近几年高考化学平衡试题考查特点 9页

近几年高考化学平衡试题考查特点 一、图表题增多并突出计算创新，如用压强代替浓度，联系阿伏伽德罗定律考查平衡常数、转化率等相关计算。‎ ‎1、一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：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：已知：‎ 气体分压（P分）=气体总压（P总）×体积分数。下列说法正确的是（ ）‎ A．‎550℃‎时，若充入惰性气体，v正，v逆均减小，平衡不移动 B．‎650℃‎时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0%‎ C．T℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动 D．‎925℃‎时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=24.0P总 ‎【答案】B ‎【解析】选项A中，因容器的体积可变，故充入惰性气体后容器体积变大，混合气体整体被稀释，反应应正向移动，故A错误。选项B中，设转化的CO2为x，则CO为2X，剩下的CO2为（1-X），由题可知，(1-X)/2X=60%/40%，解得x=0.25，故选项B正确。选项C中，当同时充入CO2和CO时若要保证平衡不移动，则需要按照反应系数进行添加，即在加入1体积CO2时加入2体积CO，而此时是等体积加入，相当于CO加少了，平衡应正向移动，故C错误。选项D中，通过题目所给条件计算KP应等于23.0P总，故D错误。‎ ‎2、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=40,min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）‎ 根据题意可知2HI（g）H2（g）+I2（g）‎ 初始 1mol·L-1 0 0‎ 平衡0.784mol·L-10.108mol·L-10.108mol·L-1‎ 所以K=0.1082/0.7842；平衡时v正=v逆，所以k正x2(HI) =k逆x(H2)x(I2)，结合平衡常数表达式可知k逆=K·k正，v正=k正x2(HI)=0.0027min-1ⅹ（0.85）2=1.95×10-3。‎ ‎3、甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料。利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2‎ ‎）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：‎ ‎①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1‎ ‎②CO2(g)+3H2(g)CH3OH（g）+H2O(g)    △H2‎ ‎③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)         △H3 回答下列问题：‎ ‎（1）已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：‎ 化学键 H—H C—O C O H—O C—H E/（kJ.mol-1）‎ ‎436‎ ‎343‎ ‎1076‎ ‎465‎ ‎413‎ 由此计算△H1＝   kJ·mol-1，已知△H2＝-58kJ·mol-1，则△H3＝   kJ·mol-1。‎ ‎（2）反应①的化学平衡常数K的表达式为     ；图1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                。‎ ‎（3）合成气的组成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2所示。α（CO）值随温度升高而      （填“增大”或“减小”），其原因是        。图2中的压强由大到小为_____ ，其判断理由是_____ 。‎ ‎【答案】（1）—99；＋41（2）；a；反应①为放热反应，平衡常数应随温度升高变小；（3）减小；升高温度时，反应①为放热反应，平衡向向左移动，使得体系中CO的量增大；反应③为吸热反应，平衡向右移动，又产生CO的量增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低；P3＞P2＞P1；相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响，故增大压强时，有利于CO的转化率升高 ‎4．化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题：‎ ‎(1)已知AX3的熔点和沸点分别为－‎93.6 ℃‎和‎76 ℃‎，AX5的熔点为‎167 ℃‎。室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为____________________________________________。