1、2018 届高考大题狂练专题 31 化学平衡常数及化学平衡相关计算（满分 60 分 时间 30 分钟）姓名：_ 班级：_ 得分：_1甲醇（CH 3OH）是重要的溶剂和替代燃料。CO 和 H2 的混合气体俗称合成气，可以在一定条件下制备CH3OH。（1）若在密闭容器中充入 CO 和 H2，研究其它条件不变时温度对合成甲醇反应影响：CO(g)+2H 2(g) CH3OH(g)，实验结果如图所示。温度高低比较：T 1_T2。下列判断正确的是_。A该反应是放热反应B该反应在 T1 时的平衡常数比 T2 时的小C由 T1 到 T2，S 减小D处于 A 点的反应体系从 T1 变到 T2，达到平衡时 增大在
2、 T1 温度时，将 1.00molCO 和 2.00molH2 充入 1.00L 恒容密闭容器中，充分反应达到平衡后，若容器内气体的压强减小到开始时的一半，此时 CO 的转化率为_，平衡常数为_。（填计算结果）（2）在一个恒容的密闭容器中发生反应 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，在不同时间测定的各成分物质的量浓度如下表： 浓度(m ol/L)时间c(CO) c(H2)来源:Zxxk.Com c(CH3OH)第 0 min 4.0 8.0 0第 10min 3.8 7.6 0.2第 20min 3.4 6.8 0.6第 30min 3.4 6.8 0.6第 40min 3.9 7.8
3、 0.1 CO 的平均反应速率 v(0min10min)/ v(10min20min) _。 若在第 30min 时改变了反应条件，改变的反应条件可能是 _。【答案】 AD 75% 12L 2/mol2 12 升高温度【解析】(1)根据“先拐先平数值大”知 T1T 2，故答案为：；向移动，达到平衡时 增大，故 D 正确；故选 AD；设反应的 CO 的物质的量为 x，CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)初起(mol)：1 2 0变化(mol)：x 2x x平衡(mol)：1-x 2-2x x气体的压强减小到开始时的一半，说明气体的物质的量变成原来的一半，即(1-x)+(2-2x)+x=1.5
4、，解得x=0.75mol，CO 的转化率= 100%=75%；容器体积为 1L，因此平衡常数 K= =12，故答案0.7 20.75为：75%；12；(2)CO 的平均反应速率 = = ，故答案为： ；102vmini4/3.8/.olLml1212由表中数据可知，第 20min 浓度不再变化，反应达到了平衡状态，第 30min 时改变了条件后，平衡逆向移动，c(CO )、c (H2)、c( CH3OH)的变化量分别为 0.5 mol/L、1.0 mol/L、0.5 mol/L，满足方程式，故不可能为增大某一物质浓度，增大压强反应混合物的浓度都应增大，说明改变的条件不可能是催化剂，也不可能是浓
5、度和压强，只能是改变的温度，由于 30min 40min 之间反应速率比 10min20min 快，只能是升高温度，故答案为：升高温度。点睛：本题的易错点和难点是(2)中改变条件的判断，要认真分析表格数据，找到浓度的变化量与方程式中系数的关系，借助于各时间段内化学反应速率的快慢分析判断。学#科 5 网2CO+H 2 的混合气体又称“合成气”，在合成有机物中应用广泛。工业上常采用天然气与水蒸气或二氧化碳反应等方法来制取合成气 。请回答下列问题（1）已知在一定条件下，0.25molCH 4 与水蒸气完全反应制备“合成气”时吸收 51.5kJ 的热量，请写出该反应的热化学方程式_。（2）天然气与 C
6、O2 反应也可制备合成气，在 10L 密闭容器中通入 lmolCH4 与 1molCO2，在一定条件下发生反应，测得 CH4 的平衡转化率与温度及压强的关系如下图 1 所示。1100、P 2 时气体混合后反应经过 10min 至 x 点的平衡，用 CO 的变化量表示反应速率 v(CO)=_；下列选项中能表示该反应已达到平衡状态的是_；Av(H 2)逆 =3v (CO)正 B密闭容器中混合气体的密度不变C密闭容器中总压强不变 Dc(CH 4)=c(CO)由图 1 可知，压强 P1_P2 (填“大于”或“小于”)；压强为 P2 时，在 y 点: v(正 )_ v(逆 ) (填“大于”、“小于”或“
