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1、第九章第九章 化学反响速率化学平衡化学反响速率化学平衡第三节第三节 化学平衡图象及化学反响原理的综合运动化学平衡图象及化学反响原理的综合运动1(2021模拟题)某化工厂生产 Z 的反响为 X(g)2Y(g)2Z(g)；H0，温度、压强对 Y 转化率的影响如下表所示：压强/MPa温度/0.10.511040099.299.699.799.950093.596.997.899.360073.785.889.596.4工业合成 Z 的适宜条件为()A高温、高压B低温、高压C常温、常压D常压、较高温度解析：该可逆反响的特点是，正反响是气体分子数减少的反响，且正反响是放热反响。理论上，采用低温、高压有利
2、于生成 Z。结合数据信息知，该反响在常压下 Y 的转化率较高，从节约能源、降低本钱考虑，应采用常压；如果采用低温，反响速率较小，所以，从生产效率看，应采用适宜温度。综合分析，D 项正确。答案：D2(2021黑龙江师大附中月考题)硫酸生产中，SO2催化氧化生成 SO3的反响为：2SO2(g)O2(g)催化剂2SO3(g)；H0。某温度下将 2.0 mol SO2和 1.0 mol O2置于 10 L 密闭容器中，反响达平衡后，体系总压强为 0.10 MPa。SO2的平衡转化率()与体系总压强(p)的关系如图甲所示。那么以下说法正确的选项是()A由图甲知，在 A 点建立平衡时 SO2的平衡浓度为
3、0.4 molL1B由图甲知，在 A 点建立平衡时 SO2、O2、SO3的平衡浓度之比为 212C图甲中从 A 点到 B 点的平衡移动速率图象可以用图乙来表示D假设在压强为 0.50 MPa 时只改变温度，SO2转化率与温度关系如图丙所示，那么T2T1解析：A，在 A 点时，根据 SO2的转化率为 0.80，可得反响的 SO2为 1.6 mol，那么 SO2的平衡浓度为(2.01.6)mol/10 L0.04 molL1；B，A 点建立平衡时 SO2、O2、SO3的平衡浓度之比为 218；C，从 A 点到 B 点时只改变压强对化学平衡的影响，增大压强，化学反响速率加快，平衡向正反响方向移动；D
4、，在压强为 0.50 MPa 时只改变温度，从图象知，T1T2。答案：C3(2021广东单科，15)取 5 等份 NO2，分别参加温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生反响：2NO2(g)N2O4(g)，H0，反响相同时间后，分别测定体系中 NO2的百分含量(NO2%)，并作出其随反响温度(T)变化的关系图。以下示意图中，可能与实验结果相符的是()解析：B 项，反响达平衡后，升高温度平衡左移，NO2%增大；D 项，反响未达平衡，升高温度反响向右进行趋于平衡，NO2%减小，达平衡后升高温度，平衡左移，NO2%增大，应选B、D。答案：BD4(2021模拟题)在一定温度下，将 H2和 N2两种气体
5、按不同比例放入密闭容器中，在高温、高压、催化剂的作用下，发生反响：3H2N22NH3，平衡后测得 H2、N2的转化率，那么以下能正确表示 H2、N2的转化率与起始时两物质的物质的量之比n(H2)n(N2)的关系是()解析：根据化学方程式中 H2和 N2的化学计量系数之比可知，二者的起始的物质的量之比不同时，它们的平衡转化率也会有所不同，由于两者计量系数为 31，当 H2与 N2的物质的量之比为 31 时，两者平衡时的转化率是相等的。表现在图中为：当n(H2)n(N2)3 时，表示 N2转化率的曲线与表示 H2转化率的曲线相交于一点；而当 H2的物质的量增加或 N2的物质的量减少时，即n(H2)