‎ ‎(2)反应AX3(g)＋X2(g)AX5(g)在容积为‎10 L的密闭容器中进行。起始时AX3和X2均为0.2 mol。反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。‎ ‎①列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)＝______________________。‎ ‎②图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)由大到小的次序为____________(填实验序号)；与实验a相比，其他两组改变的实验条件及判断依据是：b________________________________________________，c____________________________________________。‎ ‎③用p0表示开始时总压强，p表示平衡时总压强，α表示AX3的平衡转化率，则α的表达式为______________；实验a和c的平衡转化率：αa为________，αc为________。‎ ‎(1)AX3(l)＋X2(g)===AX5(s)　ΔH＝－123.8 kJ/mol　(2)①＝1.7×10－4 mol·L－1·min－1‎ 解：开始时n0＝0.4 mol，总压强为160 kPa，平衡时总压强为120 kPa，则n为＝，‎ n＝0.40 mol×＝0.30 mol，‎ ‎　　　　AX3(g)＋X2(g) AX5(g)‎ 起始时n0/mol：0.20　　0.20　　　0‎ 平衡时n/mol：0.20－x　0.20－x　x ‎(0.20－x)＋(0.20－x)＋x＝0.30‎ x＝0.10‎ v(AX5)＝＝1.7×10－4 mol·L－1·min－1‎ ‎②bca　加入催化剂。反应速率加快，但平衡点没有改变　温度升高。反应速率加快，但平衡点向逆反应方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未改变，但起始总压强增大)　③α＝2(1－)　50%　40%‎ ‎[解析] (1)书写热化学方程式时要注意常温下AX3呈液态，AX5呈固态。(2)②由图像知，达到平衡所需时间：a＞c＞b，所以反应速率v(AX5)由大到小的顺序为b＞c＞a；与实验a相比，实验b先达到平衡，化学反应速率快，但平衡点没有变化，说明实验b加入了催化剂；反应为放热反应，与实验a相比，实验c平衡向逆反应方向移动，且反应速率加快，说明实验c改变的条件是升高温度。‎ ‎ 　　　　　　AX3(g)　　＋　　X2(g)AX5(g) ‎ 起始量(mol) 0.2 0.2 0‎ 变化量(mol) x x x 平衡量(mol) 0.2－x 0.2－x x 则有＝，解得x＝，则AX3的转化率为＝2(1－)；分别将实验a、c的p、p0的数据代入上式，得aa、ac分别为50%、40%。‎ ‎5、用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HC1。利用反应A，可实现氯的循环利用。反应A：4HCl＋O2 ‎400℃‎ CuO/CuCl2‎ 2Cl2＋2H2O ‎(1)已知:Ⅰ反应A中， 4mol HCI被氧化，放出115.6kJ的热量。‎ ⅡO O Cl Cl O O Cl Cl ‎243KJ/mol 键断裂 ‎498KJ/mol 键断裂 H2O的电子式是_______________.‎ ‎②反应A的热化学方程式是_______________。‎ ‎③断开1 mol H—O 键与断开 1 mol H—Cl 键所需能量相差约为__________KJ，H2O中H—O 键比HCl中H—Cl键（填“强”或“若”）_______________。‎ ‎ (2)对于反应A，下图是4种投料比[n(HCl)：n(O2)，分别为1：1、2：1、4：1、6：1、]下，反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。‎ ‎60‎ ‎70‎ ‎80‎ ‎90‎ ‎100‎ ‎360‎ ‎380‎ ‎400‎ ‎420‎ ‎440‎ ‎460‎ 反应温度/℃‎ HCl的平衡转化率/%‎ a b c d ‎①曲线b对应的投料比是______________.‎ ‎②当曲线b, c, d对应的投料比达到相同的HCl平衡转化率时，对应的反应温度与投 料比的关系是_________________ .‎ ‎③投料比为2:1、温度为‎400℃‎时，平衡混合气中Cl2的物质的量分数是_______________.‎ 答案：(1) 4HCl＋O2 ‎400℃‎ CuO/CuCl2‎ 2Cl2＋2H2O △H=－115.6kJ·mol－1；32；强 ‎(2) 4:1；投料比越小时对应的温度越低；30.8%‎ ‎6、硼酸（H3BO3）在食品、医药领域应用广泛。‎ ‎(1)请完成B2H6气体与水反应的化学方程式：B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +________。