高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)規(guī)范練20化學(xué)平衡狀態(tài)化學(xué)平衡常數(shù)含解析新人教版

一輪復(fù)習(xí)精品資料(高中)PAGE1-化學(xué)平衡狀態(tài)化學(xué)平衡常數(shù)(時(shí)間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共10小題,每小題5分,共50分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)1.對于可逆反應(yīng)4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下列敘述正確的是()。A.達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),4v正(O2)=5v逆(NO)B.若單位時(shí)間內(nèi)生成xmolNO的同時(shí),消耗xmolNH3,則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)C.達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),若增加容器容積,則正反應(yīng)速率減小,逆反應(yīng)速率增大D.化學(xué)反應(yīng)速率關(guān)系是2v正(NH3)=3v正(H2O)〖答案〗:A〖解析〗:A項(xiàng),4v正(O2)=5v逆(NO)能證明化學(xué)反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率是相等的,達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài);B項(xiàng),單位時(shí)間內(nèi)生成xmolNO,同時(shí)消耗xmolNH3,均為正反應(yīng)速率,不能說明化學(xué)反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率相等;C項(xiàng),若增加容器容積即減小壓強(qiáng),正、逆反應(yīng)速率都減小;D項(xiàng),反應(yīng)速率之比等于方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,因此應(yīng)是3v正(NH3)=2v正(H2O)。2.只改變一個(gè)影響因素,平衡常數(shù)K與化學(xué)平衡移動的關(guān)系敘述正確的是()。A.K值有變化,平衡一定移動B.平衡向正反應(yīng)方向移動時(shí),K值一定增大C.K值不變,平衡不可能移動D.相同條件下,同一個(gè)反應(yīng)其化學(xué)方程式的計(jì)量數(shù)增大到原來的2倍,K值也增大到原來的2倍〖答案〗:A〖解析〗:K值是溫度的函數(shù),K值變化,說明溫度發(fā)生了改變,則平衡一定發(fā)生移動,A項(xiàng)正確;若在其他條件不變時(shí),增大反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度,有利于反應(yīng)正向進(jìn)行,平衡向右移動,但K值只與溫度有關(guān),故K值不變,B項(xiàng)錯誤;增大反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度,有利于正反應(yīng)的進(jìn)行,若體系溫度不變,則K值不變,但平衡發(fā)生移動,C項(xiàng)錯誤;相同條件下,同一個(gè)反應(yīng),其化學(xué)方程式的計(jì)量數(shù)增大到原來的2倍,K值應(yīng)變?yōu)樵瓟?shù)值的平方,D項(xiàng)錯誤。3.已知某密閉容器中存在下列平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),其他條件不變,平衡時(shí)c(CO2)與溫度t的關(guān)系如圖所示。下列說法錯誤的是()。A.平衡狀態(tài)A與C相比,平衡狀態(tài)A的c(CO)較小B.在t2時(shí),D點(diǎn)的反應(yīng)速率:v(逆)>v(正)C.反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的ΔH>0D.若t1、t2時(shí)的平衡常數(shù)分別為K1、K2,則K1<K2〖答案〗:A〖解析〗:由題圖可知題給反應(yīng)正反應(yīng)吸熱,C項(xiàng)正確;升高溫度平衡正向移動,CO濃度減小,所以A點(diǎn)CO濃度大,A項(xiàng)錯誤;由于t2時(shí)反應(yīng)進(jìn)行到狀態(tài)D,c(CO2)高于平衡濃度,所以反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,則一定有v(正)<v(逆),B項(xiàng)正確;由于正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動,化學(xué)平衡常數(shù)增大,故K1<K2,D項(xiàng)正確。4.PCl3和PCl5都是重要的化工原料。將PCl3(g)和Cl2(g)充入容積為2L密閉容器中,在一定條件下發(fā)生反應(yīng)PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g),并于10min時(shí)達(dá)到平衡。有關(guān)數(shù)據(jù)如下:物質(zhì)PCl3(g)Cl2(g)PCl5(g)初始濃度/(mol·L-1)2.01.00平衡濃度/(mol·L-1)c1c20.4下列判斷不正確的是()。