2021届高考化学一轮复习化学平衡图像作业 8页

专项提能训练(四)‎ 化学平衡图像 ‎1.对于可逆反应A(g)+2B(g) 2C(g)　ΔH >0,下列图像中正确的是(　　)‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ 答案　D　该反应为气体体积减小的反应,增大压强平衡正向移动,则图中交点后应正反应速率大于逆反应速率,故A错误;该反应为吸热反应,升高温度平衡正向移动,则图中升高温度正、逆反应速率均增大,且正反应速率大于逆反应速率,故B错误;升高温度,反应速率加快,平衡正向移动,则图中500 ℃应先达到平衡,故C错误;升高温度,反应速率加快,达到平衡时间短,且平衡正向移动,A的体积分数减小,则500 ℃先达到平衡且A的体积分数小,故D正确。‎ ‎2.I2在KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq) I‎3‎‎-‎ (aq)。某I2、KI混合溶液中I‎3‎‎-‎的物质的量浓度c(I‎3‎‎-‎)与温度T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法正确的是　(　　)‎ A.反应I2(aq)+I-(aq) I‎3‎‎-‎ (aq)的ΔH>0‎ B.若温度为T1、T2时,反应的平衡常数分别为K1、K2,则K1v(逆)‎ D.状态A与状态B相比,状态A的c(I2)大 答案　C　随着温度的不断升高,I‎3‎‎-‎的浓度逐渐减小,说明反应向逆反应方向移动,I2(aq)+I-(aq) I‎3‎‎-‎(aq)是一个放热反应,即ΔH<0,故A错误;因为K=c(I‎3‎‎-‎)‎c(I‎2‎)×c(I‎-‎)‎,T2>T1,所以当温度升高时,反应向逆反应方向移动,即K1>K2,故B错误;从图中可以看出D点并没有达到平衡状态,所以它要向A点移动,I‎3‎‎-‎的浓度应增加,平衡向正反应方向移动,所以v(正)>v(逆),故C正确;温度升高,平衡向逆方向移动,c(I‎3‎‎-‎)变小,则c(I2)应变大,所以状态B的c(I2)大,故D错误。‎ ‎3.对于可逆反应:mA(g)+nB(?) xC(g)　ΔH,在不同温度及压强(p1,p2)条件下,反应物A的转化率如图所示,下列判断正确的是(　　)‎ A.ΔH>0,m+n>x,同时B为非气态 B.ΔH>0,m+nx,同时B为气态 D.ΔH<0,mx,当B为非气态时,即m>x;由图(2)知,随着温度的升高,A的转化率降低,平衡向逆反应方向移动,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,所以逆反应是吸热反应,正反应是放热反应,即ΔH<0,只有C符合。‎ ‎4.在容积一定的密闭容器中,置入一定量的一氧化氮和足量碳发生化学反应:C(s)+2NO(g) CO2(g)+N2(g),平衡时c(NO)与温度T的关系如下图所示,则下列说法正确的是(　　)‎ A.该反应的ΔH>0‎ B.若该反应在T1 ℃、T2 ℃时的平衡常数分别为K1、K2,则K1pB D.在T2 ℃时,若反应体系处于状态D,则此时v正>v逆 答案　D　温度升高,NO的浓度增大,说明平衡左移,则该反应的ΔH<0,故A错误;ΔH<0,升高温度平衡常数减小,则K1>K2,故B错误;反应前后气体物质的量不变,压强与温度有关,温度越高压强越大,则pC>pD=pB,故C错误;在T2 ℃时,若反应体系处于状态D,达到平衡NO的浓度要减小,反应正向进行,则此时v正>v逆,故D正确。‎ ‎5.已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92 kJ·mol-1,下图表示L一定时,H2的平衡转化率(α)随X的变化关系,L(L1、L2)、X分别代表压强或温度中的一种。下列说法中,不正确的是(　　)‎ A.X表示温度 B.L2>L1‎ C.反应速率:v(M)>v(N)‎ D.平衡常数:K(M)>K(N)‎ 答案　D　A项,升高温度,平衡逆向移动,H2的平衡转化率(α)减小,故X表示温度;B项,相同温度时,压强越大,H2的平衡转化率(α)越大,故L2>L1;C项,压强越大,反应速率越快,故v(M)>v(N);D项,温度相同,平衡常数相同。‎ ‎6.在体积均为1.0 L的两恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉,再分别加入0.1 mol CO2和0.2 mol CO2,在不同温度下反应CO2 (g)+C(s) 2CO(g)达到平衡,平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是(　　)‎ A.反应CO2(g)+C(s) 2CO(g)　ΔH<0‎ B.体系的总压强p总:p总(状态Ⅱ)<2p总(状态Ⅲ)‎ C.