‎ ‎(2)在其他条件相同时，反应H3BO3 +3CH3OHB(OCH3)3 +3H2O中，H3BO3的转化率（）在不同温度下随反应时间（t）的变化见图12，由此图可得出：‎ ‎①温度对应该反应的反应速率和平衡移动的影响是_______ ‎ ‎②该反应的_____0(填“<”、“=”或“>”).‎ ‎(3)H3BO3溶液中存在如下反应：‎ H3BO3（aq）+H2O（l） [B(OH)4]-( aq)+H+（aq）已知0.70 mol·L-1 H3BO 3溶液中，上述反应于298K达到平衡时，c平衡（H+）=2.0×10-5mol·L-1，c平衡（H3BO 3）≈c起始（H3BO3），水的电离可忽略不计，求此温度下该反应的平衡常数K（H2O的平衡浓度不列入K的表达式中，计算结果保留两位有效数字）‎ ‎【解析】(1)根据元素守恒，产物只能是H2， 故方程式为B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +6H2。‎ ‎(2)由图像可知，温度升高，H3BO 3的转化率增大，故升高温度是平衡正向移动，正反应是吸热反应，△H＞O。‎ ‎(3) K===‎ ‎【答案】‎ ‎(1) B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +6H2‎ ‎(2) ①升高温度，反应速率加快，平衡正向移动 ②△H＞O ‎(3) 或1.43‎ 二、绘图题增多，根据化学平衡原理要求补充残图或绘图 ‎7．合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。‎ 一种工业合成氨的简式流程图如下：‎ ‎(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：________________________________________________________________________。‎ ‎(2)步骤Ⅱ中制氢气的原理如下：‎ ‎①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206.4 kJ·mol－1‎ ‎②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol－1‎ 对于反应①，一定可以提高平衡体系中H2的百分含量，又能加快反应速率的措施是____________。‎ a．升高温度　b．增大水蒸气浓度　c．加入催化剂　d．降低压强 利用反应②，将CO进一步转化，可提高H2的产量。若1 mol CO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应，得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合气体，则CO的转化率为____________。‎ ‎(3)图(a)表示‎500 ℃‎、60.0 MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数：____________。‎ ‎(4)依据温度对合成氨反应的影响，在图(b)坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，NH3物质的量变化的曲线示意图。‎ ‎　‎ ‎(a)　　　　　　　　　(b)‎ ‎(5)上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)________。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：________________________________ ‎ ‎(1)2NH4HS＋O22NH3·H2O＋2S↓‎ ‎(2)a　90%‎ ‎(3)14.5%‎ ‎(4)‎ ‎(5)Ⅳ　对原料气加压；分离液氨后，未反应的N2、H2循环使用 ‎[解析] (1)由题意可知为空气中的O2将负二价硫氧化为硫单质，根据电子守恒将方程式配平即可。(2)反应①为气体物质的量增大的吸热反应，降低压强使平衡右移，但反应速率减小，d错；催化剂不能改变反应限度，即不能改变H2的百分含量，c错；增大水蒸气浓度虽可使反应速率增大以及平衡右移，但产物H2的百分含量却减小，b错；升高温度反应速率增大，且平衡正向移动，H2的百分含量增大，a对。CO与H2的混合气体与水蒸气的反应中，反应体系中的气体的物质的量不变，而1 molCO与H2的混合气体参加反应生成1.18 mol混合气，说明有0.18 mol 水蒸气参加反应，则根据方程式②可知参加反应的CO也为0.18 mol，则其转化率为×100%＝90%。‎ ‎(3)由图中看出当N2与H2物质的量比为1∶3时，NH3的平衡体积分数最大，为42%。设平衡时转化的N2的物质的量为x mol，由三段式：‎ ‎　　　　　N2＋3H22NH3 ‎ 起始(mol): 1 3 0‎ 转化(mol): x 3x 2x 平衡(mol): 1－x 3－ 3x 2x ×100%＝42%，则x＝0.59‎ 则平衡时N2的体积分数为×100%＝14.5%。