6、n(N2)增大时，H2的平衡转化率降低，N2的平衡转化率升高，反之，H2的平衡转化率升高，N2的平衡转化率降低。答案：B5(2021模拟题)可逆反响aAbBcC 中，物质的含量 A%和 C%随温度的变化曲线如下图，以下说法正确的选项是()A该反响在T1、T3时到达过化学平衡B该反响在T2时到达化学平衡C升高温度，平衡会向正反响方向移动D该反响的正反响是吸热反响解析：根据图象分析可知T2前生成物 C 的含量随温度的升高而增大，T2后随温度的升高而降低，所以T2时反响到达平衡状态，因此该反响的正反响为放热反响。答案：B6(2021模拟题)某化学学习小组探究在其他条件不变时，改变某一条件对反响：2A
7、(g)B(g)2C(g)；Hp1；T表示温度，且T2T1；n表示物质的量，v表示反响速率)。由此可判断以下图象不正确的选项是()解析：因反响是正方向气体体积减小的放热反响，故在同温下加压平衡右移，A 的平衡转化率增大，A 正确；升温平衡左移，使产物 C 的物质的量减小，但温度越高，反响速率越快，到达平衡所用时间越少，B 正确；加压平衡右移，应是v正v逆，C 不正确；升温平衡左移，平衡混合物的总物质的量变大，而气体总质量不变，根据Mm/n可知温度越高，气体平均相对分子质量越小，D 正确。答案：C7(2021模拟题)在一定温度和压强下，以下各可逆反响到达化学平衡状态，各反响有如下图的对应关系：(1
8、)N2(g)3H2(g)2NH3(g)；H0(曲线)(2)H2(g)I2(g)2HI(g)；H0(曲线)(3)2SO3(g)2SO2(g)O2(g)；H0(曲线)那么图象中y轴可以表示()平衡混合气中一种生成物的体积分数平衡混合气中一种反响物的体积分数平衡混合气中一种生成物的产率平衡混合气中一种反响物的转化率ABCD解析：此题主要考查化学平衡知识。反响(1)是气体物质的量减小的反响，压强增大时，平衡正向移动，平衡混合气中一种反响物的体积分数减小，不符合题意。其他反响可类似分析。答案：C8(2021沈阳市五校联考题)600时，在一密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合发生反响：2SO2(g)O2(g)
9、2SO3(g)；H0。反响过程中 SO2、O2、SO3物质的量变化如图，以下说法不正确的选项是()A反响从 0 min 开始，到第一次平衡时，二氧化硫的转化率为 40%B反响进行到 10 min 至 15 min 的曲线变化可能是升高了温度C反响进行至 20 min 时，曲线发生变化是因为通入了氧气D在 1520 min；2530 min 内时反响处于平衡状态解析：图象的纵坐标表示的是物质的量、横坐标表示的是时间。根据曲线变化趋势可知开始时只有 SO2、O2，第一次平衡为 1520 min，第二次平衡为 2530 min，故 D 正确；第一次平衡时 SO2的转化率为 0.04/0.20.2，故
10、 A 错；在 10 min 时反响突然加快，这可能是升高温度或增大压强，故 B 正确；在 20 min 时只有氧气的量突然增加，故 C 正确。答案：A9(2021模拟题)氨催化氧化是硝酸工业的根底，在某催化剂作用下只发生主反响和副反响：4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)；H905 kJ/mol，4NH3(g)3O2(g)2N2(g)6H2O(g)；H1 268 kJ/mol。反响、的产率与反响温度的关系如下图。以下说法正确的选项是()A工业上进行氨催化氧化生成 NO 时，温度应控制在 780840之间B工业上采用物料比n(O2)/n(NH3)在 1.72.0，主要是为了提高反
