高考化学二轮专题大题练习专题32《化学平衡图像》(含详解)

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1．硫单质及其化合物在工农生产中有着重要的应用，请回答下列问题：

（1）一种煤炭脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形成固定下来，但产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，相关的热化学方程式如下：

①CaSO4(s)+CO(g)=CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) △H=+210.5kJ·mol-1

②1/4CaSO4(s)+CO(g)=1/4CaS(s)+CO2(g) △H=-47.3kJ·mol-1

反应：CaO(s)+3CO(g)+SO2(g)=CaS(s)+3CO2(g) △H=_____________kJ·mol-1

（2）下图为密闭容器中H2S气体分解生产H2和S2(g)的平衡转化率与温度、压强的关系。

该反应平衡常数的大小关系为K(T1) ____K(T2)（填“＞”、“＝”或“＜”），理由是____。用各物质的平衡分压代替平衡浓度表示反应的平衡常数，记为Kp，计算该反应在T1温度下的Kp=_________（用p1表示）。

（3）在一定条件下，二氧化硫和氧气发生反应：2SO2(g)+O2(g) 2SO3 (g)△H＜0。据下图判断，反应进行至20min时，曲线发生变化的原因是________________（用文字表达）；10min到15min的曲线变化的原因可能是________（填写编号）。 

a.加了催化剂  b.缩小容器体积

c.降低温度    d.增加SO2的物质的量

（4）烟气中SO2可用某浓度NaOH溶液吸收得到Na2SO3和NaHSO3混合溶液，且所得溶液呈中性，该溶液中c(Na+)=__________________（用含硫微粒浓度的代数式表示）。

【答案】-399.7    <    在同一压强下，T2温度下H2S的转化率更大，说明升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大    0.2p1或1/5p1    增大氧气的浓度（或充入氧气）    ab    2c（SO32-）+c（HSO3-）   

【解析】

试题分析：本题考查盖斯定律的应用，化学平衡图像的分析，化学平衡常数的计算，外界条件对化学平衡加入催化剂可加快反应速率，a项可能；b，缩小容器体积可加快反应速率，b项可能；c，降低温度减慢反应速率，c项不可能；d，增加SO2物质的量，SO2物质的量应突然增大，d项不可能；答案选ab。

（4）Na2SO3和NaHSO3混合溶液中的电荷守恒为c（Na+）+c（H+）=c（OH-）+c（HSO3-）+2c（SO32-），溶液呈中性c（H+）=c（OH-），则c（Na+）=c（HSO3-）+2c（SO32-）。

2．“C1化学”是指以碳单质或分子中含1个碳原子的物质（如CO、CO2、CH4、CH3OH等）为原料合成工业产品的化学工艺，对开发新能源和控制环境污染有重要意义。

（1）一定温度下，在两个容积均为2L的密闭容器中，分别发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  △H=-49.0kJ/mol。相关数据如下：

请回答：

①c1_____c2（填“>”、“<”或“＝”）；a=__________。

②若甲中反应10s时达到平衡，则用CO2来表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速率是__________mol/(L·s)。

（2）压强为P1时，向体积为1L的密闭容器中充入bmol CO和2bmol H2，CO和氢气发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图所示。请回答：

①该反应属于__________（填“吸”或“放”）热反应；P1__________P2（填“>”、“<”或“＝”）。

②100℃时，该反应的平衡常数K=__________（用含b的代数式表示）。

（3）治理汽车尾气的反应是2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)  △H<0。在恒温恒容的密闭容器中通入n(NO):n(CO)=1:2的混合气体，发生上述反应。下列图像正确且能说明反应在进行到t1时刻一定达到平衡状态的是__________（选填字母）。

【答案】＝19.60.03放＜1/b2cd

【解析】

【详解】

（3）a、平衡常数与温度有关，温度不变，则平衡常数始终不变，所以平衡常数不能判断是否达到平衡状态，故a错误；

b、为物质的量随时间的变化，一氧化氮与二氧化碳物质的量相等时，各组分的量仍然继续变化，说明没有达到平衡状态，故b错误； 

c、起始通入n（NO）：n（CO）=1：2，二者反应按1：1进行，随反应进行比例关系发生变化，从t1时刻起n（CO）：n（NO）不再变化，说明到达平衡，故c正确；

d、反应物的转化率不变，说明达平衡状态，故d正确；

答案选cd。

【点睛】

等效平衡的应用是解答的难点，明确等效平衡的含义是解答的关键，所谓等效平衡是指外界条件相同时，同一可逆反应只要起始浓度相当，无论经过何种途径，都可以达到相同的平衡状态。注意等效平衡的判断及处理一般步骤是：进行等效转化，即—边倒法，即按照反应方程式的计量数之比转化到同一边的量，与题干所给起始投料情况比较即可。