体系中c(CO):6c(CO,状态Ⅰ)v正 答案　B　A项,根据图像,升高温度c(CO2)减小,平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应,ΔH>0,A项错误;B项,状态Ⅱ和状态Ⅲ温度和体积相同,Ⅱ处于起始加入0.2 mol CO2的曲线上,Ⅲ处于起始加入0.1 mol CO2的曲线上,状态Ⅱ起始加入的CO2物质的量是状态Ⅲ的两倍,状态Ⅱ相当于在状态Ⅲ达平衡后将体积缩小一半,若平衡不移动,状态Ⅱ总压强等于状态Ⅲ的两倍,增大压强平衡逆向移动,p总(状态Ⅱ)<2p总(状态Ⅲ),B项正确;C项,Ⅰ处于起始加入0.1 mol CO2的曲线上,Ⅱ处于起始加入0.2 mol CO2的曲线上,根据图像Ⅰ、Ⅱ平衡时c(CO2)平衡相等且<0.08 mol/L,Ⅰ平衡时c(CO)=2[0.1-c(CO2)平衡],Ⅱ平衡时c(CO)=2[0.2-c(CO2)平衡],若c(CO2)平衡=0.08 mol/L,则6c(CO,状态Ⅰ)=c(CO,状态Ⅱ),而c(CO2)平衡<0.08 mol/L,则6c(CO,状态Ⅰ)>c(CO,状态Ⅱ),C项错误;D项,该反应为吸热反应,从状态Ⅰ到状态Ⅲ升温过程中v正>v逆,D项错误。‎ ‎7.(2018江西名校学术联盟质量检测)为了缓解温室效应,科学家提出了多种回收和利用CO2的方案。‎ 方案Ⅰ:利用CO2制备CH4‎ ‎300 ℃时,向2 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2和8 mol H2,发生反应CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH4,混合气体中CH4的浓度与反应时间的关系如图所示。‎ ‎(1)①从反应开始到恰好达到平衡时,H2的平均反应速率v(H2)=　　　　。 ‎ ‎②300 ℃时,反应的平衡常数K=　　　　。 ‎ ‎③保持温度不变,向平衡后的容器中再充入2 mol CO2和8 mol H2,重新达到平衡时CH4的浓度　　　(填字母)。 ‎ A.等于0.8 mol·L-1‎ B.等于1.6 mol·L-1‎ C.0.8 mol·L-1”“<”或“=”)。 ‎ ‎(3)已知:200 ℃时,该反应的平衡常数K=61.8。则ΔH4　　0(填“>”“<”或“=”)。 ‎ 答案　(1)①0.32 mol·L-1·min-1　②25　③D ‎(2)>　(3)<‎ 解析　(1)①从反应开始到恰好达到平衡时,H2的平均反应速率v(H2)=4v(CH4)=‎0.8mol·‎L‎-1‎‎10min×4=0.32 mol·L-1·min-1。‎ ‎②　　　　　　　CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)‎ 起始(mol·L-1) 1　　 4　　 　0　　 　0‎ 反应(mol·L-1) 0.8　 3.2　　 0.8　 1.6‎ 平衡(mol·L-1) 0.2　 0.8　　 0.8　 1.6‎ ‎300 ℃时,反应的平衡常数K=‎1.‎6‎‎2‎×0.8‎‎0.2×0.‎‎8‎‎4‎=25。‎ ‎③保持温度不变,向平衡后的容器中再充入2 mol CO2和8 mol H2,相当于增大压强,平衡正向移动,则重新达到平衡时CH4的浓度大于1.6 mol·L-1。‎ ‎(2)Qc=‎2‎‎2‎‎×2.8‎‎0.8×‎‎1‎‎4‎=14v逆。‎ ‎(3)200 ℃时,该反应的平衡常数K=61.8,说明升高温度,平衡常数减小,平衡逆向移动,正反应为放热反应,则ΔH4<0。‎ ‎8.(2018山东济南一模,27)在一定条件下,将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应为:2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH。‎ 已知:①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH1=-90.7 kJ·mol-1‎ ‎②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH2=-23.5 kJ·mol-1‎ ‎③CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH3=-41.2 kJ·mol-1‎ ‎(1)ΔH　　　　kJ·mol-1。 ‎ ‎(2)某温度下,在体积固定为2 L的密闭容器中进行反应①,将1 mol CO和2 mol H2混合,测得不同时刻的反应前后压强关系如下:‎ 时间(min)‎ ‎5‎ ‎10‎ ‎15‎ ‎20‎ ‎25‎ ‎30‎ 压强比 ‎(p后/p前)‎ ‎0.98‎ ‎0.90‎ ‎0.80‎ ‎0.70‎ ‎0.70‎ ‎0.70‎ 则达到平衡时CO的转化率为　　　　。 ‎ ‎(3)已知在某压强下,该反应在不同温度、不同投料比[n(H2)/n(CO2)]时,CO2的转化率如图所示。