A.10min內(nèi),v(Cl2)=0.04mol·L-1·min-1B.升高溫度(T1<T2),反應(yīng)的平衡常數(shù)減小,平衡時(shí)PCl3的物質(zhì)的量變化ΔnC.當(dāng)容器中Cl2為1.2mol時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡D.平衡后移走2.0molPCl3和1.0molCl2,相同條件下再達(dá)平衡時(shí),c(PCl5)<0.2mol·L-1〖答案〗:B〖解析〗:10min內(nèi),PCl5的濃度變化量為0.4mol·L-1,故Cl2的濃度變化量為0.4mol·L-1,所以v(Cl2)=0.04mol·L-1·min-1,A項(xiàng)正確;升高溫度(T1<T2),反應(yīng)的平衡常數(shù)減小,說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng),高溫不利于反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動,PCl3的物質(zhì)的量變化較小,比值大于1,B項(xiàng)錯誤;平衡時(shí)Cl2的濃度為0.6mol·L-1,體積為2L,故Cl2為1.2mol,C項(xiàng)正確;平衡后移走2.0molPCl3和1.0molCl2,壓強(qiáng)減小,平衡逆向移動,相同條件下再達(dá)平衡時(shí),c(PCl5)<0.2mol·L-1,D項(xiàng)正確。5.用于凈化汽車尾氣的反應(yīng):2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g),已知該反應(yīng)在570K時(shí)的平衡常數(shù)為1×1059,但反應(yīng)速率極慢。下列說法正確的是()。A.裝有尾氣凈化裝置的汽車排出的氣體中不再含有NO或COB.提高尾氣凈化效率的常用方法是升高溫度C.增大壓強(qiáng),上述平衡右移,故可通過增壓的方法提高尾氣凈化效率D.提高尾氣凈化效率的最佳途徑是使用高效催化劑〖答案〗:D〖解析〗:因?yàn)樵摲磻?yīng)是可逆反應(yīng),且反應(yīng)速率極慢,在有限的時(shí)間內(nèi)反應(yīng)不能達(dá)到平衡,A項(xiàng)錯誤;由題干知570K時(shí)反應(yīng)速率極慢,故可推斷出升高溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響不大,B項(xiàng)錯誤;因平衡常數(shù)已經(jīng)較大,增大壓強(qiáng)雖然平衡正向移動,但對設(shè)備要求更高,故C項(xiàng)錯誤;高效催化劑可提高反應(yīng)速率,解決反應(yīng)極慢的問題,有利于尾氣的轉(zhuǎn)化,故D項(xiàng)正確。6.下列有關(guān)平衡常數(shù)的說法中,正確的是()。A.改變條件,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大,平衡常數(shù)也一定增大B.反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0,升高溫度,該反應(yīng)平衡常數(shù)增大C.對于給定可逆反應(yīng),溫度一定時(shí),其正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)相等D.平衡常數(shù)為K=c(CO)·c(H2O)〖答案〗:D〖解析〗:A項(xiàng),當(dāng)溫度不變時(shí),平衡常數(shù)不變;B項(xiàng),反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0,升高溫度,平衡逆向移動,該反應(yīng)平衡常數(shù)變小;C項(xiàng),對于給定的可逆反應(yīng),溫度一定時(shí),其正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù);D項(xiàng),可以根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式寫出反應(yīng)物和生成物以及各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。7.一定條件下,向一密閉容器中充入一定量的NH3,反應(yīng)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)達(dá)到平衡時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()。A.壓強(qiáng):p1>p2B.F、G兩點(diǎn)對應(yīng)的平衡常數(shù):KF<KGC.E點(diǎn):2v正(NH3)=3v逆(H2)D.E點(diǎn):NH3的轉(zhuǎn)化率為1〖答案〗:B〖解析〗:相同溫度下,壓強(qiáng)越大,N2的體積分?jǐn)?shù)越小,所以p2>p1,A項(xiàng)錯誤;由圖像可知該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),所以溫度越高,K越大,B項(xiàng)正確;E點(diǎn)為平衡點(diǎn),應(yīng)為3v正(NH3)=2v逆(H2),C項(xiàng)錯誤;假設(shè)E點(diǎn)反應(yīng)后氣體總體積為1L,則N2為0.1L、H2為0.3L,未反應(yīng)的NH3為0.6L,參加反應(yīng)的NH3為0.2L,所以氨氣的轉(zhuǎn)化率為0.8.氮?dú)馐侵苽浜衔锏囊环N重要物質(zhì),而氮的化合物用途廣泛。