1、2018 届高考大题狂练专题 32 化学平衡图像（满分 60 分 时间 30 分钟）姓名：_ 班级：_ 得分：_1化学反应原理是工业合成氨的重要理论基础。合成氨反应：N 2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) H = -92.4 kJmol-1 ,若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，平衡_移动(填“向左”、“向右”或“不”)；使用催化剂该反应的H_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)在温度、容积相同的 3 个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：容器 甲 乙 丙反应物投入量 1 mol N2 、3 mol H 2 2 mol NH3
2、 4 mol NH3平衡时 NH3 的浓度(molL -1) cl来源: 学&科&网 c2 c3反应的能量变化 放出 a kJ 吸收 bkJ 吸收 c kj体系压强（p a) p1 p2 p3反应物转化率 a1 a2 a3下列说法正确的是_(填字母编号)。A2c 1c3 Ba +b=92.4 C2p 23 Da 1+a3 ”、“=”或“vII(N2)vIII(N2)(2 分) 正向移动 降低了生成物浓度或分离出NH3 等合理表述 此反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动 22.6 (molL-1)-2 加压或缩小容器体积或增大反应物浓 度都可(2)甲投入 1molN2、3molH 2，
3、乙容器投入量 2molNH3，恒温恒容条件下，甲容器与乙容器是等效平衡，各组分的物质的量、含量、转化率等完全相等；而甲容器投入 1molN2、3molH 2，丙容器加入 4molNH3，采用极限转化法丙相当于加入 2molN2、6molH 2，丙中加入量是甲中的二倍，如果恒温且丙容器容积是甲容器 2 倍，则甲容器与丙容器为等效平衡，所以丙所到达的平衡，可以看作在恒温且容积是甲容器两倍条件下，B、甲投入 1molN2、3molH 2，乙中投入 2molNH3，则甲与乙是完全等效的，根据盖斯定律可知，甲与乙的反应的能量变化之和为 92.4kJ，故 a+b=92.4，故 B 正确；C 、丙容器反应物
4、投入量 4molNH3，是乙的二倍，若平衡不移动，丙中压强为乙的二倍；由于丙中相当于增大压强，平衡向着向着正向移动，所以丙中压强减小，小于乙的 2 倍，即 2p2p 3，故 C 错误；D、丙容器反应物投入量 4molNH3，是乙的二倍，若平衡不移动，转化率 1+3=1；由于丙中相当于增大压强，平衡向着向着正向移动，氨气的转化率减小，所以转化率 1+31，故 D 正确；故选 BD；(3) v (N2)= =0.05mol/(Lmin)，v (N2)= =0.0253mol/(Lmin)，/minol 1/0.62/5minolLolv (N2)= =0.012mol/(Lmin)，故 N2 的平
5、均反应速率 v (N2)v (N2)v (N2)，0.65/1Ll故答案为：v (N2)v (N2)v (N2)；第阶段 NH3 是从 0 开始的，瞬间 N2、H 2 浓度不变，因此可以确定第一次平衡后从体系中移出了NH3，即减少生成物浓度，平衡正向移动，故答案为：平衡正向移动；从反应体系中移出产物 NH3；第阶段的开始与第阶段的平衡各物质的量均相等，根据 N2、H 2 的量减少，NH 3 的量增加可判断平衡是正向移动的，根据平衡开始时浓度确定此平衡移动不可能是由浓度的变化引起的，另外题目所给条件容器的体积不变，则改变压 强也不可能，因此一定为温度的影响，此反应正向为放热反应，可以推测为降低温
6、度，另外结合 N2 的速率在三个阶段的情况，确定改变的条件一定为降低温度，根据勒夏特列原理，平衡的移动只能减弱改变，不能抵消改变，因此达到平衡后温度一定比第阶段平衡时的温度低，故答案为：；此反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动；(4) N 2(g)+3H2(g) 2NH3(g)c(初) 10 -2 310-2 0 c(变) 10 -3 310-3 210-3c(平) 910 -3 2710-3 210-3所以 K= =22.6，故答案为：22.6；231097由图可知，正反应速率突然增大，重新平衡是反应速率比原平衡大，改变的反应条件可能是加压或缩小容器体积或增大反应物浓度，故答案为：
