèi)，NO2的平均反應(yīng)速率為 molL-1s-1。 （2）n3________n4(填“＞”、“＜”或“＝”)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為 (保留小數(shù)點(diǎn)后一位)。 （3）達(dá)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(kuò)大為8 L，則平衡將______(選填“向正反應(yīng)方向移動(dòng)”、 “向逆反應(yīng)方向移動(dòng)”或“不移動(dòng)”)，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(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài)，起始充入N2O4的物質(zhì)的量是 mol，假設(shè)在80 s時(shí)達(dá)到平衡，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出并標(biāo)明該條件下此反應(yīng)中N2O4和NO2的濃度隨時(shí)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(yīng)相同時(shí)間后，分別測(cè)定體系中NO2的百分量(NO2%)，并作出其隨反應(yīng)溫度(T)變化的關(guān)系圖。下列示意圖中，可能與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符的是 。 【答案】（1）0.001；（2） ＝；2.8 （3） 向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；氦氣是稀有氣體，不參與反應(yīng)；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，不參與反應(yīng)，擴(kuò)大體積相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，平衡向左移動(dòng)) （4）0.40； （5）BD 考點(diǎn)：考查了化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響因素以及計(jì)算的相關(guān)知識(shí)。 4．2013年霧霾天氣多次肆虐我國(guó)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(yīng)的有效途徑。目前，由CO2來(lái)合成二甲醚已取得了較大的進(jìn)展，其化學(xué)反應(yīng)是： 2CO2（g） + 6H2（g）CH3OCH3（g） + 3H2O（g） △H＞0。 ①寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式 。 ②判斷該反應(yīng)在一定條件下，體積恒定的密閉容器中是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是 。 A．容器中密度不變 B．單位時(shí)間內(nèi)消耗2molCO2，同時(shí)消耗1mol二甲醚 C．v(CO2)︰v(H2)=1︰3 D．容器內(nèi)壓強(qiáng)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(yīng)時(shí)，c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時(shí)間(t)的變化曲線，如圖所示。據(jù)此判斷： ① 該反應(yīng)的ΔH 0（選填“＞”、“＜”）。 ②當(dāng)固體催化劑的質(zhì)量一定時(shí)，增大其表面積可提高化學(xué)反應(yīng)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(dá)到平衡過(guò)程中的變化曲線。 （3）已知：CO（g） + 2H2（g）CH3OH（g）△H = ﹣a kJ?mol-1。 ①經(jīng)測(cè)定不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)如下： 溫度（℃） 250 300 350 K 2.041 0.270 0.012 若某時(shí)刻、250℃測(cè)得該反應(yīng)的反應(yīng)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(shí)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(cè)得不同時(shí)刻的反應(yīng)前后壓強(qiáng)關(guān)系如下： 時(shí)間（min） 5 10 15 20 25 30 壓強(qiáng)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(xué)反應(yīng)速率為 ，達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)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(dá)平衡的時(shí)間少，則T1＞T2。溫度高CO2的平衡濃度減小，這說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，所以正方應(yīng)是放熱反應(yīng)，即△H＜0。 ②催化劑的表面積S1＞S2，在T1、S2條件下達(dá)到平衡所用的時(shí)間比T1、S1要長(zhǎng)，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(xué)平衡常數(shù)是2.041；而在此時(shí)，Qc= c(CH3OH)/ (c(CO)? c2(H2))=0.8 mol/L0.4 mol/L(0.4 mol/L)2]=12.5＞2.041,說(shuō)明反應(yīng)逆向進(jìn)行，即v正＜v逆；②在體積恒定的密閉容器內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)，氣體的壓強(qiáng)之比等于氣體的物質(zhì)的量的比。由于平衡時(shí)的壓強(qiáng)是開(kāi)始的0.70倍，則反應(yīng)減小的物質(zhì)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(yīng)，反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量會(huì)減少2mol，現(xiàn)在氣體的物質(zhì)的量減小0.90mol，所以反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量是0.90mol2=0.45mol，因此CO的轉(zhuǎn)化率是(0.45mol1mol) 100%＝45%。 【考點(diǎn)定位】本題主要是考查化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、化學(xué)圖像的分析、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷等 【名師點(diǎn)晴】該題考查的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性較強(qiáng)，難點(diǎn)是平衡狀態(tài)判斷以及外界條件對(duì)平衡狀態(tài)的影響分析。可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)有兩個(gè)核心的判斷依據(jù)：①正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等。②反應(yīng)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(gè)特征就可確定反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，對(duì)于隨反應(yīng)的發(fā)生而發(fā)生變化的物理量如果不變了，即說(shuō)明可逆反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)。判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，關(guān)鍵是看給定的條件能否推出參與反應(yīng)的任一物質(zhì)的物質(zhì)的量不再發(fā)生變化。