兩個(gè)常見的固氮反應(yīng)的平衡常數(shù)的對數(shù)值(lgK)與溫度的關(guān)系如圖所示:①N2+3H22NH3和②N2+O22NO根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)判斷下列說法正確的是()。A.反應(yīng)①和②均為放熱反應(yīng)B.升高溫度,反應(yīng)①的反應(yīng)速率減小C.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,利用反應(yīng)①固氮和利用反應(yīng)②固氮反應(yīng)程度相差很大D.在1000℃時(shí),反應(yīng)①和反應(yīng)②體系中N2的濃度一定相等〖答案〗:C〖解析〗:反應(yīng)①的K值隨溫度升高而減小,反應(yīng)①是放熱反應(yīng),反應(yīng)②的K值隨溫度升高而增大,反應(yīng)②是吸熱反應(yīng),A項(xiàng)錯誤;升高溫度,兩個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)速率都增大,B項(xiàng)錯誤;在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,反應(yīng)①K≈1010,反應(yīng)②K≈10-30,相差很大,故利用反應(yīng)①固氮和利用反應(yīng)②固氮反應(yīng)程度相差很大,C項(xiàng)正確;在1000℃時(shí),反應(yīng)①、反應(yīng)②的K值相等,即c2(N9.以二氧化碳和氫氣為原料制取乙醇的反應(yīng)為2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)ΔH<0。某壓強(qiáng)下的密閉容器中,按CO2和H2的物質(zhì)的量比為1∶3投料,不同溫度下平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量百分?jǐn)?shù)(y%)隨溫度變化如圖所示。下列說法正確的是()。A.A點(diǎn)的平衡常數(shù)小于B點(diǎn)B.B點(diǎn),v正(CO2)=v逆(H2O)C.A點(diǎn),H2和H2O物質(zhì)的量相等D.其他條件恒定,充入更多H2,v(CO2)不變〖答案〗:C〖解析〗:從圖像可知,溫度越高氫氣的含量越高,說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動,溫度升高平衡常數(shù)減小,則平衡常數(shù)A點(diǎn)大于B點(diǎn),A項(xiàng)錯誤;B點(diǎn)只能說明該溫度下,CO2和H2O的濃度相等,不能說明v正(CO2)=v逆(H2O),B項(xiàng)錯誤;從圖像可知,A點(diǎn)H2和H2O的物質(zhì)的量百分?jǐn)?shù)相等,故物質(zhì)的量相等,C項(xiàng)正確;其他條件恒定,充入更多H2,反應(yīng)物濃度增大,正反應(yīng)速率增大,v(CO2)也增大,D項(xiàng)錯誤。10.某溫度時(shí),在容積為2L的密閉容器中,氣態(tài)物質(zhì)A、B、E、F的物質(zhì)的量n隨時(shí)間t的變化如圖甲所示,在一定條件下達(dá)到平衡,反應(yīng)進(jìn)程中正反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化情況如圖乙所示,在t2、t4時(shí)刻分別只改變一個(gè)條件(溫度、壓強(qiáng)或某反應(yīng)物的量)。下列說法錯誤的是()。A.t2時(shí)刻一定是增大壓強(qiáng)B.平衡狀態(tài)①和②,平衡常數(shù)K一定相同C.平衡狀態(tài)①、②和③中,狀態(tài)③中F的濃度最大D.t4時(shí)刻改變的條件是降低溫度〖答案〗:A〖解析〗:由圖甲分析可知,根據(jù)變化的量等于化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,此溫度下該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2A(g)+E(g)2B(g)+F(g)。該反應(yīng)前后體積不變,若改變壓強(qiáng),平衡不會發(fā)生移動,故t2時(shí)刻不可能是增大壓強(qiáng),A項(xiàng)錯誤;平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān),平衡狀態(tài)①和②的溫度相同,故K相等,B項(xiàng)正確;平衡狀態(tài)①、②和③中,狀態(tài)③向正向反應(yīng)進(jìn)行最徹底,F的濃度最大,C項(xiàng)正確;根據(jù)方程式知,反應(yīng)前后氣體體積不變,故不可能是壓強(qiáng)的變化,t4時(shí)刻速率減小,且變化的點(diǎn)不連續(xù),因此是降低溫度的結(jié)果,D項(xiàng)正確。二、非選擇題(本題共3個(gè)小題,共50分)11.(2020全國Ⅲ改編)(16分)二氧化碳催化加氫合成乙烯是綜合利用CO2的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域?；卮鹣铝袉栴}:(1)CO2催化加氫生成乙烯和水的反應(yīng)中,產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比n(C2H4)∶n(H2O)=。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),若增大壓強(qiáng),則n(C2H4)(填“變大”“變小”或“不變”)。