7、等于”)。求 y 点对应温度下的该反应的平衡常数 K= _。（3）天然气中的 H2S 杂质常用氨水吸收，产物为 NH4HS。已知: 25时，NH 3H2O 的电离常数 K=1.810-5， H2S 的两步电离常数分别为 Ka1=1.310-7，K a2=7.110-15。求 NH4HS 溶液中离子浓度大小关系_(由大到小)。（4）合成气制甲醚的反应方程式为 2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) H= b kJ/mol。有研究者在催化剂、压强为 5.0MPa 的条件下，由 H2 和 CO 直接制备甲醚，结果如图 2 所示。290前，CO 转化率和甲醚产率的变化趋势不一致
8、的原因是_；b_0，(填“ ”或“”或“” 、“ 2.56 CH3OCH3-12e- +16OH- =2CO32- +11H2O 0 3.83（2）在横坐标上取一点作横坐标的垂直线，可见 CH4 的转化率：P 1 条件下 P2 条件下；该反应的正反应为气体分子数增加的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动，CH 4 的转化率减小；则 P1 P2。Y 点不在曲线上，Y 点没有达到平衡状态，Y 点 CH4 的转化率小于该条件下的平衡值，反应正向进行，Y 点：（正） （逆）。Y 点对应温度下达到平衡时 CH4 的转化率为 80%，用三段式CO2(g)CH 4(g) 2CO(g)2H 2(g)c（起始）（
9、mol/L ） 0.125 0.125 0 0c（转化）（mol/L ） 0.1 0.125 0.8=0.1 0.2 0.2c（平衡）（mol/L ）0.025 0.025 0.2 0.2反应的平衡常数 K= =2.56。2.5.（3）KOH 作电解质，CH 3OC H3 被氧化成 CO32-，CH 3OCH3 中 C 元素的平均化合价为-2 价，1molCH3OCH3 失去 12mol 电子，负极电极反应式为： CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O。n（CuSO 4） =0.5mol/L 1L=0.5mol，导线通过 1mol 电子时，阴极上 Cu2+恰好完全还原为
10、 Cu，阳极电极反应式为：4OH -4e-=O2+2H 2O，消耗水电离的 OH-物质的量为 1mol，则电解后溶液中由水电离产生的 H+物质的量为 1mol，c （H +）=1mol 1L=1mol/L，所得溶液的 pH=0。1molCH 3OCH3 失去 12mol 电子，导线通过 1mol 电子时消耗 CH3OCH3 物质的量为 mol，消耗二甲醚的质量为 mol 46g/mol=3.83g。12124在工业上常用 CO 和 H2 合成甲醇，反应方程式为：来源:Zxxk.ComCO（g）+2H 2（g） CH3OH（g） H = akJ /mol已知：CO（g）+ O2（g）= CO 2
11、（g） H 1=283.0kJ/mol1H 2（g）+ O2（g）= H 2O（g）H 2=241.8kJ /molCH 3OH（g）+ O2（g）= CO2（g）+ 2H 2O（g）H 3=192.2kJ/mol回答下列问题：(1)a = _(2)能说明反应 CO（g）+2H 2（g） CH3OH（g）已达平衡状态的是 _（填字母）。A单位时间内生成 1mol CH3OH（g）的同时消耗了 1mol CO（g）B在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变C在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化D在恒温恒压的容器中，气体的平均摩尔质量不再变化(3)在 T1时，体积为 2L 的恒容容器中充入
12、物质的量之和为 3mol 的 H2 和 CO，反应达到平衡时 CH3OH的体积分数（V%）与 的关系如图 1 所示2nHCO来源:学科网当起始 =2 时，经过 5min 达到平衡，CO 的转化率为 0.6，则 05min 内平均反应速率 v（H 2）nHCO=_。若此时再向 容器中加入 CO（g）和 CH3OH（g）各 0.4mol，达新平衡时 H2 的转化率将_（选填“增大”、“减小”或“不变”）；当 = 3.5 时，达到平衡状态后，CH 3OH 的体积分数可能是图象中的_点（选填“D”、2nHCO“E”或“F”）。(4)CO 和 H2 来自于天然气。已知 CO2（g）+CH 4（g） 2C