7、加压或缩小容器体积或增大反应物浓度。学￥科 8 网2科学家积极探索新技术对 CO2 进行综合利用。ICO 2 可用来合成低碳烯烃。2CO2(g) +6H2(g) CH2 =CH2(g) +4H2O(g) H= akJ/mol请回答：（1）已知：H 2 和 CH2 =CH2 的燃烧热分别是 285.8kJ/mol 和 1411.0kJ/mol，且 H2O(g) H2O(1) H = -44.0 kJ/mol，则 a=_kJ/mol。（2）上述由 CO2 合成 CH2 =CH2 的反应在_下自发进行（填“高温”或“低温”），理由是_。（3）在体积为 1 L 的密闭容器中，充入 3 mol H2 和
8、 1 mol CO2，测得温度对 CO2 的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图 1 所示。下列说法正确的是_。A平衡常数大小：K MKNB其他条件不变，若不使用催化剂，则 250时 CO2 的平衡转化率可能位于点 M1C图 1 中 M 点时，乙烯的体积分数为 7.7%D当压强或 n( H2)/n(CO2)不变时均可证明化学反应已达到平衡状态（4）保持温度不变，在体积为 VL 的恒容容器中以 n(H2)n(CO 2) = 31 的投料比加入反应物，t 0 时达到化学平衡。t 1 时将容器体积瞬间扩大至 2V L 并保持不变， t2 时重新达平衡。请在图 2 中作出容器内混合气体的平均相对分子质
9、量 随时间变化的图象_。II .利用“ NaCO 2”电池将 CO2 变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“ NaCO2”电池，以钠箔和多壁碳纳米管（MWCNT）为电极材料，总反应为 4Na+3CO2 2Na2CO3+C。放电时该电池“吸入”CO 2，其工作原理如图 3 所示：（5）放电时，正极的电极反应式为_。（6）若生成的 Na2CO3 和 C 全部沉积在电极表面，当转移 0.2 mol e-时，两极的质量差为_g。（7）选用髙氯酸钠四甘醇二甲醚做电解液的优点是_（至少写两点）。【答案】 -127.8 低温 根据G=H-TS，H0 S0，要使反应自发进行使G 0，需低温下进行。 AC 作图
10、要求：O 点坐标（0，12 .5），t 0 平衡时 在 12.5 到 20 之间，t 1 时体积瞬间扩大至 2VL时，平衡左移 减小，但达到新平衡 大于 12.5。 3CO2+4Na+4e-=2Na2CO3+C 15.8 导电性好、与金属钠不反应、难挥发等特点（合理给分）【解析】(1)已知 H2(g)、C 2H4(g)的燃烧热分别是-285.8kJ/mol、-1411.0kJ/mol ，则有：(2)2CO2(g) +6H2(g) CH2 =CH2(g) +4H2O(g)H =-127.8 kJ/mol，反应的H0，S0，根据G=H-TS ，需要G0，即低温下反应才能自发进行，故答案为：低温；根
11、据G=H-TS，H0 S 0，要使反应自发进行使G 0，需低温下进行； 来源:学科网 ZXXK(3)A、升高温度二氧化碳的平衡转化率减低，则升温平衡逆 向移动，所以 M 化学平衡常数大于 N，故 A正确；B使用催化剂，平衡不移动，温度不变，平衡时 CO2 的平衡转化率不变，故 B 错误；C、设开始投料 n(H2)为 3mol，则 n(CO2)为 1mol，所以当在 M 点平衡时二氧化碳的转化率为 50%，所以有 6H 2(g)+2CO2(g) CH2=CH2(g)+4H2O(g)开始(mol/L) 3 1 0 0 来源:学科网 ZXXK转化 1.5 0.5 0.25 1平衡 1.5 0.5 0
12、.25 1所以乙烯的体积分数为 100%=7.7%，故 C 正确；D 该反应属于气体的物质的量发生变化的反应，当压强不变时表示已经达到平衡状态，反应中 n( H2)/n(CO2)始终不变，不能证明化学反应已达到平衡状态，故 D 错误；故选 AC；来源:学科网(4)反应前混合气体的平均相对分子质量= =12.5，所以起点坐标为(0，12.5)，随着反应进行，气体的物质的量减小，混合气体的平均相对分子质 量增大，至 t0 时达到化学平衡，若全部转化为CH2=CH2 和 H2O 平均相对分子质量= =20，则 t0 达平衡时 应在区间(12.5，20)，t 1 时将容器体积瞬间扩大至 2V L，平衡
13、向逆方向移动，t 2 时重新达平衡，平均相对分子质量减小，t 2 达平衡时 应大于 12.5，所以图象为 ，故答案为： ；(5)“吸入”CO 2 时是原电池装置，正极发生还原反应，电极反应式为：4Na +3CO2+4e-2Na 2CO3+C，故答案为：3CO 2+4Na+4e-=2Na2CO3+C；(6)若生成的 Na2CO3 和 C 全部沉积在电极表面，当转移 0.2 mol e-时，负极溶解 0.1mol 钠，质量为4.6g，正极生成 0.1mol 碳酸钠和 0.05mol 碳，质量为 10.6g+0.6g=11.2g，两极的质量差为 4.6g +11.2g=15.8 g，故答案为：15.