(4)作图时要注意开始时NH3物质的量不断增多，是因为反应正向进行(反应未达平衡)，达到一定程度后反应达到平衡而此时温度继续升高，平衡逆向移动，NH3的物质的量减小。(5)热交换器可以使需要加热的物质得到加热，还可以使需要冷却的物质得到冷却，能充分利用能量。合成氨反应为气体物质的量减小的反应，加压利于反应正向进行；此外，循环利用可反复利用原料，提高原料利用率。‎ ‎8．煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以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·mol－1(反应Ⅰ) ‎ CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s) ＋ 4CO2(g)　ΔH2＝－175.6 kJ·mol－1(反应Ⅱ)‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)反应Ⅰ能够自发进行的反应条件是________。‎ ‎(2)对于气体参与的反应，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的浓度c(B)，则反应Ⅱ的Kp＝________(用表达式表示)。‎ ‎(3)假设某温度下，反应Ⅰ的速率(v1 )大于反应Ⅱ的速率(v2 )，则下列反应过程能量变化示意图正确的是________。‎ ‎(4)通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生，理由是____________________________________________________________________。‎ A　　　　　　 B C　　　　　　D ‎(5)图(a)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SO2生成量的措施有________。‎ A．向该反应体系中投入石灰石 B．在合适的温度区间控制较低的反应温度 C．提高CO的初始体积百分数 D．提高反应体系的温度 ‎(6)恒温恒容条件下，假设反应Ⅰ和Ⅱ同时发生，且v1>v2，请在图(b)画出反应体系中c(SO2)随时间t变化的总趋势图。‎ ‎　‎ ‎　　　　　(a)　　　　　　　　　　　　(b)‎ ‎(1)高温　(2　(3)C ‎(4)如果气相中SO2和CO2两种气体的浓度之比随时间发生变化，则表明两个反应同时发生 ‎(5)A、B、C ‎(6)‎ ‎[解析] (1)反应Ⅰ是一个熵增焓增的反应，由ΔG＝ΔH －TΔS知，只有在高温下反应Ⅰ的ΔG才有可能小于0，反应才具有自发性。(3)由于反应Ⅰ是吸热反应，故反应Ⅰ生成物所具有的能量高于反应物，A、D项排除；反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，说明反应Ⅰ的活化分子百分数比较大、活化能低于反应Ⅱ，反应Ⅰ的中间产物所具有的能量低，B排除。(4)因反应Ⅱ中没有SO2生成，故若监测过程中，SO2、CO2浓度比保持不变，说明只发生反应Ⅰ，若发生变化，则说明反应Ⅰ、Ⅱ同时进行。(5)加入的石灰石分解可生成CO2，这有利于两个反应的平衡向左进行，从而可减少SO2的生成，A项可行；由图像知，初始的CO浓度越大、温度低些时，CaS的含量越高，依硫守恒知，此条件下生成的SO2较少，B、C项可行，D项不可行。(6)因反应Ⅰ的速率大于反应Ⅱ的速率，故开始时体系内c(SO2)是快速增大的，随着第Ⅱ个反应中生成的CO2的增加，SO2的百分含量又会降低，当达到平衡时其百分含量会保持不变，由此可绘制出相应的图像。‎ ‎9．物质(t-BuNO)2在正庚烷溶剂中发生如下反应：(t-BuNO)2 2(t-BuNO) 。‎ ‎(1）当(t-BuNO)2的起始浓度（c0）为0.50 mol·L-1时，实验测得‎20℃‎时的平衡转化率（α）是65 %。列式计算‎20℃‎时上述反应的平衡常数 K = 。‎ ‎(2）一定温度下，随着(t-BuNO)2的起始浓度增大，‎ 其平衡转化率 (填“增大”、“不变”或“减小”）。‎ 已知‎20℃‎时该反应在CCl4溶剂中的平衡常数为1.9，若将反应溶剂正庚烷改成CCl4，并保持(t-BuNO)2起始浓度相同，则它在CCl4溶剂中的平衡转化率 (填“大于”、“等于”或“小于”）其在正庚烷溶剂中的平衡转化率。‎ ‎(3）实验测得该反应的ΔH = 50.5 kJ·mol-1，活化能Ea = 90.4 kJ·mol-1。下列能量关系图合理的是 。‎ ‎(4）该反应的ΔS 0（填“＞”、“＜”或“＝”）。在 (填“较高”或“较低”）温度下有利于该反应自发进行。‎ ‎(5）随着该反应的进行，溶液的颜色不断变化，分析溶液颜色与反应物（或生成物）浓度的关系（即比色分析），可以确定该化学反应的速率。用于比色分析的仪器是 。‎ A．pH计 B．元素分析仪C．分光光度计 D．原子吸收光谱仪 ‎(6）通过比色分析得到‎30℃‎时(t-BuNO)2浓度随时间的变化关系如下图所示，请在同一图中绘出t-BuNO浓度随时间的变化曲线。‎ 答案： (1） (2）减小 小于 ‎ ‎(3）D (4）＞ 较高 (5）C (6）‎