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1、特色训练6速率、平衡图表类综合题1目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)。(1)如图表示该反应进行过程中能量(单位为kJmol1)的变化。在体积为4 L的恒容密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，反应达平衡后，下列措施中能使c(CH3OH)增大的是_。a升高温度b充入He(g)，使体系压强增大c将H2O(g)从体系中分离出来d再充入1 mol CO2和3 mol H2(2)在一密闭的容积可变的容器中，一定温度下，加入1 mol CO2和3 mol H2，不同压力下反应达平衡时，测得的数据如下表。压强(a
2、tm)1251020n(CH3OH)(mol)0.220.300.860.920.96由表中数据可以看出：增大压强，化学平衡向_方向移动，而从2 atm加压到5 atm，甲醇的物质的量增大较多的原因可能是_。解析本题主要考查化学平衡理论的运用，意在考查考生的读图、识表及分析判断能力。(1)a项，由于反应物的总能量大于生成物的总能量，正反应为放热反应，升温，平衡逆向移动，c(CH3OH)减小；b项，充入He(g)，平衡不移动，c(CH3OH)不变；c项，将H2O(g)从体系中分离出来，平衡正向移动，c(CH3OH)增大；d项，再充入1 mol CO2和3 mol H2，假设容器扩大一倍，达到平衡
3、时，c(CH3OH)和原来一样，再压缩为原来体积，平衡向正反应方向移动则，c(CH3OH)增大。(2)从表格中的数据不难看出，加压，平衡正向移动，从2 atm加压到5 atm，甲醇的物质的量增大较多的原因可能是压强增大后，CH3OH和H2O的状态由气态变为液态，有利于化学平衡正向移动，故CH3OH的产量有较大提高。答案(1)cd(2)正反应压强增大后，CH3OH和H2O的状态由气态变为液态，有利于化学平衡正向移动，故CH3OH的产量有较大提高2某温度(T1)下，向容积为2 L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O，发生煤炭制氢气的一个反应：反应过程中测定的部分数据见下表(表中t1t2)：反应时间
4、/minn(CO)/molH2O/mol01.200.60t10.80t20.20(1)保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20 mol H2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率_(填“增大”、“减小”或“不变”)，H2O的体积分数_(填“增大”、“减小”或“不变”)；(2)保持其他条件不变，温度由T1升至T2，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为_(填“吸热”或“放热”)反应。(3)保持其他条件不变，起始时充入0.5 mol CO、0.3 mol H2O、0.4 mol CO2、0.3 mol H2，该反应向_(填“正反应”或“逆反应”)方向建立平衡。(4)起始时向容器中充入0.4
5、 mol CO和1.20 mol H2O，到达平衡时，则CO2的平衡浓度为_ 。解析(1)增加H2O(g)的浓度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，平衡的移动只是“减弱”的过程而不是“消除”，所以H2O的体积分数比原平衡大。(2)该反应为CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，由表格可知n(H2O)变化0.4 mol，则t2时n(CO)0.8 mol，说明t1就已经平衡。平衡浓度分别为c(CO)0.4 molL1，c(H2O)0.1 molL1，c(CO2)c(H2)0.2 molL1，K1，温度升高，K减小，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应吸热，正反应放热。(3)由起始浓度可计算
6、出浓度商Q1，平衡向正反应方向建立。(4)设CO转化浓度为x，有 CO(g)H2O(g)CO2(g)H20.20.600 x x x x (0.2x) (0.6x) x xK1，解得x0.15 molL1答案(1)增大增大(2)放热(3)正反应 (4)0.15 molL13(2013丽水联考)汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。(1)4CO(g)2NO2(g)=4CO2(g)N2(g)H1 200 kJmol1对于该反应，温度不同(T2T1)、其他条件相同时，下列图像正确的是_(填代号)。(2)汽车尾气中CO与H2O(g)在一定条件
7、下可以发生反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H0。820 时在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，起始时按照下表进行投料，达到平衡状态，K1.0。起始物质的量甲乙丙n(H2O)/mol0.100.200.20n(CO)/mol0.100.100.20该反应的平衡常数表达式为_。平衡时，甲容器中CO的转化率是_。比较下列容器中CO的转化率：乙_甲；丙_甲(填“”、“”或“”)。丙容器中，通过改变温度，使CO的平衡转化率增大，则温度_(填“升高”或“降低”)，平衡常数K_(填“增大”、“减小”或“不变”)。解析(1)4CO(g)2NO2(g)=4CO2(g)N2(g)H0，该反应是放热反
