冲刺高考化学化学平衡精讲精炼13页.docx
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冲刺高考化学化学平衡精讲精炼13页
2020冲刺高考化学化学平衡精讲精炼
一、化学平衡
1、化学平衡的判断
最终归为两点:
各组分物质的量或者物质的量浓度不变;V正=V逆
需要注意:
A(s)⇌B(g)+2C(g)的类型;注意恒温恒压情况
练习:
1.[河南郑州外国语学校2019联考]在1L恒温恒容的密闭容器中投入一定量N2O5,发生反应:
反应1:
N2O5(g)==N2O4(g)+1/2O2(g)△H=+28.4kJ·mol-1
反应2:
N2O4(g)⇌2NO2(g)△H=-56.9kJ・mol-1
现有下列情况:
①混合气体的密度保持不变;②气体压强保持不变;③气体的平均摩尔质量保持不变;④C(NO2)/C(N2O4)保持不变;⑤O2的物质的量保持不变;⑥v正(N2O4):
v逆a(NO2)=1:
2。
能表明反应2一定达到平衡状态的是()
A.①②③⑤B.②③④⑥C.①③⑤⑥D.②③④⑤答案:
B
2、化学平衡移动方向判断
勒夏特列原理:
对着干;干不过。
注意溶液稀释问题。
练习:
1、某温度下,在一容积可变的容器里,反应2A(g)⇌B(g)+2C(g)达到平衡时,A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol、4mol.在保持温度和压强不变的条件下,下列说法正确的是( )
A.充入1mol稀有气体氦(He),平衡将不移动
B.充入A、B、C各1mol,平衡将向正反应方向移动
C.将A、B、C各物质的量都减半,C的百分含量不变
D.加入一定量的A气体达平衡后,C的百分含量一定增加答案:
C
2.在密闭容器中,一定条件下,进行如下反应:
NO(g)+CO(g)
N2(g)+CO2(g)ΔH=﹣373.2kJ·mol-1,达到平衡后,为提高该反应的速率和NO的转化率,采取的正确措施是( )
A.加催化剂同时升高温度
B.加催化剂同时增大压强
C.升高温度同时充入N2
D.降低温度同时增大压强答案:
B
3、化学平衡的图像
当反应物按照系数比进行投料时,生成物的体积分数最大
注意:
图像上的点是否为平衡时的点
练习:
1、在某密闭容器中,可逆反应:
A(g)+B(g)⇌xC(g)符合图中(Ⅰ)所示关系,φ(C)表示C气体在混合气体中的体积分数.由此判断,对图象(Ⅱ)说法不正确的是( )
A.
p3>p4,Y轴表示A的转化率
B.
p3>p4,Y轴表示B的质量分数
C.
p3>p4,Y轴表示B的转化率
D.
p3>p4,Y轴表示混合气体的平均相对分子质量答案:
B
2、燃煤脱硫可减少SO2尾气的排放,燃煤脱硫技术受到各界科研人员的关注.一种燃煤脱硫技术的原理是:
CaO(s)+3CO(g)+SO2(g)?
CaS(s)+3CO2(g)△H=-394.0kJ/mol.保持其他条件不变,不同温度下起始CO物质的量与平衡时体系中CO2的体积分数的关系如图所示(T表示温度):
下列有关说法正确的是( )
A.
T1比T2高
B.
b点SO2转化率最高
C.
b点后曲线下降是因CO体积分数升高
D.
