2022年高考化學 備考百強校大題狂練系列 專題31 化學平衡常數(shù)及化學平衡相關(guān)計算

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1、2022年高考化學 備考百強校大題狂練系列 專題31 化學平衡常數(shù)及化學平衡相關(guān)計算1、一定條件下，在體積為3 L的密閉容器中，一氧化碳與氫氣反應(yīng)生成甲醇（催化劑為Cu2O/ZnO）：CO(g) 2 H2(g) CH3OH(g)不同溫度時甲醇的物質(zhì)的量隨時間變化曲線如上圖所示。根據(jù)題意完成下列各題： （1）反應(yīng)達到平衡時，升高溫度，化學平衡常數(shù)K值_（填“增大”、“減小”或“不變”）。（2）在其他條件不變的情況下，將E點的體系體積壓縮到原來的 ，下列有關(guān)該體系的說法正確的是_a 氫氣的濃度減小 b 正反應(yīng)速率加快，逆反應(yīng)速率也加快c 甲醇的物質(zhì)的量增加 d 重新平衡時n(H2)/n(CH3OH

2、)增大 e 平衡常數(shù)K增大、在1 L的密閉容器中，進行反應(yīng)到：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)，其化學平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如下表：T（）70080010001200K0.60.91.72.6（1） 將0.1 mol CO與0.1 mol H2O混合加熱到800，一段時間后該反應(yīng)達到平衡，測得CO2的物質(zhì)的量為0.053 mol，若將混合氣體加熱至830，平衡時CO2的物質(zhì)的量_ (填“大于”、等于“”或“小于”)0.053 mol。（2）800時，放入CO、H2O、CO2、H2，其物質(zhì)的量分別為：0.01、0.01、0.01、0.01mol。則反應(yīng)CO2(g)+H2(g)

3、 CO(g)+H2O(g)向_ (填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”)方向進行?！敬鸢浮繙p小 b c 小于 逆反應(yīng) 【解析】【分析】、由圖象可知達到平衡后，升高溫度，甲醇的物質(zhì)的量減小，平衡向左移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因為升高溫度平衡向吸熱方向移動； 、根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知，溫度越高，化學平衡常數(shù)越大，所以該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)?！驹斀狻?研究和深度開發(fā)CO、CO2的應(yīng)用對構(gòu)建生態(tài)文明社會具有重要的意義。（1）CO可用于煉鐵，已知：Fe2O3（s）+ 3C（s）2Fe（s）+ 3CO（g） H 1+489.0 kJmol1C（s） +CO2（g）2CO（g） H 2 +172.5 kJmol1則CO還原Fe2O

4、3（s）的熱化學方程式為_。（2）分離高爐煤氣得到的CO與空氣可設(shè)計成燃料電池（以KOH溶液為電解液）。寫出該電池的負極反應(yīng)式：_。（3）CO2和H2充入一定體積的密閉容器中，在兩種溫度下發(fā)生反應(yīng)：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），測得CH3OH的物質(zhì)的量隨時間的變化如圖。曲線I、對應(yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為K_K（填“”或“”或“”）。一定溫度下，在容積相同且固定的兩個密閉容器中，按如下方式加入反應(yīng)物，一段時間后達到平衡。容 器甲乙反應(yīng)物投入量1molCO2、3molH2a molCO2、b molH2、c molCH3OH（g）、c molH2O（g）若甲中平衡后氣體的

5、壓強為開始的0.8倍，要使平衡后乙與甲中相同組分的體積分數(shù)相等，且起始時維持化學反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行，則c的取值范圍為_。一定溫度下，此反應(yīng)在恒壓容器中進行，能判斷該反應(yīng)達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是_。a容器中壓強不變 bH2的體積分數(shù)不變 cc（H2）3c（CH3OH） d容器中密度不變 e2個CO斷裂的同時有3個HH斷裂（4）將燃煤廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為二甲醚的反應(yīng)原理為：2CO2（g） + 6H2（g） CH3OCH3（g） + 3H2O（g）。已知一定條件下，該反應(yīng)中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、投料比n(H2) / n(CO2)的變化曲線如下圖。若溫度升高，則反應(yīng)的平衡常數(shù)K將_（填“增大”、

6、“減小”或“不變”。下同）；若溫度不變，提高投料比n(H2)/n(CO2)，則K將_；該反應(yīng)H_0（填“”、“”或“=”）?！敬鸢浮縁e2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)；H=-28.5 kJmol1 CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O 1c0.4 bd 減小 不變 【解析】【分析】（1）根據(jù)蓋斯定律對已知的兩個熱化學方程式進行加合運算；（2）分析CO燃燒反應(yīng)方程式2CO+O2=2CO2，分析元素化合價變化確定負極原料及電子轉(zhuǎn)移數(shù)目，電解質(zhì)顯強堿性，CO2、H+不能大量存在；（3） 一定溫度下，可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個

