易错专题13 化学平衡图像和计算（原卷版）-2024年高考化学考前易错聚焦

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►易错点二 化学平衡计算
典例精讲
易错点一 化学平衡图像
【易错典例】
例1(1) 用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应[2HCl(g)＋O2H2O(g)＋Cl2(g) ΔH]具有更好的催化活性，
①实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的αHCl～T曲线如下图：

则总反应的ΔH________0(填“＞”、“＝”或“＜”)；A、B两点的平衡常数K(A)与K(B)中较大的是________。
②在上述实验中若压缩体积使压强增大，画出相应αHCl～T曲线的示意图，并简要说明理由_________ 。
③下列措施中，有利于提高αHCl的有________。
A．增大n(HCl) B．增大n(O2) C．使用更好的催化剂 D．移去H2O
（2）甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：①CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)ΔH1②CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH2③CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)ΔH3，回答下列问题：
①反应①的化学平衡常数K表达式为________；图中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为________(填曲线标记字母)，其判断理由是________。

②合成气组成n(H2)/n(CO＋CO2)＝2.60时，体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图所示。α(CO)值随温度升高而_____(填“增大”或“减小”)，其原因是____________；图中的压强由大到小为________，其判断理由是________________。

【解题必备】
1.化学平衡图像的解答
（1）认清坐标系，弄清纵、横坐标所代表的意义，并与有关原理相结合；看清起点，分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，一般生成物多数以原点为起点；看清曲线的变化趋势，注意渐变和突变，分清正、逆反应，从而判断反应特点；注意终点，例如在浓度­时间图像上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断；先拐先平数值大，例如在转化率­时间图像上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该曲线对应的温度高、浓度大或压强大；定一议二，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。
（2）从“断点”着手，当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可能使速率－时间图像的曲线出现不连续的情况，即出现“断点”。根据“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断；从“拐点”入手，同一可逆反应，若反应条件不同，达到平衡所用的时间也可能不同，反映到图像出现“拐点”的时间也就有差异。根据外界条件对化学反应速率的影响，即可判断出温度的高低、压强或浓度的大小及是否使用催化剂；从曲线的变化趋势着手，对于速率－温度(或压强)图像，由于随着温度逐渐升高或压强逐渐增大，反应速率会逐渐增大，因此图像上出现的是平滑的递增曲线，注意温度或压强的改变对正、逆反应速率的影响是一致的，即要增大都增大，要减小都减小，反映到图像上，就是v(正)、v(逆)两条曲线的走势大致相同。
2.化学平衡简答题的解答
（1）化学平衡类简答题一般是演绎三段式答题模式(前提、推理、结论)：问题所涉及大前提(相关的理论或规律)的表述，一般很熟悉的理论或规律可以只写名称，也可以用化学方程式等化学用语表示，并不需要把其详细内容写出；问题的推理过程(具体条件下的变化等)的表述；问题所涉及的变化结果。
（2）答题的一般思维和作答程序是：阅读题目新情境的信息，找出核心问题的分析对象，即平衡体系；找出题目信息中与平衡体系有关变化的因素；利用平衡移动原理分析变化的因素对化学平衡移动的影响，即平衡移动方向的判断；说明平衡发生移动后对实际问题体系产生的影响。组织答案时，一般应将前提条件、前因后果表述清楚，其中的化学原理分析做到用词准确、书写规范。即“……存在……平衡，……(条件)使平衡向……(方向)移动，……(结论)”。
【变式突破】
1.以石灰石为原料通过系列反应将硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：
CaSO4 (s)＋CO (g)CaO(s)＋SO2 (g)＋CO2 (g)ΔH1＝＋218.4 kJ·ml－1(反应Ⅰ)
CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g)ΔH2＝－175.6 kJ·ml－1(反应Ⅱ)
(1)对于有气体参与的反应，表示平衡常数 Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)，则反应Ⅰ的Kp＝______________________(用表达式表示)。
(2)假设某温度下，反应Ⅰ的速率(v1)小于反应Ⅱ的速率(v2)，则如下图反应过程能量变化示意图正确的是____________(填字母，下同)。
(3)如图为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线。则降低该反应体系中产生的SO2生成量的措施有________。