减小压强可提高CO、SO2转化率答案:
C
A.30min时降低温度,40min时升高温度
B.反应方程式中的x=1,正反应为吸热反应
C.8min前A的平均反应速率为0.08mol/(L•min)
D.30min~40min间该反应使用了催化剂答案:
C
3、某密闭容器中充入等物质的量的A和B,一定温度下发生反应A(g)+xB(g)⇌2C(g),达到平衡后,只改变反应的一个条件,测得容器中物质的浓度、反应速率随时间变化如下图所示.下列说法中正确的是( )
二、化学平衡常数计算(平衡常数只与温度有关)
1、三段式计算
练习:
1.(四川省成都市第七中学2019届高三下学期4月阶段性测试)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)现代石油化工采用Ag作催化剂,可实现乙烯与氧气制备X(分子式C2H4O,不含双键),该反应符合最理想的原子经济,则反应的化学方程式是______________(有机物请写结构简式)。
(2)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_____________。
(3)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在该温度下,其平衡常数K=________。
②若向该容器通入高温水蒸气(不参加反应,高于400℃),C2H4的产率将________(选填“增大”“减小”“不变”“无法确定”),理由是_____________。
③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__________。
④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2CH2=CH2+O2
2
2CH4(g)
C2H4(g)+2H2(g)△H=+202.0 kJ/mol0.20mol/L增大该反应为气体体积增大的吸热反应,通入高温水蒸气相当于加热,同时通入水蒸气,容器的体积增大,相当于减小压强,平衡均右移,产率增大p1>p2在200℃时,乙烷的生成速率比乙烯的快28%
2、K与K直接推导,K与各类关系式推导
练习:
1、碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。
回答下列问题:
(1)大量的碘富集在海藻中,用水浸取后浓缩,再向浓缩液中加MnO2和H2SO4,即可得到I2,该反应的还原产物为________。
(2)上述浓缩液中主要含有I-、Cl-等离子,取一定量的浓缩液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl开始沉淀时,溶液中
为________________,已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=8.5×10-17。
(3)已知反应2HI(g)===H2(g)+I2(g)的ΔH=+11kJ·mol-1,1molH2(g)、1molI2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量,则1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为________________kJ。
(4)Bodensteins研究了下列反应:
2HI(g)
H2(g)+I2(g)在716K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表:
t/min
0
20
40
60
80
120
x(HI)
1
0.91
0.85
0.815
0.795
0.784
x(HI)
0
0.60
0.73
0.773
0.780
0.784
①根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为_______________________________。
②上述反应中,正反应速率为v正=k正x2(HI),逆反应速率为v逆=k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆为速率常数,则k逆为________(以K和k正表示)。
若k正=0.0027min-1,在t=40min时,v正=________min-1。
③由上述实验数据计算得到v正~x(HI)和v逆~x(H2)的关系可用下图表示。
当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为________________(填字母)。