(2)理論計(jì)算表明,原料初始組成n(CO2)∶n(H2)=1∶3,在體系壓強(qiáng)為0.1MPa,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),四種組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x隨溫度T的變化如圖所示。圖中,表示C2H4、CO2變化的曲線分別是、。CO2催化加氫合成C2H4反應(yīng)的ΔH(填“大于”或“小于”)0。

(3)根據(jù)圖中點(diǎn)A(440K,0.39),計(jì)算該溫度時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=(MPa)-3(列出計(jì)算式。以分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

(4)二氧化碳催化加氫合成乙烯反應(yīng)往往伴隨副反應(yīng),生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烴。一定溫度和壓強(qiáng)條件下,為了提高反應(yīng)速率和乙烯選擇性,應(yīng)當(dāng)。

〖答案〗:(1)1∶4變大(2)dc小于(3)94(4)選擇合適催化劑等〖解析〗:本題考查了壓強(qiáng)、溫度對平衡的影響,壓強(qiáng)平衡常數(shù)的計(jì)算,催化劑的使用及平衡圖像的分析。(1)根據(jù)題給信息可知,反應(yīng)原理為2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g),則乙烯和水的物質(zhì)的量之比為1∶4。當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)增大壓強(qiáng),平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動,即平衡向正反應(yīng)方向移動,則乙烯的物質(zhì)的量增大。(2)由于原料初始組成n(CO2)∶n(H2)=1∶3,而反應(yīng)2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)中二氧化碳和氫氣的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比也為1∶3,則無論反應(yīng)進(jìn)行到什么程度,混合氣體中n(CO2)∶n(H2)始終為1∶3,由此可判斷曲線a、b、c、d分別代表H2、H2O、CO2、C2H4。由于升高溫度,CO2或H2的量增大,說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。(3)根據(jù)(2)中的分析可知,任意時(shí)刻CO2和H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)之比始終為1∶3,根據(jù)點(diǎn)A坐標(biāo)(440K,0.39)可知,氫氣和水蒸氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)都為0.39,則CO2的體積分?jǐn)?shù)為0.393,C2H4的體積分?jǐn)?shù)為0.394(注意:C2H4和H2O的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)之比始終為化學(xué)計(jì)量數(shù)之比),則CO2(g)、H2(g)、C2H4(g)、H2O(g)的分壓分別為0.1MPa×00.394×0.(4)根據(jù)外界條件對速率的影響,可知在一定溫度和壓強(qiáng)下,選擇合適的催化劑可提高反應(yīng)速率,同時(shí)使合成乙烯的主反應(yīng)較多地發(fā)生,而副反應(yīng)被抑制(即反應(yīng)的選擇性)。12.(2019全國Ⅲ,節(jié)選)(16分)近年來,隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展,氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之迅速增長。因此,將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術(shù)成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)?；卮鹣铝袉栴}:(1)Deacon發(fā)明的直接氧化法:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)。如圖為剛性容器中,進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)分別等于1∶1、4∶1、7∶1時(shí)HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系:可知反應(yīng)平衡常數(shù)K(300℃)(填“大于”或“小于”)K(400℃)。設(shè)HCl初始濃度為c0,根據(jù)進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的數(shù)據(jù)計(jì)算K(400℃)=(列出計(jì)算式)。按化學(xué)計(jì)量比進(jìn)料可以保持反應(yīng)物高轉(zhuǎn)化率,同時(shí)降低產(chǎn)物分離的能耗。進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)過低、過高的不利影響分別是。

(2)Deacon直接氧化法可按下列催化過程進(jìn)行:CuCl2(s)CuCl(s)+12Cl2(g)ΔH1=+83kJ·mol-1CuCl(s)+12O2(g)CuO(s)+12Cl2ΔH2=-20kJ·mol-1CuO(s)+2HCl(g)CuCl2(s)+H2O(g)ΔH3=-121kJ·mol-1則4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH=kJ·mol-1。

(3)在一定溫度的條件下,進(jìn)一步提高HCl的轉(zhuǎn)化率的方法是。(寫出2種)

〖答案〗:(1)大于0.422×0〖解析〗:本題為熱化學(xué)、電化學(xué)與化學(xué)平衡綜合題,難度中等。(1)分析任意一條平衡曲線可知,在進(jìn)料濃度比固定的條件下,隨著溫度的升高,HCl的平衡轉(zhuǎn)化率降低,說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng),由于K只與溫度有關(guān),升高溫度,平衡逆向移動,平衡常數(shù)K減小,即K(300℃)大于K(400℃)。根據(jù)進(jìn)料濃度比及HCl的平衡轉(zhuǎn)化率間的關(guān)系可知,c(HCl)∶c(O2)=1∶1的曲線為最上面的那條曲線,由該曲線可知:溫度為400℃時(shí)HCl的平衡轉(zhuǎn)化率為84%。根據(jù)條件可列三段式如下:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)初始mol·L-1c轉(zhuǎn)化mol·L-1:c0×0.84c0×0.21c平衡mol·L-1:c0×(1-0.84)c0×(1-0.21)cK(400℃)=c2(Cl進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)過低,導(dǎo)致產(chǎn)品Cl2混有大量O2,則分離兩氣體時(shí)導(dǎo)致能耗較高。而進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)過高,則導(dǎo)致HCl的轉(zhuǎn)化率過低,浪費(fèi)原料。(2)由蓋斯定律可知,將題給催化過程的三個(gè)反應(yīng)直接相加可得2HCl(g)+12O2(g)Cl2(g)+H2O(g)ΔH'=(83-20-121)kJ·mol-1=-58kJ·mol-1,則ΔH=2ΔH'=-116kJ·mol-1(3)在溫度一定時(shí),要增大HCl的平衡轉(zhuǎn)化率,可采取的措施有及時(shí)移走部分產(chǎn)物、增大體系壓強(qiáng)等。13.(18分)(1)甲醇制氫方式主要有以下三種。反應(yīng)Ⅰ甲醇水蒸氣重整制氫:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)ΔH1=+49.4kJ·mol-1;反應(yīng)Ⅱ甲醇分解制氫:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)ΔH2=+90.6kJ·mol-1;反應(yīng)Ⅲ氣態(tài)甲醇氧化重整制氫同時(shí)生成二氧化碳和氫氣。①已知CO的燃燒熱為283.0kJ·mol-1,則反應(yīng)Ⅲ的熱化學(xué)方程式為。②該三種制氫方式中,等量的甲醇產(chǎn)生氫氣最多的是反應(yīng)。(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)

(2)實(shí)驗(yàn)室模擬反應(yīng)Ⅰ甲醇水蒸氣重整制氫,合成氣組成n(CH3OH)∶n(H2O)=1∶1時(shí),體系中甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示。①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為。

②當(dāng)溫度為250℃、壓強(qiáng)為p2時(shí),反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)為。