A.向该反应体系中投入生石灰 B.在合适的温度区间内控制较低的反应温度
C.降低CO的初始体积百分数 D.提高反应体系的温度
2.①将一定量的CO2(g)和CH4(g)通入一恒容密闭容器中发生反应:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。其他条件相同,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ)作用下反应相同时间后,体系中CO含量随反应温度的变化如下图所示。
在a点与b点对应的反应条件下,反应继续进行一段时间后达到平衡,平衡常数Ka (填“>”、“”、“”、“”、“N
C．正反应速率：M>Q
D．该反应的化学平衡常数表达式：
7．（2024·广西柳州·三模）燃油汽车尾气中含有NO和CO等有毒气体，某研究小组用新型催化剂对NO、CO在不同条件下的催化转化进行研究，反应原理为： 。在密闭容器中充入2 ml NO和2 ml CO，平衡时NO的体积分数随温度、压强的变化关系如图。下列说法正确的是
A．a点CO的平衡转化率为25%
B．c点和b点的反应速率可能相同
C．若在e点扩大容器体积并加热，可能达到c点状态
D．恒温恒压条件下，向d点平衡体系中再充入2 ml NO和2 ml CO，重新达到平衡后，与d点状态相比，NO的体积分数将增大
8．（2024·湖南益阳·三模）工业上常用和为原料合成甲醇，过程中发生如下反应：。在温度下，向刚性容器中充入和一定物质的量的，随着充入的物质的量的不同，平衡时容器中的体积分数变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A．B．
C．平衡常数D．该反应在高温高压条件下自发进行
9．（2024·湖南长沙·一模）二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体一氧化碳。其原理为。在起始物n(H2)/n(CO2)=3时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为，在T=250℃下的、在下的曲线如图所示。下列说法正确的是
A．图中对应等压过程的曲线是a
B．该反应在高温下能自发进行
C．当时，的平衡转化率
D．温度压强一定时，增大起始物，可提高平衡时的
10．（2024·辽宁锦州·一模）已知可逆反应，和的消耗速率与其浓度存在如下关系：，（其中、是只与温度有关的常数），一定温度下，消耗速率与浓度的关系图像如图所示。下列说法正确的是
A．曲线Y表示消耗速率与浓度的关系
B．图中A点表示反应达到平衡状态
C．缩小容器的容积，平衡向正反应方向移动，气体的颜色变浅
D．若某温度时，则该温度下平衡常数
11．（2024·贵州黔西·一模）控制起始时，，恒容条件下，若只发生反应ⅰ．
ⅱ． ，平衡时各物质的量分数随温度的变化如图所示，下列说法正确的是
A．图中代表的曲线是c，代表的曲线是b
B．温度低于500℃时，CO的物质的量分数约为0，说明此条件下，反应ⅰ化学平衡常数大，反应完全
C．反应的
D．M点（℃）时，反应的平衡常数
12．（2024·湖南常德·一模）在℃，下，向1L的密闭容器中充入1ml和一定物质的量的发生反应：，平衡时的物质的量分数与初始投料比的关系如图所示。下列说法错误的是
A．随着的增大，的转化率逐渐增大
B．e点：
C．a点时，该反应的平衡常数为
D．a点，平衡后再投入1ml和1ml，达到新平衡时，的产率增大
13．（2024·四川遂宁·三模）氮、碳化合物转化是环境科学研究热点课题之一。“双碳”目标大背景下，采取高效经济方式利用CO2对人类社会发展具有重要意义。
(1)CO2催化加氢可合成乙烯，反应为2CO2(g)+6H2(g)⇌C2H4(g)+4H2O(g) ΔH”“＜”或“=”)，M点的正反应速率 N点的逆反应速率(填“>”“＜”或“=”)。在500K，压强为p1的条件下，该反应的Kp= (列出计算式)。
14．（2024·河南开封·三模）含硫化合物是实验室和工业上的常用化学品。
回答下列问题：
(1)实验室可用铜与浓硫酸反应制备少量：
，判断该反应的自发性，并说明理由 。
(2)在一个固定容积为的密闭容器中，充入和，半分钟后达到平衡，测得容器中含，则 。若继续通入和，则平衡 移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)，再次达到平衡时， 。
(3)接触法制硫酸工艺中，其主反应在并有催化剂存在条件下进行：
①该热化学反应方程式的含义是 。
②为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如图所示。下列说法正确的是 (填标号)。
a．温度越高，反应速率越大
b．的曲线代表平衡转化率
c．越大，反应速率最大值对应温度越低
d．可根据不同对应的最大反应速率，选择最佳生产温度
③设的平衡分压为的平衡转化率为，用含和的代数式表示上述催化氧化反应的 (用平衡分压代替平衡浓度)。
④为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所示，催化性能最佳的是 (填标号)。
15．（2024·贵州·一模）工业上常用合成气（主要成分为CO、）在一定条件下制备甲醇，其涉及反应如下：
反应Ⅰ． ；
反应Ⅱ． ；
反应Ⅲ． 。
回答下列问题：
(1)在催化剂作用下也可以由CO2制备甲醇： ，则 ；该反应在 （填“高温”“低温”或“任意温度”）下可自发进行。
(2)向容积为2 L的刚性密闭容器中充入2 ml CO和4 ml发生上述反应，测得不同温度下，CO的平衡转化率、的选择性如图所示。
①表示甲醇的选择性曲线是 （填“”或“”）。
②下，2 min时达到平衡，此时体系压强为aPa，。用的分压变化表示的化学反应速率为 ，反应Ⅲ的 （，指用平衡分压代替平衡浓度进行计算的平衡常数，A的平衡分压的物质的量分数）。
(3)维持CO和的物质的量之和为3 ml，若在1 L恒容密闭容器中只发生上述反应Ⅰ，调整进气比不同，温度不同时，测得相应的CO平衡转化率如图所示。则A和B两点的温度： （填“”“