2、温度为T1时,在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应:
2NO2(g)⇌2NO(g)+O2 (g) (正反应吸热).实验测得:
v正=v (NO2 )消耗=k正c2(NO2 ),v逆=v(NO)消耗=2v (O2 )消耗=k逆c2 (NO)•c(O2 ),k正、k逆为速率常数,受温度影响.下列说法正确的是( )
容器编号
物质的起始浓度(mol•L-1)
物质的平衡浓度(mol•L-1)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
Ⅰ
0.6
0
0
0.2
Ⅱ
0.3
0.5
0.2
Ⅲ
0
0.5
0.35
A.设K为该反应的化学平衡常数,则有K=k逆/k正
B.容器Ⅱ中起始反应正向进行最终达到平衡
C.达到平衡时,容器Ⅲ中NO的体积分数大于50%
D.当温度改变为T2时,若T2>T1,则k逆/k正>1.25答案:
B
3、Kp的计算
练习:
1、甲烷是最简单的烃,是一种重要的化工原料。
(1)以甲烷为原料,有两种方法合成甲醇:
方法I:
①
②
方法Ⅱ:
③
_______kJ/mol
(2)在密闭容器中充入2molCH4(g)和1molO2(g),在不同条件下进行反应:
。
实验测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强的变化如图所示。
①P1时升高温度,n(CH3OH)____(填“增大”、“减小”或“不变”);P1__P2(填“>"、“<”或“=”);
②E、F、N点对应的化学反应速率由大到小的顺序为____(用v(E)、v(F)、v(N)表示);
③下列能提高CH4平衡转化率的措施是____(填序号);
a.选择高效催化剂b.增大
投料比c.及时分离产物
④若F点,n(CH3OH)=1mol,总压强为2.5MPa,则To时F点用分压强代替浓度表示的平衡常数Kp=____。
(3)使用新型催化剂进行反应2CH4(g)+O2(g)
2CH3OH(g)。
随温度升高CH3OH的产率如图所示。
①CH3OH产率在T1至T2时很快增大的原因是____;
②T2后CH3OH产率降低的原因可能是____。
【答案】-251.0减小>
(N)>
(F)>
(E)c2MPa-1温度升高反应速率加快,且在此温度下催化剂活性增强该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,CH3OH产率降低
三、等效平衡
概念:
在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压),对同一可逆反应体系,起始时加入物质的物质的量不同,而达到化学平衡时,同种物质的百分含量相同。
注意:
学会使用假设法
练习:
1、(江苏省南通市2019届高三第一次模拟考试)在三个容积均为2L的密闭容器中按不同方式投入反应物,发生反应:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH=-akJ·mol-1(a>0)
相关反应数据如下:
容器
容器类型
起始温度/
起始物质的量/mol
平衡时H2物质的量/mol
CO
H2O
CO2
H2
Ⅰ
恒温恒容
800
1.2
0.6
0
0
0.4
Ⅱ
恒温恒容
900
0.7
0.1
0.5
0.5
Ⅲ
绝热恒容
800
0
0
1.2
0.8
下列说法正确的是( )
A.容器Ⅰ中反应经10min建立平衡,0~10min内,平均反应速率v(CO)=0.04mol·L-1·min-1
B.若向容器Ⅰ平衡体系中再加入CO、H2O、CO2、H2各0.1mol,平衡将正向移动
C.达到平衡时,容器Ⅱ中反应吸收的热量小于0.1akJ
D.达平衡时,容器Ⅲ中n(CO)<0.48mol【答案】BD
2、在三个容积相同的恒容密闭容器中,起始时按表中相应的量加入物质,在相同温度下发生反应CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)(不发生其他反应),CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
容器
起始物质的量/mol
CH4的平衡转化率
CH4
H2O
CO
H2
Ⅰ
0.1
0.1
0
0
50%
Ⅱ
0.1
0.1
0.1
0.3
/
Ⅲ
0
0.1
0.2
0.6
/
下列说法错误的是
A.该反应的
H>0,图中压强P1>P2
B.起始时,容器Ⅱ中v(CH4)正<v(CH4)逆
C.达到平衡时,容器Ⅰ、Ⅱ中CO的物质的量满足:
n(CO)Ⅱ<2n(CO)Ⅰ
D.达到平衡时,容器Ⅱ、Ⅲ中气体的总压强之比PⅡ∶PⅢ=4∶5【答案】AD
综合练习