③圖中的壓強(qiáng)由小到大的順序是。

(3)MFC30燃料電池是以氫氣為燃料,Li2CO3與K2CO3混合碳酸鹽為電解質(zhì)的高溫型燃料電池,其負(fù)極的電極反應(yīng)式為,正極上通入的氣體為?！即鸢浮?(1)①CH3OH(g)+12O2(g)CO2(g)+2H2(g)ΔH=-192.4kJ·mol-1②Ⅰ(2)①K=c(CO2)·c3(H2(3)H2+CO32--2e-H2O+CO2O2〖解析〗:(1)已知反應(yīng)ⅠCH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)ΔH1=+49.4kJ·mol-1①;反應(yīng)ⅡCH3OH(g)CO(g)+2H2(g)ΔH2=+90.6kJ·mol-1②;由CO的燃燒熱為283.0kJ·mol-1可知:CO(g)+12O2(g)CO2(g)ΔH=-283.0kJ·mol-1③。由蓋斯定律,②+③得反應(yīng)Ⅲ的熱化學(xué)方程式為CH3OH(g)+12O2(g)CO2(g)+2H2(g)ΔH=-192.4kJ·mol-1;1mol甲醇在反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量分別為3mol、2mol、2mol,產(chǎn)生H2最多的是反應(yīng)Ⅰ。(2)①反應(yīng)Ⅰ甲醇水蒸氣重整制氫:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)ΔH1=+49.4kJ·mol-1的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=c(C②CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)起始/mol 1 10 0反應(yīng)/mol 0.82 0.820.82 3×0.82平衡/mol 0.18 0.180.82 2.46反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)為2.③由反應(yīng)方程式CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)可知,相同溫度時(shí),減小壓強(qiáng),平衡正向移動,CH3OH轉(zhuǎn)化率增大。由圖像可以看出,溫度一定,從p3到p1,CH3OH轉(zhuǎn)化率增大,故壓強(qiáng)由小到大的順序是p1<p2<p3。(3)燃料電池中通入燃料的電極是負(fù)極,通入氧化劑的電極是正極,負(fù)極是H2作還原劑,電極反應(yīng)式為H2+CO32--2e-H2O+CO2,正極上氧氣得電子和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸根離子,電極反應(yīng)式為O2+2CO2-4e-2CO32-,故正極要不斷通入O化學(xué)平衡狀態(tài)化學(xué)平衡常數(shù)(時(shí)間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共10小題,每小題5分,共50分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)1.對于可逆反應(yīng)4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下列敘述正確的是()。A.達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),4v正(O2)=5v逆(NO)B.若單位時(shí)間內(nèi)生成xmolNO的同時(shí),消耗xmolNH3,則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)C.達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),若增加容器容積,則正反應(yīng)速率減小,逆反應(yīng)速率增大D.化學(xué)反應(yīng)速率關(guān)系是2v正(NH3)=3v正(H2O)〖答案〗:A〖解析〗:A項(xiàng),4v正(O2)=5v逆(NO)能證明化學(xué)反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率是相等的,達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài);B項(xiàng),單位時(shí)間內(nèi)生成xmolNO,同時(shí)消耗xmolNH3,均為正反應(yīng)速率,不能說明化學(xué)反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率相等;C項(xiàng),若增加容器容積即減小壓強(qiáng),正、逆反應(yīng)速率都減小;D項(xiàng),反應(yīng)速率之比等于方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,因此應(yīng)是3v正(NH3)=2v正(H2O)。2.只改變一個(gè)影響因素,平衡常數(shù)K與化學(xué)平衡移動的關(guān)系敘述正確的是()。A.K值有變化,平衡一定移動B.平衡向正反應(yīng)方向移動時(shí),K值一定增大C.K值不變,平衡不可能移動D.相同條件下,同一個(gè)反應(yīng)其化學(xué)方程式的計(jì)量數(shù)增大到原來的2倍,K值也增大到原來的2倍〖答案〗:A〖解析〗:K值是溫度的函數(shù),K值變化,說明溫度發(fā)生了改變,則平衡一定發(fā)生移動,A項(xiàng)正確;若在其他條件不變時(shí),增大反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度,有利于反應(yīng)正向進(jìn)行,平衡向右移動,但K值只與溫度有關(guān),故K值不變,B項(xiàng)錯誤;增大反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度,有利于正反應(yīng)的進(jìn)行,若體系溫度不變,則K值不變,但平衡發(fā)生移動,C項(xiàng)錯誤;相同條件下,同一個(gè)反應(yīng),其化學(xué)方程式的計(jì)量數(shù)增大到原來的2倍,K值應(yīng)變?yōu)樵瓟?shù)值的平方,D項(xiàng)錯誤。3.已知某密閉容器中存在下列平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),其他條件不變,平衡時(shí)c(CO2)與溫度t的關(guān)系如圖所示。