7、常數(shù)，稱之為化學平衡常數(shù)，本題圖像是生成物CH3OH的物質(zhì)的量與時間函數(shù)關(guān)系，“先拐先平”的原則，生成物濃度越大，則反應(yīng)物濃度越小，平衡常數(shù)就越大。因為“要使平衡后乙與甲中相同組分的體積分數(shù)相等”，所以甲、乙互為“等同平衡”，平衡時各組分物質(zhì)的量分別對應(yīng)相等，利用“三段式”確定甲、乙容器中平衡時CH3OH物質(zhì)的量，若使起始時維持化學反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行，則CH3OH初始物質(zhì)的量不能低于平衡時的CH3OH物質(zhì)的量，另外，只有反應(yīng)完全從生成物開始，c才能取最大值。判斷化學平衡狀態(tài)的標志有兩條依據(jù)：一是根據(jù)正、逆反應(yīng)速率相等；二是某一物理量不變時，“變量不變”。 （4） 根據(jù)平衡常數(shù)表達式分析反應(yīng)物

8、濃度與生成物濃度的相對變化即可解答。由圖像分析溫度影響平衡移動的方向，再根據(jù)勒夏特列原理分析該反應(yīng)熱H的正負?！驹斀狻坷谩叭问健毕惹蟪黾兹萜髌胶鈺r各組分物質(zhì)的量。設(shè)甲容器平衡時CH3OH的物質(zhì)的量為x。恒溫恒容下， ，則有，解得x=0.4mol。甲容器平衡時各組分物質(zhì)的量分別為CO2為0.6mol、H2為1.8mol、CH3OH為0.4mol、H2O(g)為0.4mol。因為“要使平衡后乙與甲中相同組分的體積分數(shù)相等”，甲、乙互為“等同平衡”，所以達到平衡時甲、乙容器中各組分物質(zhì)的量分別對應(yīng)相等。要使反應(yīng)開始時逆向進行則有下列相關(guān)量：態(tài)，d項正確；e.CO2結(jié)構(gòu)是O=C=O，H2的結(jié)構(gòu)是H

9、H，單位時間內(nèi)“2個C=O斷裂”是用CO2表示的正反應(yīng)速率，單位時間內(nèi)“3個HH斷裂”是用H2表示的正反應(yīng)速率，無法確定正、逆反應(yīng)速率是否相等，所以2個CO斷裂的同時有3個HH斷裂不能判斷該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，e項錯誤；答案選bd。（4）由圖像知在投料比不變時CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而減小，即生成物濃度越來越小，反應(yīng)物濃度越來越大，根據(jù)平衡常數(shù)表達式推知平衡常數(shù)值越來越小，所以升高溫度，反應(yīng)的平衡常數(shù)K將減小。因為平衡常數(shù)只受溫度的影響，與濃度無關(guān)，所以溫度不變時，提高投料比，平衡常數(shù)K不變。由圖像知隨溫度升高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小，即平衡向逆反應(yīng)方向移動，根據(jù)勒夏特列原理，逆反應(yīng)方向是吸

10、熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即該反應(yīng)H0。3在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應(yīng)：其化學平衡常數(shù)K與溫度t的關(guān)系如下：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化學平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如下表：t70080083010001200K0.60.91.01.72.6請回答下列問題：（1）該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)表達式為K =_。（2）該反應(yīng)為_反應(yīng)。（填“吸熱”或“放熱”）（3）若反應(yīng)溫度升高，CO2的轉(zhuǎn)化率_(填“增大”“減小”或“不變”)；（4）能判斷該反應(yīng)是否達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是_。 A容器中壓強不變 B混合氣體中 c（CO）不變Cv正（H2）v逆（H2O） Dc（CO2）

11、c（CO）（5）某溫度下，平衡濃度符合下式：c（CO2）c（H2）c（CO）c（H2O），試判斷此時的溫度為_?！敬鸢浮縞（CO）c（H2O）/c（CO2）c（H2） 吸熱 增大 BC 830 【解析】【詳解】化學平衡時，各組分的濃度不隨時間的改變而改變，混合氣體中c(CO)不變是平衡的標志，故B正確；C、化學平衡狀態(tài)的本質(zhì)是v正=v逆，所以v正(H2)=v逆(H2O)表明水的正逆反應(yīng)速率相同，表明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故C正確；D、c(CO2)=c(CO)時，和二者的起始量與反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率有關(guān)，不能表明正逆反應(yīng)速率相等，不能說明達到了平衡狀態(tài)，故D錯誤；故選BC；（5）平衡濃度符合下式c(CO2

12、)c(CH2)=c(CO)c(H2O)時，濃度熵和平衡常數(shù)相等均等于1，平衡常數(shù)只受溫度的影響，當K=1時，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，溫度是830，故答案為：830。4研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時，同溫度下涉及如下反應(yīng)：2NO(g)Cl2(g)2ClNO(g) H10，平衡常數(shù)為K1；2NO2(g)NaCl(s)NaNO3(s)ClNO(g) H2”“”或“”)，平衡常數(shù)K1_(填“增大”“減小”或“不變”)。若要使K1減小，可采用的措施是_。【答案】K12/K2 H12-H2 2.5x10-2 75% 不變 升高溫度 【解析】【詳解】（1）2NO(g)Cl2(g)2ClNO(g) H10，平衡常數(shù)為K1；2NO2(g)NaCl(s)NaNO3(s) 大。平衡常數(shù)只受溫度影響，所以溫度不變，平衡常數(shù)不變，要使平衡常數(shù)變小，使平衡逆向移動，則改變的條件為升高溫度。