1.(江苏省南京师范大学附属中学2019届高三5月模拟考试)下列图示与对应的叙述相符的是()
A.图甲所示,表示强碱滴定强酸的滴定曲线
B.图乙所示,从能量角度考虑,金刚石比石墨稳定
C.图丙所示,表示反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g);ΔH<0的平衡常数K与温度和压强的关系
D.图丁所示,图中的阴影部分面积的含义是[υ(正)-υ(逆)]【答案】A
2.(四川省凉山州2018届高三第三次诊断性检测)2SO2(g)十O2(g)
2SO3(g) △H=-198kJ·mol-1,在V2O5存在时,该反应机理为:
Ⅰ:
V2O5+SO2→2VO2+SO3(快) Ⅱ:
4VO2+O2→2V2O5(慢),下列说法正确的是()
A.反应速率主要取决于Ⅰ步反应
B.该反应逆反应的活化能大于198kJ/mol
C.2molSO2和1molO2在一定条件下充分反应能放出198KJ的热量
D.在恒温、恒容条件下,达到平衡后继续加入少量SO3平衡将向正反应方向移动,所以SO3的体积百分数增大【答案】B
3(湖南省(长郡中学、株洲市第二中学)、江西省(九江一中)等十四校2018届高三第一次联考)一定温度下,向容积为2L的恒容密闭容器中充入6molCO2和8molH2,发生反应CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ•mol-1,测得n(H2)随时间的变化如曲线Ⅰ所示。
下列说法正确的是
A.该反应在0~8min内CO2的平均反应速率是0.375mol·L-1·min-1
B.保持温度不变,若起始时向上述容器中充入4molCO2、2molH2、2molCH3OH(g)和1molH2O(g),则此时反应向正反应方向进行
C.保持温度不变,若起始时向上述容器中充入3molCO2和4molH2,则平衡时H2的体积分数等于20%
D.改变条件得到曲线Ⅱ、Ⅲ,则曲线Ⅱ、Ⅲ改变的条件分别是升高温度、充入氦气【答案】B
4.(山东省济宁市2019届高三第二次模拟考试)下列由实验现象得出的结论不正确的是
操作及现象
结论
A
向3mL0.1mol•L-1AgNO3溶液中先加入4~5滴0.1mol•L-1NaCl溶液,再滴加4~5滴0.1mol•L-1NaI溶液
先出现白色沉淀,后出现黄色沉淀,说明Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
B
向2支盛有5mL不同浓度的Na2S2O3溶液的试管中同时加入5mL0.1mol•L-1硫酸溶液,记录出现浑浊的时间
探究浓度对反应速率的影响
C
其他条件相同,测定等浓度的HCOOK和K2S溶液的pH
比较Ka(HCOOH)和Ka2(H2S)的大小
D
向可能含有Cu2O、Fe2O3红色固体①中加入足量稀硫酸溶解,有红色固体②生成,再滴加KSCN溶液溶液不变红
(已知:
Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O)
不能说明红色固体①中不含Fe2O3
【答案】A
5(2018-2019学年度北京市市昌平区高三二模)工业制氢气的一个重要反应是:
CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g)。
已知在25℃时:
①C(s)+
O2(g)
CO(g)ΔH1=−111kJ·mol−1
②H2(g)+
O2(g)==H2O(g)ΔH2=−242kJ·mol−1
③C(s)+O2(g)==CO2(g)ΔH3=−394kJ·mol−1
下列说法不正确的是
A.25℃时,CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH=−41kJ·mol−1
B.增大压强,反应①的平衡向逆反应方向移动,平衡常数K减小
C.反应①达到平衡时,每生成1molCO的同时生成0.5molO2
D.反应②断开2molH2和1molO2中的化学键所吸收的能量比形成4molO−H键所放出的能量少484kJ【答案B
6.(北京市东城区2019年高三二模考试)钨(W)在高温下可缓慢升华。
碘钨灯中封存的碘蒸气能发生反应:
W(s)+I2(g)
WI2(g),利用工作时灯泡壁与灯丝的温度差,将沉积在灯泡壁上的钨“搬运”回灯丝上。
对于该过程的理解不正确的是
A.工作时,电能转化为光能和热能
B.工作时,在灯泡壁和灯丝上发生反应的平衡常数互为倒数
C.W(s)+I2(g)
WI2(g)为放热反应
D.碘蒸气的作用是延长灯丝的使用寿命【答案】B
7.(黑龙江省大庆第一中学2019届高三第四次模拟)十九大报告指出:
“坚持全民共治、源头防治,持续实施大气污染防治行动,打赢蓝天保卫战!