14、8；点睛： 本题考查本题考查了盖斯定律、化学平衡移动的影响因素、化学平衡计算、电极反应式的书写等知识点，注意把握盖斯定律的应用方法、三段式在化学平衡计算中的灵活应用是解题的关键。本题的易错点是图像的绘制。学科 7 网3苯乙烯是重要的化工原料。以乙苯(C 6H5CH2CH3) 为原料，采用催化脱氢的方法制取苯乙烯(C 6H5CH=CH2)，反应方程式为：C 6H5CH2CH3(g) C6H5CH=CH2(g)+H2(g) H=+117.6 kJmo1-1回答 下列问题：（1）已知：H 2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) H=-285.8 kJmo1-1C6H5CH2CH3(g)+21/2O
15、2(g)=8CO2(g)+5H2O(l) H=-4607.1 kJmo1-1则 C6H5CH=CH2(g)+10O2(g)= 8CO2(g)+4H2O(l) H=_。（2）工业上，在恒压设备中进行上述反应制取苯乙烯，常在乙苯蒸气中通入大量水蒸气。请用化学平衡理论解释通入大量水蒸气的原因_。（3）已知 T下，将 amol 乙苯蒸气通入到体积为 VL 的密闭容器中进行上述反应，反应时间与容器内的总压强数据如下表：时间 t/min 0 10 20 30 40总压强 p/1000kPa 1.0 1.3 1.45 1.5 1.5由表中数据计算 010 min 内 v(C6H5CH2CH3)=_。（用含
16、a、V 的式子表示）该反应平衡时乙苯的转化率为_。（4）苯乙烯与溴化氢发生的加成反应产物有两种，其反应方程式如下：i.C6H5CH=CH2(g)+HBr(g) C6H5CH2CH2Br (g)ii.C6H5CH=CH2(g)+HBr(g) C6H5CHBrCH3(g)600时，向 3L 恒容密闭容器中充入 1.2 mol C6H5CH=CH2(g)和 1.2 mol HBr(g)发生反应，达到平衡时 C6H5CH2CH2Br (g)和 C6H5CHBrCH3(g)的物质的量(n)随时间(t )变化的曲线如图所示。600时，反应 ii 的化学平衡常数 K ii=_。反应平衡后，若保持其它条件不变
17、，向该容器中再充入 1mol C6H5CH2CH2Br (g)，则反应 ii 将_(“正向”、“逆向”或“不”)移动。在恒温恒容的密闭容器中，苯乙烯与溴化氢发生 i、ii 两个加成反应，判断反应已达到平衡状态的是_。A容器内的密度不再改变BC 6H5CH2CH2Br (g)的生成速率与 C6H5CHBrCH3 (g)分解速率相等C反应器中压强不再随时间变化而变化D混合气体的平均相对分子质量保持不变【答案】 4438.9 kJmol1 该反应是气体分子数增大的可逆反应，恒压通入水蒸气，总压不变，体积增大，反应体系分压减小，平衡正移，苯乙烯产量提高 (0.03a/V) molL-1min-1 50
18、% 20 正向 CD【解析】试题分析：本题考查盖斯定律的应用，外界条件对化学平衡的影响，化学反应速率和化学平衡的计算，图像分析，化学平衡的标志。（1）将反应编号，（2）通入大量水蒸气的原因是：该反应的正反应是气体分子数增大的可逆反应，恒压设备中通入水蒸气，压强不变，容器的体积增大，反应体系的分压减小，平衡向正反应方向移动，提高苯乙烯的产量。（3）用三段式，设 010mi n 内转化乙苯物质的量为 xC6H5CH2CH3（g） C6H5CH=CH2（g）+H 2（g）n（起始）（mol） a 0 0n（转化）（mol） x x xn（10min 末）（mol） a-x x x10min 时容器内