11、响速率C在加压的条件下生产能力可提高 56 倍，是因为加压可提高转化率D氮气氧化为 NO 的热化学方程式为：N2(g)O2(g)2NO(g)；H363 kJ/mol解析：工业上进行氨催化氧化生成 NO 时，温度控制在 780840之间时 NO 的产率最高，应选项 A 说法正确；工业上采用物料比n(O2)/n(NH3)在 1.72.0，目的是提高 NH3的转化率；加压可提高生产能力，是因为提高了反响速率；由盖斯定律知 N2(g)O2(g)2NO(g)；H181.5 kJ/mol答案：A10某密闭容器中充入等物质的量的气体 A 和 B，一定温度下发生反响：A(g)xB(g)2C(g)，到达平衡后，
12、只改变反响的一个条件，测得容器中物质的浓度、反响速率随时间的变化如以下图所示，以下说法中正确的选项是()A30 min 时降低温度，40 min 时升高温度B8 min 前 A 的平均反响速率为 0.08 mol(Ls)1C反响方程式中的x1，正反响为吸热反响D20 min40 min 间该反响的平衡常数均为 4解析：此题考查化学反响速率和化学平衡移动。从图中看出，x1,30 min 时，正逆反响速率同时下降，但平衡没有移动，说明是降低压强，40 min 时，正逆反响速率都增大，平衡逆向移动，说明是升高温度，正反响是放热反响，所以 A、C 选项错误；8 min 前c(A)0.64 molL1，
13、那么v(A)0.64 molL18 min0.08 mol(Lmin)1，B 选项单位错误。答案：D11 四川有丰富的天然气资源。以天然气为原料合成尿素的主要步骤如以下图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出)：请答复以下问题：(1)0.5 mol 甲烷与 0.5 mol 水蒸气在t、pkPa 时，完全反响生成一氧化碳和氢气(合成气)，吸收了akJ 热量，该反响的热化学方程式是：_。(2)在合成氨的实际生产过程中，常采取的措施之一是：将生成的氨从混合气体中及时别离出来，并将别离出氨后的氮气和氢气循环利用，同时补充氮气和氢气。请运用化学反响速率和化学平衡的观点说明采取该措施的理由：_。(3)当甲烷
14、合成氨气的转化率为 75%时，以 5.60107L 甲烷为原料能够合成_L氨气。(假设体积均在标准状况下测定)(4)尿素的结构简式为 COH2NNH2，请写出两种含有碳氧双键的尿素的同分异构体的结构简式：_；_。解析：此题以四川的天然气资源合成氨为依托，综合考查热化学方程式的书写、化学反响速率、化学平衡、利用化学方程式(关系式)进行计算和同分异构体的书写等知识。着重考查学生的知识迁移能力和利用所学知识解决实际问题的能力，这是今后命题的方向。(1)因 0.5 mol 甲烷与 0.5 mol 水蒸气完全反响生成一氧化碳和 H2吸收了akJ 热量，那么 1 mol 甲烷与 1 mol 水蒸气反响需吸
15、收 2akJ 的热量，所以该反响的热化学方程式为CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)；H2akJmol1。(2)N2与 H2合成 NH3的反响(N23H22NH3)是一个可逆反响，在该反应中，补充氮气和氢气有利于增大反响速率，别离氨和补充氮气与氢气都有利于平衡向正反响方向移动，同时循环利用可以提高原料利用率节约原料。(3)由 CH42H2OCO24H2的方程式和合成氨的方程式可以推出如下关系：CH44H283NH3，由此关系式可以求得V(NH3)5.6 L10775%831.12108L。(4)因所写同分异构体需含有碳氧双键，根据价键理论结合尿素的结构简式很容易写出其同分异构体为答案
16、：(1)CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)；H2akJ/mol(2)及时别离NH3及补充 N2和 H2，都为了增大反响物的转化率；补充 N2和 H2还能增大反响速率，提高生产效率(3)1.12108L(4)12(2021模拟题).(1)合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义。工业合成氨生产示意图如右图所示。X 的化学式为_；图中条件选定的主要原因是(选填字母序号)_；A温度、压强对化学平衡影响B铁触媒在该温度时活性最大C工业生产受动力、材料、设备等条件的限制改变反响条件，会使平衡发生移动。如以下图表示随条件改变，氨气的百分含量的变化趋势；当横坐标为压强时，变化趋势正确的选项是(