下列說法錯誤的是()。A.平衡狀態(tài)A與C相比,平衡狀態(tài)A的c(CO)較小B.在t2時(shí),D點(diǎn)的反應(yīng)速率:v(逆)>v(正)C.反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的ΔH>0D.若t1、t2時(shí)的平衡常數(shù)分別為K1、K2,則K1<K2〖答案〗:A〖解析〗:由題圖可知題給反應(yīng)正反應(yīng)吸熱,C項(xiàng)正確;升高溫度平衡正向移動,CO濃度減小,所以A點(diǎn)CO濃度大,A項(xiàng)錯誤;由于t2時(shí)反應(yīng)進(jìn)行到狀態(tài)D,c(CO2)高于平衡濃度,所以反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,則一定有v(正)<v(逆),B項(xiàng)正確;由于正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動,化學(xué)平衡常數(shù)增大,故K1<K2,D項(xiàng)正確。4.PCl3和PCl5都是重要的化工原料。將PCl3(g)和Cl2(g)充入容積為2L密閉容器中,在一定條件下發(fā)生反應(yīng)PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g),并于10min時(shí)達(dá)到平衡。有關(guān)數(shù)據(jù)如下:物質(zhì)PCl3(g)Cl2(g)PCl5(g)初始濃度/(mol·L-1)2.01.00平衡濃度/(mol·L-1)c1c20.4下列判斷不正確的是()。A.10min內(nèi),v(Cl2)=0.04mol·L-1·min-1B.升高溫度(T1<T2),反應(yīng)的平衡常數(shù)減小,平衡時(shí)PCl3的物質(zhì)的量變化ΔnC.當(dāng)容器中Cl2為1.2mol時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡D.平衡后移走2.0molPCl3和1.0molCl2,相同條件下再達(dá)平衡時(shí),c(PCl5)<0.2mol·L-1〖答案〗:B〖解析〗:10min內(nèi),PCl5的濃度變化量為0.4mol·L-1,故Cl2的濃度變化量為0.4mol·L-1,所以v(Cl2)=0.04mol·L-1·min-1,A項(xiàng)正確;升高溫度(T1<T2),反應(yīng)的平衡常數(shù)減小,說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng),高溫不利于反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動,PCl3的物質(zhì)的量變化較小,比值大于1,B項(xiàng)錯誤;平衡時(shí)Cl2的濃度為0.6mol·L-1,體積為2L,故Cl2為1.2mol,C項(xiàng)正確;平衡后移走2.0molPCl3和1.0molCl2,壓強(qiáng)減小,平衡逆向移動,相同條件下再達(dá)平衡時(shí),c(PCl5)<0.2mol·L-1,D項(xiàng)正確。5.用于凈化汽車尾氣的反應(yīng):2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g),已知該反應(yīng)在570K時(shí)的平衡常數(shù)為1×1059,但反應(yīng)速率極慢。下列說法正確的是()。A.裝有尾氣凈化裝置的汽車排出的氣體中不再含有NO或COB.提高尾氣凈化效率的常用方法是升高溫度C.增大壓強(qiáng),上述平衡右移,故可通過增壓的方法提高尾氣凈化效率D.提高尾氣凈化效率的最佳途徑是使用高效催化劑〖答案〗:D〖解析〗:因?yàn)樵摲磻?yīng)是可逆反應(yīng),且反應(yīng)速率極慢,在有限的時(shí)間內(nèi)反應(yīng)不能達(dá)到平衡,A項(xiàng)錯誤;由題干知570K時(shí)反應(yīng)速率極慢,故可推斷出升高溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響不大,B項(xiàng)錯誤;因平衡常數(shù)已經(jīng)較大,增大壓強(qiáng)雖然平衡正向移動,但對設(shè)備要求更高,故C項(xiàng)錯誤;高效催化劑可提高反應(yīng)速率,解決反應(yīng)極慢的問題,有利于尾氣的轉(zhuǎn)化,故D項(xiàng)正確。6.下列有關(guān)平衡常數(shù)的說法中,正確的是()。A.改變條件,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大,平衡常數(shù)也一定增大B.反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0,升高溫度,該反應(yīng)平衡常數(shù)增大C.對于給定可逆反應(yīng),溫度一定時(shí),其正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)相等D.平衡常數(shù)為K=c(CO)·c(H2O)〖答案〗:D〖解析〗:A項(xiàng),當(dāng)溫度不變時(shí),平衡常數(shù)不變;B項(xiàng),反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0,升高溫度,平衡逆向移動,該反應(yīng)平衡常數(shù)變小;C項(xiàng),對于給定的可逆反應(yīng),溫度一定時(shí),其正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù);D項(xiàng),可以根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式寫出反應(yīng)物和生成物以及各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。7.一定條件下,向一密閉容器中充入一定量的NH3,反應(yīng)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)達(dá)到平衡時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()。A.