19、总压强与起始总压强之比为 1.3：1，（a-x+x+x）：a=1.3:1，x=0.3amol，010min 内（ C6H5CH2CH3）= =（0 .03a/V）mol/（Lmin ）。0.molL1in用三段式，设起始到平衡转化乙苯物质的量为 yC6H5CH2CH3（g） C6H5CH=CH2（g）+H 2（g）n（起始）（mol） a 0 0n（转化）（mol） y y yn（平衡）（mol） a-y y y30min 和 40min 时总压强相等，说明平衡时容器内总压强与起始总压强之比为 1.5:1，（a-y+y+y）：a=1.5:1，y=0.5amol ，反应平衡时乙苯的转化率为 10
20、0%=50%。0.5amol反应平衡后，保持其他条件不变，向该容器中再充入 1molC6H5CH2CH2Br（g），反应 i 向逆反应方向移动，C 6H5CH=CH2、HBr 物质的量浓度增大；由于反应 ii 的反应物浓度增大，反应 ii 将正向移动。A，反应 i、反应 ii 中所有物质都呈气态，气体的总质量始终不变，容器为恒温恒容容器，气体的密度始终不变，容器内的密度不再改变不能说明反应达到平衡状态；B，C 6H5CH2CH2Br（g）的生成速率与C6H5CHBrCH3（g）分解速率相等，表明反应 i 的正反应速率和反应 ii 的逆反应速率相等，不是同一反应的正逆反应速率相等，不能说明反应达
21、到平衡状态；C，反应 i、反应 ii 的正反应都是气体分子数减小的反应，建立平衡过程中混合气体分子物质的量减小，恒温恒容容器中，反应器中压强减小，平衡时混合气体分子物质的量不变，反应器中压强不变，反应器中压强不再随时间变化而变化能说明反应达到平衡状态；D，反应 i、反应 ii 中所有物质都呈气态，气体的总质量始终不变，反应 i、反应 ii 的正反应都是气体分子数减小的反应，建立平衡过程中混合气体分子物质的量减小，混合气体的平均摩尔质量增大，平均相对分子质量增大，平衡时混合气体分子物质的量不变，混合气体的平均相对分子质量不变，混合气体的平均相对分子质量保持不变能说明反应达到平衡状态；能说明反应达
22、到平衡状态的是 C、D，答案选 CD。4汽车尾气（主要成分为 NOx 和 CO）已成为主要的空气污染物来源之一，有发生光化学烟雾污染的潜在危险。（1）某小组同学为研究光化学烟雾的形成进行了模拟实验。测得烟雾的主要成分为 CxHy(烃)、NO、NO 2、O 3、PAN （CH 3COOONO2），各种物质的相对浓度随时间的变化如右图。根据图中数据，下列推论最不合理的是_。（填选项序号字母）aNO 的消失的速率比 CxHy 快 bNO 生成 NO2cC xHy 及 NO2 可以生成 PAN 及 O3 dO 3 生成 PAN（2）一定条件下，将 2 mol NO 与 2 mol O2 置于恒容密闭容
23、器中发生反应 2NO(g)O 2(g) 2NO2(g)，下列可判断反应达平衡的是_。（填选项序号字母）a体系压强保持不变 b混合气体密度保持不变cNO 和 O2 的物质的量之比保持不变 d每消耗 2 mol NO 同时生成 2 mol NO2（3）高温下 N2 和 O2 发生 N2(g)O 2(g) 2NO(g)反应，是导致汽车尾气中含有 NO 的原因之一。右图是 T1、T 2 两种不同温度下，一定量的 NO 发生分解过程中 N2 的体积分数随时间变化的图像，据此判断反应 N2(g)O 2(g) 2NO(g)为_（填“吸热”或“放热”）反应。2000时，向容积为 2 L 的密闭容器中充入 10 mol N2 与 5 mol O2，达到平衡后 NO 的物质的量为 2 mol，则此刻反应的平衡常数 K_。该温度下，若开始时向上述容器中充入 N2 与 O2 均为 1 mol，则达到平衡后 N2 的转化率为_ 。汽车净化装置里装有含 Pd 化合物的催化剂，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如右图所示。写出其变化的总化学反应方程式：_。