8、应，当升高温度时，正、逆反应速率都增大，甲中正反应速率在刚升温到T2时没有增大，故错误；升高温度，化学平衡逆向移动，CO的浓度增大，CO的体积分数增大，故丙不正确。(2)甲容器中起始时n(CO)n(H2O)0.10 mol，根据平衡常数计算可得到CO的转化率为50%。乙容器中起始时n(H2O)0.20 mol，相当于在甲容器中增大c(H2O)，平衡正向移动，n(CO)减少，CO的转化率增大；丙容器中起始时n(CO2)n(H2)0.20 mol，相当于两个甲容器中的量，假设两个甲容器合二为一，反应到达平衡后，缩小体积至一半变成丙容器，对体系加压，平衡不移动，CO的转化率不变化。丙容器中改变温度，
9、CO的转化率增大说明平衡正向移动，正反应为放热反应，故需降低温度；平衡正向移动，生成物浓度增大，反应物浓度减小，故K增大。答案(1)乙(2)K50%降低增大4(2013杭州四校联考)铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及化合物有着各自的性质。(1)在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生反应：Fe2O3(s)3CO(g)2Fe(s)3CO2(g)。已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表：温度/1 0001 1501 300平衡常数64.050.742.9请回答下列问题：该反应的平衡常数表达式K_，H_0(填“”、“”或“”)。在一个容积为10 L的密闭容器中，1 000 时加入Fe、Fe2O3、C
10、O、CO2各1.0 mol，反应经过10 min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)_，CO的平衡转化率为_。欲提高中CO的平衡转化率，可采取的措施是_。A减少Fe的量 B增加Fe2O3的量C移出部分CO2 D提高反应温度E减小容器的容积 F加入合适的催化剂(2)某些金属氧化物粉末和Al粉在镁条的引燃下可以发生铝热反应，下列反应速率(v)和温度(T)的关系示意图中与铝热反应最接近的是_。(3)写出氢氧化铝在水中发生酸式电离的电离方程式：_。欲使上述体系中Al3浓度增加，可加入的物质是_。解析(1)书写平衡常数的表达式时固体不需写入。由表可知温度越高，K越小，可知升高温度平衡
11、向逆反应方向移动，所以正反应为放热反应，H0。Fe2O3(s)3CO(g)2Fe(s)3CO2(g)c(始)(molL1) 0.1 0.1c(转)(molL1) x xc(平)(molL1) 0.1x 0.1x由K64.0，解得x0.06，故v(CO2)0.006 molL1min1。CO的转化率为60%。该反应的正反应是放热反应，温度升高平衡逆向移动，CO 平衡转化率降低，这是一个反应前后气体体积不变的反应，不能从压强方面考虑，Fe、Fe2O3为固体，也不影响平衡，所以应从CO、CO2的浓度方面考虑。(2)铝热反应在常温下不反应，高温时瞬间反应。(3)欲使Al3浓度增加，根据Al(OH)3发
12、生碱式电离的方程式：Al(OH)3Al33OH，使平衡右移，可加入酸性物质，如HCl、H2SO4等。答案(1)c3(CO2)/c3(CO)0.006 molL1min160%C(2)b(3)Al(OH)3HAlOH2O盐酸(合理即可)5(2013丽水模拟)在100 时，将0.40 mol的二氧化氮气体充入2 L真空的密闭容器中，每隔一段时间就对该容器内的物质进行分析，得到数据如表所示：时间(s)020406080n(NO2)/mol0.40n10.26n3n4n(N2O4)/mol0.000.05n20.080.08(1)在上述条件下，从反应开始直至20 s时，二氧化氮的平均反应速率为_mol
13、L1s1。(2)n3_n4(填“”、“”或“”)，该反应的平衡常数为_(保留小数点后一位)。(3)若在相同情况下，最初向该容器中充入的是四氧化二氮气体，要达到上述同样的平衡状态，四氧化二氮的起始浓度是_molL1，假设在80 s时达到平衡，请在图中画出并标明该条件下此反应中N2O4和NO2的浓度随时间变化的曲线。(4)达到平衡后，如升高温度，气体颜色会变深，则升高温度后，反应2NO2(g)N2O4(g)的平衡常数将_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(5)达到平衡后，如向该密闭容器中再充入0.32 mol氦气，并把容器体积扩大为4 L，则平衡将_(填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)，
14、其理由是_。解析(2)根据已知表中的数据可知6080 s反应已达到平衡，故n3n4。由方程式2NO2(g)N2O4(g)及平衡常数公式可计算出其平衡常数约为2.8。(3)因温度、体积不变，故达到等效平衡时需要N2O4的起始物质的量为0.20 mol，即浓度为0.10 molL1。(5)由于再充入0.32 mol氦气时对平衡无影响，但容器体积扩大为4 L时相当于给原平衡减压，故平衡逆向移动。答案(1)0.002 5(2)2.8(3)0.10如图(4)减小(5)向左移动氦气是稀有气体，不参与反应；扩大体积的瞬间，c(NO2)和c(N2O4)都降低为原来的一半，使c(N2O4)/c2(NO2)增大，并大于该温度下的平衡常数K，平衡会向左移动(或氦气是惰性气体，不参与反应，扩大体积相当于减小压强，平衡向左移动) 6