3．碳及其化合物在有机合成、能源开发等工农业方面具有十分广泛的应用。

I.工业生产精细化工产品乙二醛(OHC-CHO)

（1）乙醇(CH3CH2OH)液相硝酸氧化法：在Cu(NO3)2催化下，用稀硝酸氧化乙醇制取乙二醛，此反应的化学方程式为_______________。该法具有原料易得、反应条件温和等优点，但也存在比较明显的缺点____________。

（2）乙二醇(HOCH2CH2OH)气相氧化法

已知：2H2(g)+O2(g) 2H2O（g） ΔH=-484kJ/mol，化学平衡常数为K1

OHC-CHO(g)+2H2(g) HOCH2CH2OH(g)  ΔH=-78kJ/mol，化学平衡常数为K2

则乙二醇气相氧化反应HOCH2CH2OH(g)+O2(g) OHC-CHO(g)+2H2O（g）的ΔH=______；相同温度下，该反应的化学平衡常数K=______(用含K1、K2的代数式表示)。 

Ⅱ.CO2的综合利用

（3）一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中发生反应C(s)+CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示，则下列说法正确的是______(填字母)。

a.反应达平衡状态时，混合气体的平均相对分子质量保持不变

b.A点的正反应速率比B点正反应速率小

C．550℃时，若充入氦气，则V正、V逆均减小，平衡不移动

d.T℃时，反应达平衡后CO2的转化率为66.7%

e. T℃时，若再充入1molCO2和1molCO，平衡不移动

（4）氨气、CO2在一定条件下可合成尿素，其反应为2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)，右图表示合成塔中氨碳比a与CO2转化率ω的关系。a为{n(NH3)/n(CO2)}，b为水碳比{n(H2O)/n(CO2)}。则

①b应控制在______

a.1.5-1.6  b.1-1.1  c.0.6-0.7

②a应控制在4.0的理由是_________

【答案】  CH2CH2OH+2HNO3OHC-CHO+2NO↑+3H2O  硝酸会腐蚀设备，生成的NO会污染空气  -406kJ/mol  K1/K2  abe  c  氨碳比a<4.0时CO2转化率较小；氨碳比a>4.0时CO2转化率增加不明显且浪费原料

【解析】试题分析：本题考查化学方程式的书写、盖斯定律的应用、化学平衡图像的分析、化学平衡常数。

应用盖斯定律，①式-②式得HOCH2CH2OH（g）+O2（g）OHC-CHO（g）+2H2O（g）ΔH=（-484kJ/mol）-（-78kJ/mol）=-406kJ/mol。根据化学平衡常数的含义，K1=，K2=，反应HOCH2CH2OH（g）+O2（g）OHC-CHO（g）+2H2O（g）的化学平衡常数K==。

4．（一）已知2A2（g）＋B2（g）2C3（g）；△H ＝－a kJ/mol（a＞0），在一个有催化剂的固定容积的容器中加入2 mol A2和1 mol B2，在500 ℃时充分反应达平衡时放出热量b kJ。

（1）比较a___b（填“＞、＝、＜”）

（2）为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是__________。

A．及时分离出C3气体           B．适当升高温度

C．增大B2的浓度               D．选择高效的催化剂

（3）下图表示此反应的反应速率v和时间t的关系图。根据下图判断，在t1和t4时刻改变的外界条件分别是_______________和 _____________ 。

（二）在一容积为2L的密闭容器中，加入0.2mol的N2和0.6mol的H2，在一定条件下发生如下反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)；△H＜0。反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如右图所示，请回答下列问题：

（1）根据上图，该反应达到平衡时H2的转化率等于__________。

（2）第5分钟末，保持其它条件不变，若改变反应温度，达新平衡后NH3的物质的量浓度不可能为_________。（填序号）。 

a  0.20mol·L-1    b  0.12 mol·L-1  c  0. 10 mol·L-1   d  0.08 mol·L-1

（3）若在第5分钟末将容器的体积缩小一半后，在第8分钟达到新的平衡（此时NH3的浓度约为0.25 mol·L-1 ），请在上图中画出第5分钟到9分钟NH3浓度的变化曲线。____________

【答案】＞C升高温度降低压强50%a、c

【解析】

【详解】

(一)(1)热化学方程式表达的意义为：当2mol A2和1mol B2完全反应时，放出热量为akJ，而加入2mol A2和1mol B2达到平衡时，没有完全反应，即释放的热量小于完全反应释放的热量，即a＞b，故答案为：＞；

(2)A、及时分离出C3气体，平衡正向移动，但反应速率减小，故错误； B、适当升高温度反应速率增大但平衡逆向移动，故错误；C、增大B2的浓度，平衡正向移动且反应速率增大，故正确； D、选择高效的催化剂，反应速率增大但平衡不移动，故错误；故选C；

浓度的变化曲线图像为：，故答案为：。