13、O（g）+2H 2（g）。在密闭容器中有浓度均为 0.1molL1 的 CH4 与 CO2，在一定条件下反应，测得 CH4 的平衡转化率与温度及压强的关系如图 2，则压强 p1_p2（选填“大于”或“小于”）；当压强为 p2 时，在 y 点：v（正）_v（逆）（选填“大于”、“小于”或“等于”）。若 p2=3MPa，则 T时该反应的平衡常数 Kp=_MPa2（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压物质的量分数）。(5)含有甲醇的废水会造成环境污染，可通入 ClO2 气体将其氧化为 CO2。写出相关反应的离子方程式_。【答案】 a =574.4 C D 0.12mol/（Lmin ） 增大 F
14、小于 大于 4 6ClO2+5CH3OH=5CO2+6Cl +7H2O+6H+（2）A 项，单位时间内生成 1mol CH3OH（g）的同时消耗了 1mol CO（g），只说明正反应，不能说明反应已达平衡状态；B 项，在恒温恒容的容器中，根据质量守恒定律，混合气体的总质量始终不变，混合气体的密度始终不变，混合气体的密度保持不变不能说明反应已达平衡状态；C 项，该反应为放热反应，在绝热恒容的容器中，随着平衡的建立温度升高平衡逆向移动，反应的平衡常数减小，反应的平衡常数不再变化说明反应已达平衡状态；D 项，该反应的正反应为气体分子数减小的反应，建立平衡的过程中混合气体物质的量减小，混合气体的质量不
15、变，混合气体的平均摩尔质量增大，气体的平均摩尔质量不再变化说明反应已达平衡状态；答案选 CD。（3）当起始 =2 时，起始 CO、H 2 的物质的量依次为 1mol、2mol 。用三段式：nHCOCO（g）+2H 2（g） CH3OH（g）来源:学科网n（起始）（mol）1 2 0n（转化）（mol）1 0.6 1.2 0.6n（平衡）（mol）0.4 0.8 0.605min 内平均反应速率 v（H 2）= =0.12mol/(Lmin)。平衡时 CO、H 2、CH 3OH 的物质的1.mol25in量浓度依次为 0.2mol/L、0.4mol/L、0.3mol/L，该温度下的化学平衡常数
16、K= =9.375；再向容0.4器中加入 CO（g）和 CH3OH（g）各 0.4mol，瞬时 CO、 H2、CH 3OH 的物质的量浓度依次为0.4mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L，此时的浓度商为 =7.8125 9.375，反应向正反应方向进行，0.54H2 的平衡转化率将增大。当反应物按化学计量数之比投料，达到平衡时生成物的百分含量最大。当 = 3.5 2，达到平衡2nHCO状态后，CH 3OH 的体积分数应小于 C 点，可能是图象中的 F 点，答案选 F。CO2（g）+CH 4（g） 2CO（g）+2H 2（g）n（起始）（mol/L）0.1 0.1 0 0n（转化）（m
17、ol/L）0.05 0.05 0.1 0.1n（ 平衡）（mol/L）0.05 0.05 0.1 0.1平衡时 CO2、CH 4、CO 、H 2 物质的量分数依次为 1/6、1/6、1/3、1/3，若 p2=3MPa，则平衡时CO2、CH 4、CO、H 2 的平衡分压依次为0.5MPa、0.5MPa、1MPa 、1MPa ，K p= =4MPa2。22MPa0.5.a（ ） （ ）（5）含有甲醇的废水会造成环境污染，可通入 ClO2 气体将其氧化为 CO2，ClO 2 被还原成 Cl-，写出反应CH3OH+ClO2 CO2+Cl-，C 元素的化合价由-2 价升至+4 价，Cl 元素的化合价由+
18、4 价降至-1 价，根据元素化合价升降总数相等配平 5CH3OH+6ClO25CO 2+6Cl-，根据原子守恒和电荷守恒，写出反应的离子方程式为：5CH 3OH+6ClO2=5CO2+6Cl-+6H+7H2O。点睛：本题第（2）题考查化学平衡的标志，判断可逆反应是否达到平衡状态的标志是“逆向相等，变量不变”，“逆向相等”指必须有正反应速率和逆反应速率且两者相等，“变量不变”指可变的物理量不变是平衡的标志，不变的物理量不变不能作为平衡的标志。第（3）考查应用化学平衡常数判断反应进行的方向，一定温度下，某时刻的浓度商小于平衡常数，反应正向进行；某时刻的浓度商等于平衡常数，反应处于平衡状态；某时刻的浓度商大于平衡常数，反应逆向进行。第（4）题的图像分析用“定一议二”法，定曲线讨论温度对化学平衡的影响；在横坐标上任取一点，作横坐标的垂直线与曲线相交，讨论压强对化学平衡的影响。学科网