壓強(qiáng):p1>p2B.F、G兩點(diǎn)對應(yīng)的平衡常數(shù):KF<KGC.E點(diǎn):2v正(NH3)=3v逆(H2)D.E點(diǎn):NH3的轉(zhuǎn)化率為1〖答案〗:B〖解析〗:相同溫度下,壓強(qiáng)越大,N2的體積分?jǐn)?shù)越小,所以p2>p1,A項(xiàng)錯誤;由圖像可知該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),所以溫度越高,K越大,B項(xiàng)正確;E點(diǎn)為平衡點(diǎn),應(yīng)為3v正(NH3)=2v逆(H2),C項(xiàng)錯誤;假設(shè)E點(diǎn)反應(yīng)后氣體總體積為1L,則N2為0.1L、H2為0.3L,未反應(yīng)的NH3為0.6L,參加反應(yīng)的NH3為0.2L,所以氨氣的轉(zhuǎn)化率為0.8.氮?dú)馐侵苽浜衔锏囊环N重要物質(zhì),而氮的化合物用途廣泛。兩個(gè)常見的固氮反應(yīng)的平衡常數(shù)的對數(shù)值(lgK)與溫度的關(guān)系如圖所示:①N2+3H22NH3和②N2+O22NO根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)判斷下列說法正確的是()。A.反應(yīng)①和②均為放熱反應(yīng)B.升高溫度,反應(yīng)①的反應(yīng)速率減小C.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,利用反應(yīng)①固氮和利用反應(yīng)②固氮反應(yīng)程度相差很大D.在1000℃時(shí),反應(yīng)①和反應(yīng)②體系中N2的濃度一定相等〖答案〗:C〖解析〗:反應(yīng)①的K值隨溫度升高而減小,反應(yīng)①是放熱反應(yīng),反應(yīng)②的K值隨溫度升高而增大,反應(yīng)②是吸熱反應(yīng),A項(xiàng)錯誤;升高溫度,兩個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)速率都增大,B項(xiàng)錯誤;在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,反應(yīng)①K≈1010,反應(yīng)②K≈10-30,相差很大,故利用反應(yīng)①固氮和利用反應(yīng)②固氮反應(yīng)程度相差很大,C項(xiàng)正確;在1000℃時(shí),反應(yīng)①、反應(yīng)②的K值相等,即c2(N9.以二氧化碳和氫氣為原料制取乙醇的反應(yīng)為2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)ΔH<0。某壓強(qiáng)下的密閉容器中,按CO2和H2的物質(zhì)的量比為1∶3投料,不同溫度下平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量百分?jǐn)?shù)(y%)隨溫度變化如圖所示。下列說法正確的是()。A.A點(diǎn)的平衡常數(shù)小于B點(diǎn)B.B點(diǎn),v正(CO2)=v逆(H2O)C.A點(diǎn),H2和H2O物質(zhì)的量相等D.其他條件恒定,充入更多H2,v(CO2)不變〖答案〗:C〖解析〗:從圖像可知,溫度越高氫氣的含量越高,說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動,溫度升高平衡常數(shù)減小,則平衡常數(shù)A點(diǎn)大于B點(diǎn),A項(xiàng)錯誤;B點(diǎn)只能說明該溫度下,CO2和H2O的濃度相等,不能說明v正(CO2)=v逆(H2O),B項(xiàng)錯誤;從圖像可知,A點(diǎn)H2和H2O的物質(zhì)的量百分?jǐn)?shù)相等,故物質(zhì)的量相等,C項(xiàng)正確;其他條件恒定,充入更多H2,反應(yīng)物濃度增大,正反應(yīng)速率增大,v(CO2)也增大,D項(xiàng)錯誤。10.某溫度時(shí),在容積為2L的密閉容器中,氣態(tài)物質(zhì)A、B、E、F的物質(zhì)的量n隨時(shí)間t的變化如圖甲所示,在一定條件下達(dá)到平衡,反應(yīng)進(jìn)程中正反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化情況如圖乙所示,在t2、t4時(shí)刻分別只改變一個(gè)條件(溫度、壓強(qiáng)或某反應(yīng)物的量)。下列說法錯誤的是()。A.t2時(shí)刻一定是增大壓強(qiáng)B.平衡狀態(tài)①和②,平衡常數(shù)K一定相同C.平衡狀態(tài)①、②和③中,狀態(tài)③中F的濃度最大D.t4時(shí)刻改變的條件是降低溫度〖答案〗:A〖解析〗:由圖甲分析可知,根據(jù)變化的量等于化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,此溫度下該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2A(g)+E(g)2B(g)+F(g)。該反應(yīng)前后體積不變,若改變壓強(qiáng),平衡不會發(fā)生移動,故t2時(shí)刻不可能是增大壓強(qiáng),A項(xiàng)錯誤;平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān),平衡狀態(tài)①和②的溫度相同,故K相等,B項(xiàng)正確;平衡狀態(tài)①、②和③中,狀態(tài)③向正向反應(yīng)進(jìn)行最徹底,F的濃度最大,C項(xiàng)正確;根據(jù)方程式知,反應(yīng)前后氣體體積不變,故不可能是壓強(qiáng)的變化,t4時(shí)刻速率減小,且變化的點(diǎn)不連續(xù),因此是降低溫度的結(jié)果,D項(xiàng)正確。二、非選擇題(本題共3個(gè)小題,共50分)11.(2020全國Ⅲ改編)(16分)二氧化碳催化加氫合成乙烯是綜合利用CO2的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域?；卮鹣铝袉栴}:(1)CO2催化加氫生成乙烯和水的反應(yīng)中,產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比n(C2H4)∶n(H2O)=。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),若增大壓強(qiáng),則n(C2H4)(填“變大”“變小”或“不變”)。