17、选填字母序号)；当横坐标为温度时，变化趋势正确的选项是(选填字母序号)。(2)常温下氨气极易溶于水，其水溶液可以导电。用方程式表示氨气溶于水的过程中存在的可逆反响_。氨水中水电离出的 c(OH-)10-7 molL-1(填写“、“或“=)。将相同体积、相同物质的量浓度的氨水和盐酸混合后，溶液中离子浓度由大到小依次为_。(3)氨气具有复原性，在铜的催化作用下，氨气和氟气反响生成 A 和 B。A 为铵盐，B 在标准状况下为气态。在此反响中，假设每反响 1 体积氨气，同时反响 0.75 体积氟气；假设每反响 8.96 L 氨气(标准状况)，同时生成 0.3 mol A。写出氨气和氟气反响的化学方程式
18、_；在标准状况下，每生成 1mol B，转移电子的物质的量为_mol。.为了防止铁制品生锈，可对其外表进行“发蓝处理：把铁制品浸入热的 NaNO2、NaNO3、NaOH 混合溶液中，使它的外表氧化成一层致密的 Fe3O4氧化膜。发生的反响可表示如下：3FeNaNO25NaOH3Na2FeO2NH3H2O8Fe3NaNO35NaOH2H2O=4Na2Fe2O43NH3Na2FeO2Na2Fe2O42H2OFe3O44NaOH某研究小组发现，假设上述热的混合溶液中 NaOH 的含量太少，氧化膜的厚度就太薄；假设 NaOH 的含量太多，氧化膜的厚度也太薄。请用化学平衡移动原理解释发生这种现象的原因。
19、解析：.要准确理解工业合成氨适宜条件的选择。实际工业生产要求产量高，而产量由生产周期(速率问题)和产率(平衡问题)共同决定。还要考虑本钱，故(1)选 BC。对(3)，F2与 NH3反响，氮的化合价必然升高，产物可能为 N2：2NH33F2=N26HF，也可能为 NF3(由8e稳定结构的需要决定其组成)：4NH33F2=CuNF33NH4F，由题中数据确定为后者。答案：.(1)NH3BCca(2)NH3H2ONH3H2ONH4OHc(NH4)c(H)c(OH)(3)4NH33F2=CuNF33NH4F6.反响、是可逆反响，反响是不可逆反响，当 NaOH 含量较少时，使反响生成的 Na2FeO2及
20、反响生成的 Na2Fe2O4的质量都较少，致使反响生成的 Fe3O4的质量也少，氧化膜的厚度就薄。当 NaOH 含量太多时，尽管反响、生成的 Na2FeO2及 Na2Fe2O4的质量增加，但太多的 NaOH 又会使反响的化学平衡向逆反响方向移动，结果使生成的 Fe3O4的质量变小，氧化膜的厚度也变薄。由此可见，铁制品进行“发蓝处理时，NaOH 的含量是控制氧化膜厚度的重要因素之一。13(2021模拟题)钾是一种活泼的金属，工业上通常用金属钠和氯化钾在高温下反响制取。该反响为：Na(l)KCl(l)NaCl(l)K(g)；H0各物质的沸点与压强的关系见下表：压强(kPa)13.3353.3210
21、1.3K 的沸点()590710770Na 的沸点()700830890KCl 的沸点()1 437NaCl 的沸点()1 465(1)在常压下金属钾转变为气态从反响混合物中别离的最低温度约为_，而反响的最高温度应低于。(2)在制取钾的过程中，为了提高原料的转化率可以采取的措施是_。解析：(1)依题意知钠与氯化钾的反响为可逆反响 Na(l)KCl(l)高温NaCl(l)K(g)；H0，假设及时将反响混合物中的钾转变为气态别离出去，从而使平衡向生成钾的方向移动，显然温度的选择应高于钾的沸点而低于钠的沸点，即别离钾的最低温度为 770，而反响的最高温度应低于 890。(2)由所给反响的特点知：降低