”以NOx为主要成分的雾霾的综合治理是当前重要的研究课题。
Ⅰ.汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定条件下可发生如下反应:
反应①2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)ΔH1。
(1)已知:
反应②N2(g)+O2(g)⇌2NO(g)ΔH2=+180.5kJ·mol-1,CO的燃烧热为283.0kJ·mol-1,则ΔH1=____。
(2)在密闭容器中充入5molCO和4molNO,发生上述反应①,图1为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系。
①温度:
T1____T2(填“<”或“>”)。
②若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小,重新达到的平衡状态可能是图中A~G点中的____点。
(3)某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。
将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中NO含量,从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率),结果如图2所示。
若低于200℃,图2中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为______;a点_____(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率,说明其理由______。
II.N2O是一种强温室气体,且易形成颗粒性污染物,研究N2O的分解对环境保护有重要意义。
(4)碘蒸气存在能大幅度提高N2O的分解速率,反应历程为:
第一步I2(g)⇌2I(g)(快反应)
第二步I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g)(慢反应)
第三步IO(g)+N2O(g)→N2(g)+O2(g)+I2(g)(快反应)
实验表明,含碘时N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k为速率常数)。
下列表述正确的是____。
A.I2浓度与N2O分解速无关B.第二步对总反应速率起决定作用
C.第二步活化能比第三步小D.IO为反应的中间产物
【答案】-746.5kJ/mol>A温度较低时,催化剂的活性偏低不是该反应为放热反应,根据线II可知,a点对温度的平衡脱氮率应该更高BD
8.(四川省成都市2019届高三下学期第三次诊断性检测)甲烷是最简单的烃,是一种重要的化工原料。
(1)以甲烷为原料,有两种方法合成甲醇:
方法Ι:
①CH4(g)+
O2(g)
CO(g)+2H2(g)△H1=-35.4kJ/mol
②CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)△H2=-90.1kJ/mol
方法Ⅱ:
③2CH4(g)+O2(g)
2CH3OH(g)△H3=______kJ/mol
(2)在密闭容器中充入2molCH4(g)和1molO2(g),在不同条件下反应:
2CH4(g)+O2(g)
2CH3OH(g)。
实验测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强的变化如图所示。
①P1时升高温度,n(CH3OH)_______________(填“增大”、“减小”或“不变”);
②E、F、N点对应的化学反应速率由大到小的顺序为____________(用V(E)、V(F)、V(N)表示);
③下列能提高CH4平衡转化率的措施是_______________(填序号)
a.选择高效催化剂b.增大
投料比c.及时分离产物
④若F点n(CH3OH)=1mol,总压强为2.5MPa,则T0时F点用分压强代替浓度表示的平衡常数Kp=_____________________;
(3)使用新型催化剂进行反应2CH4(g)+O2(g)
2CH3OH(g)。
随温度升高CH3OH的产率如图所示。
①CH3OH的产率在T1至T2时很快增大的原因是______________;
②T2后CH3OH产率降低的原因可能是__________________。
【答案】-251.0减小V(N)>V(F)>V(E)c2MPa-l温度升高反应速率加快,且在此温度下催化剂活性增强该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,CH3OH产率降低
9.(河南省洛阳市2019届高三第四次模拟考试)研究和深度开发CO、CO2的应用具有重要的社会意义。
回答下列问题:
Ⅰ.CO可用于高炉炼铁,已知:
Fe3O4(s)+4CO(g)=3Fe(s)+4CO2(g)△H1=akJ/mol
3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g)△H2=bkJ/mol
则反应Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)的△H3=________kJ/mol(用含a、b的代数式表示)。
Ⅱ.一定条件下,CO2和CO可以互相转化。
(1)某温度下,在容积为2L的密闭容器按甲、乙两种方式投入反应物发生反应:
CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)。
容器
反应物
甲
8molCO2(g)、16molH2(g)
乙
wmolCO2(g)、xmolH2(g)、ymolCO(g)、zmolH2O(g)
甲容器15min后达到平衡,此时CO2的转化率为75%。
则0~15min内平均反应速率v(H2)=______,此条件下该反应的平衡常数K=______。
欲使平衡后乙与甲中相同组分气体的体积分数相等,则w、x、y、z需满足的关系是:
y______z(填“>”、“<”或“=”),且y=______(用含x、w的等式表示)。
(2)研究表明,温度、压强对反应“C6H5CH2CH3(g)+CO2(g)
C6H5CH=H2(g)+CO(g)+H2O(g)△H”中乙苯的平衡转化率影响如图所示:
则△H_____0(填“>”、“<”或“=”),压强p1、p2、p3从大到小的顺序是________。
(3)CO可被NO2氧化:
CO+NO2
CO2+NO。
当温度高于225℃时,反应速率v正=k正·c(CO)·c(NO2)、v逆=k逆·c(CO2)·c(NO),k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。
在上述温度范围内,k正、k逆与该反应的平衡常
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