(2)理論計(jì)算表明,原料初始組成n(CO2)∶n(H2)=1∶3,在體系壓強(qiáng)為0.1MPa,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),四種組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x隨溫度T的變化如圖所示。圖中,表示C2H4、CO2變化的曲線分別是、。CO2催化加氫合成C2H4反應(yīng)的ΔH(填“大于”或“小于”)0。

(3)根據(jù)圖中點(diǎn)A(440K,0.39),計(jì)算該溫度時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=(MPa)-3(列出計(jì)算式。以分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

(4)二氧化碳催化加氫合成乙烯反應(yīng)往往伴隨副反應(yīng),生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烴。一定溫度和壓強(qiáng)條件下,為了提高反應(yīng)速率和乙烯選擇性,應(yīng)當(dāng)。

〖答案〗:(1)1∶4變大(2)dc小于(3)94(4)選擇合適催化劑等〖解析〗:本題考查了壓強(qiáng)、溫度對平衡的影響,壓強(qiáng)平衡常數(shù)的計(jì)算,催化劑的使用及平衡圖像的分析。(1)根據(jù)題給信息可知,反應(yīng)原理為2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g),則乙烯和水的物質(zhì)的量之比為1∶4。當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)增大壓強(qiáng),平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動,即平衡向正反應(yīng)方向移動,則乙烯的物質(zhì)的量增大。(2)由于原料初始組成n(CO2)∶n(H2)=1∶3,而反應(yīng)2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)中二氧化碳和氫氣的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比也為1∶3,則無論反應(yīng)進(jìn)行到什么程度,混合氣體中n(CO2)∶n(H2)始終為1∶3,由此可判斷曲線a、b、c、d分別代表H2、H2O、CO2、C2H4。由于升高溫度,CO2或H2的量增大,說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。(3)根據(jù)(2)中的分析可知,任意時(shí)刻CO2和H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)之比始終為1∶3,根據(jù)點(diǎn)A坐標(biāo)(440K,0.39)可知,氫氣和水蒸氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)都為0.39,則CO2的體積分?jǐn)?shù)為0.393,C2H4的體積分?jǐn)?shù)為0.394(注意:C2H4和H2O的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)之比始終為化學(xué)計(jì)量數(shù)之比),則CO2(g)、H2(g)、C2H4(g)、H2O(g)的分壓分別為0.1MPa×00.394×0.(4)根據(jù)外界條件對速率的影響,可知在一定溫度和壓強(qiáng)下,選擇合適的催化劑可提高反應(yīng)速率,同時(shí)使合成乙烯的主反應(yīng)較多地發(fā)生,而副反應(yīng)被抑制(即反應(yīng)的選擇性)。12.(2019全國Ⅲ,節(jié)選)(16分)近年來,隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展,氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之迅速增長。因此,將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術(shù)成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)?；卮鹣铝袉栴}:(1)Deacon發(fā)明的直接氧化法:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)。如圖為剛性容器中,進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)分別等于1∶1、4∶1、7∶1時(shí)HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系:可知反應(yīng)平衡常數(shù)K(300℃)(填“大于”或“小于”)K(400℃)。設(shè)HCl初始濃度為c0,根據(jù)進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的數(shù)據(jù)計(jì)算K(400℃)=(列出計(jì)算式)。按化學(xué)計(jì)量比進(jìn)料可以保持反應(yīng)物高轉(zhuǎn)化率,同時(shí)降低產(chǎn)物分離的能耗。進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)過低、過高的不利影響分別是。

(2)Deacon直接氧化法可按下列催化過程進(jìn)行:CuCl2(s)CuCl(s)+12Cl2(g)ΔH1=+83kJ·mol-1CuCl(s)+12O2(g)CuO(s)+12Cl2ΔH2=-20kJ·mol-1CuO(s)+2HCl(g)CuCl2(s)+H2O(g)ΔH3=-121kJ·mol-1則4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH=kJ·mol-1。

(3)在一定溫度的條件下,進(jìn)一步提高HCl的轉(zhuǎn)化率的方法是。(寫出2種)

〖答案〗:(1)大于0.422×0〖解析〗:本題為熱化學(xué)、電化學(xué)與化學(xué)平衡綜合題,難度中等。(1)分析任意一條平衡曲線可知,在進(jìn)料濃度比固定的條件下,隨著溫度的升高,HCl的平衡轉(zhuǎn)化率降低,說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng),由于K只與溫度有關(guān),升高溫度,平衡逆向移動,平衡常數(shù)K減小,即K(300℃)大于K(400℃)。根據(jù)進(jìn)料濃度比及HCl的平衡轉(zhuǎn)化率間的關(guān)系可知,c(HCl)∶c(O2)=1∶1的曲線為最上面的那條曲線,由該曲線可知:溫度為400℃時(shí)HCl的平衡轉(zhuǎn)化率為84%。根據(jù)條件可列三段式如下:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)初始mol·L-1c轉(zhuǎn)化mol·L-1:c0×0.84c0×0.21c平衡mol·L-1:c0×(1-0.84)c0×(1-0.21)cK(400℃)=c2(Cl進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)過低,導(dǎo)致產(chǎn)品Cl2混有大量O2,則