从图中可得出三条主要规律:‎ ‎①增大投料比,CO2的转化率增大;②　　　　　　　　　　　　　　;③　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)-122.5　(2)45%　(3)升高温度,CO2的转化率降低　温度越低,增大投料比使CO2的转化率增大的越显著(答案合理即可)‎ 解析　(1)根据盖斯定律可知,①×2+②-③×2可得所求反应方程式,则ΔH=2ΔH1+ΔH2-2ΔH3=2×(-90.7 kJ·mol-1)-23.5 kJ·mol-1+2×41.2 kJ·mol-1=-122.5 kJ·mol-1。‎ ‎(2)温度、体积不变的可逆反应中,气体的压强之比等于其物质的量之比,20 min时反应达到平衡,压强比p后p前=0.70,则反应后气体的物质的量=3 mol×0.70=2.1 mol,气体减少的物质的量=3 mol-2.1 mol=0.9 mol,根据气体减少的物质的量与CO之间的关系式知参加反应的CO的物质的量为‎0.9mol‎2‎=0.45 mol,则CO的转化率=‎0.45mol‎1mol×100%=45%。‎ ‎9.工业上以CO为原料生产二甲醚的反应为3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)　ΔH=a kJ· mol-1。T ℃时,起始时在恒容密闭容器中加入一定量的H2和CO,实验内容和结果如下表和下图所示。‎ 实验序号 容器体积 起始物质的量 达平衡时放出热量 H2‎ CO Ⅰ ‎2 L ‎8 mol ‎8 mol ‎494 kJ Ⅱ ‎2 L ‎4 mol ‎4 mol ‎——‎ ‎(1)上述反应平衡常数K的表达式为　。 ‎ ‎(2)由题意可知,a=　　　　,b　　　　1(填“>”“<”或“=”)。 ‎ ‎(3)实验Ⅰ中,反应前10 min内的平均速率v(H2)=　　　　。 ‎ ‎(4)下列条件能使上述反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是　　　　 (填写字母)。 ‎ a.及时分离出CH3OCH3气体 b.保持容器的容积不变,再充入1 mol CO和1 mol H2‎ c.适当升高温度 d.保持容器的容积不变,充入1 mol 氦气 ‎(5)T ℃时,若容器中含1 mol· L-1 H2、2 mol· L-1 CO、2 mol· L-1 CH3OCH3、3 mol· L-1 CO2,则此时v正　　　　v逆(填“>”“<”或“=”)。 ‎ 答案　(1)c(CH‎3‎OCH‎3‎)·c(CO‎2‎)‎c‎3‎‎(H‎2‎)·c‎3‎(CO)‎　(2)-247　<‎ ‎(3)0.3 mol·L-1·min-1　(4)b　(5)>‎ 解析　(1)3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)平衡常数表达式为c(CH‎3‎OCH‎3‎)·c(CO‎2‎)‎c‎3‎‎(H‎2‎)·c‎3‎(CO)‎,根据图像分析该反应是放热反应,温度降低,平衡正向移动,平衡常数增大。‎ ‎(2)实验Ⅰ中,‎ ‎3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)　ΔH=a kJ· mol-1‎ 起始(mol) 8 8 0 0‎ 变化(mol) 6 6 2 2‎ 平衡(mol) 2 2 2 2‎ 反应放出的热量与物质的量成正比,则有2∶(-494)=1∶a,解得a=-247。实验Ⅱ和实验Ⅰ相比,等温等容,反应物浓度减半,相当于减小压强,平衡左移,所以实验Ⅱ达到平衡时,CH3OCH3(g)的物质的量比1要小,即b<1。‎ ‎(3)实验Ⅰ中,反应前10 min内的平均速率v(H2)=‎(8-2)mol‎2 L‎10min=0.3 mol· L-1· min-1 。‎ ‎(4)及时分离出CH3OCH3气体,生成物浓度减小,反应速率减小,平衡正向移动,故a错误; 保持容器的容积不变,再充入1 mol CO和1 mol H2,相当于增大压强,反应速率增大,平衡正向进行,b项正确;该反应是放热反应,适当升高温度,反应速率增大,平衡逆向移动,故c错误;保持容器的容积不变,充入1 mol氦气,平衡不移动,故d错误。‎ ‎(5)　　　　3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)‎ 起始(mol) 8 8 0 0‎ 变化(mol) 6 6 2 2‎ 平衡(mol) 2 2 2 2‎ 容器容积为2 L,则平衡浓度均为1 mol/L,平衡常数K=‎1×1‎‎1‎‎3‎‎×‎‎1‎‎3‎=1,若容器中含1 mol· L-1 H2、2 mol· L-1 CO、2 mol· L-1CH3OCH3、3 mol· L-1 CO2,则Qc=‎2×3‎‎1‎‎3‎‎×‎‎2‎‎3‎=0.75v逆。‎