22、压强可使所给反响向右移动，有利于提高原料的利用率；另外反响吸热，升高温度，使所给平衡向右移动，也有利于提高原料利用率，但温度过高会使钠也变成蒸气逸出，既可使所得产品不纯，也不利于原料的充分利用。答案：(1)770 890(2)降低压强或移去钾蒸气，适当升高温度14(2021太原十中月考题)有人设计了如以下图所示的甲醇(methanol)合成工艺：其中，为甲烷气源，压强 250.0 kPa，温度 25，流速 55.0 m3s1。为水蒸气源，压强 200.0kPa，温度 150，流速 150.0 m3s1。合成气(含有两种复原性气体)和剩余反响物的混合物经管路进入 25 的冷凝器(condense
23、r)，冷凝物由管路流出。在 B 中合成的甲醇和剩余反响物的混合物经进入 25 的冷凝器，甲醇冷凝后经管路流出，其密度为 0.791 gmL1。(：理想气体状态方程pVnRT，其中p为压强，单位 Pa，V为体积，单位 m3，R为常数 8.314，T为温度，单位 K。)(1)分别写出在步骤 A 和步骤 B 中所发生的化学反响的方程式。(2)假定：所有气体皆为理想气体，在步骤 A 和 B 中完全转化，气液在冷凝器中完全别离，计算经步骤 A 和步骤 B 后，在一秒钟内剩余物的物质的量。解析：(1)由合成所得的两种气体都具有复原性，且它们是由甲烷与水反响所得，可知这两种气体分别为 CO(g)、H2(g)
24、；(2)由于压强是常压，不能直接利用体积进行计算，得将体积换算成对应的物质的量，但又是在非标况下的气体，因此应利用题目所给的理想气体状态方程进行计算。答案：(1)CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)(一定条件)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)(一定条件)(2)由pVnRT变形得：npV/(RT)故 1 秒钟内n(CH4)(250.010355.0)/(8.314298)5.55103(mol)nH2O(g)(200.0103150.0)/(8.314423)8.53103(mol)经步骤 A 后在中过量的nH2O(g)(8.531035.55103)mol2.98103mol，
25、在步骤 A 中生成的 CO 和 H2的物质的量之比为 13，而在步骤 B 中消耗的 CO 和 H2的物质的量之比为 12，故经步骤 B 后剩余的 H2为 5.55103mol。15(2021模拟题)在硫酸的工业生产中，通过以下反响使 SO2转化为SO3：2SO2(g)O2(g)催化剂2SO3(g)(正反响放热)。常压下达平衡时 SO3的体积分数为 91%，请答复：(1)在生产中常用过量的空气是为了。(2)加热到400500是由于。(3)压强应采用_(填“高压或“常压)，原因是_。(4)常用浓 H2SO4来吸收 SO3，而不是用水，是因为_。(5)尾气中的 SO2必须回收，是因为。解析：此题主要
26、考查在硫酸工业生产中，运用勒夏特列原理选择 SO2转化为 SO3的适宜条件。(1)从增大某一反响物浓度，使平衡向生成物方向移动，那么另一反响物的转化率必然提高的角度去分析。(2)温度的选择从反响速率的快慢，催化剂的活性温度两方面考虑。(3)从压强对平衡移动、设备及动力系统的要求两方面考虑。(4)从吸收过程中发生的反响对吸收速率的影响去分析。(5)从环境保护方面考虑。答案：(1)增大氧气的浓度，使平衡向正反响方向移动，提高了二氧化硫的转化率，使本钱高的二氧化硫得到充分利用(2)400500是催化剂的活性温度，选择此温度可提高反响速率，缩短反响到达平衡所需的时间(3)常压因为常压下 SO3体积分数已达 91%，假设再加压对设备及动力系统要求高，本钱高，使生产效益降低(4)用水吸收 SO3会形成酸雾，使吸收的速率减慢(5)SO2有毒，回收 SO2以防止对环境造成污染