唐玲出品 高中化学学习材料 唐玲出品 加试特训 4 化学平衡及化学平衡常数 1 2016 温州十校联合体下期初 已知 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 0 当反应器中按 n N2 n H2 1 3 投料 分别在200 400 600 下达到平衡时 混合物中NH3的 物质的量分数随压强的变化曲线如下图 1 曲线 a对应的温度是 2 关于工业合成氨的反应 下列叙述正确的是 A 及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率 B P点原料气的平衡转化率接近100 是当前工业生产工艺中采用的温度 压强条件 C 上图中M N Q点平衡常数K的大小关系是K M K Q K N D 如果 N点时c NH3 0 2 mol L 1 N点的化学平衡常数 K 0 93 2 2016 杭州五校联盟高三下二次诊断 化学反应原理在科研和工农业生产中有广泛应用 1 某 化 学 兴 趣 小 组 进 行 工 业 合 成 氨 的 模 拟 研 究 反 应 的 方 程 式 为N2 g 3H2 g 2NH3 g H 0 在 l L密闭容器中加入0 1 mol N2和 0 3 mol H2 实验 中c N2 随时间t的变化如下图所示 实验 从初始到平衡的过程中 该反应的平均反应速率v NH3 与 唐玲出品 实验 相比 实验 和实验 所改变的实验条件分别为下列选项中的 填 字母 a 增大压强b 减小压强c 升高温度d 降低温度e 使用催化剂 2 已知 NO2与 N2O4可以相互转化 2NO2 g N2O4 g T 时 将0 40 mol NO2气体充入容积为2 L 的密闭容器中 达到平衡后 测得容器中 c N2O4 0 05 mol L 1 则该反应的平衡常数 K 已知 N2O4在较高温度下难以稳定存在 易转化为NO2 若升高温度 上述反应的平衡常数 K将 填 增大 减小 或 不变 向绝热密闭容器中通入一定量的NO2 某时间段内正反应速率随时间的变化如图所示 下 列说法正确的是 填字母 A 反应在c 点达到平衡状态 B 反应物浓度 a 点小于 b 点 C t1 t2时 NO2的转化率 a b 段小于 b c 段 3 2016 浙江高三下六校联考 近年来全国各地长期被雾霾笼罩 雾霾颗粒中汽车尾气占 20 以上 已知汽车尾气中的主要污染物为NOx CO 超细颗粒 PM2 5 等有害物质 目前 已研究出了多种消除汽车尾气污染的方法 1 工业上可采用CO和 H2合成甲醇 发生反应为 CO g 2H2 g CH3OH g H 0 在恒容密闭容器里按体积比为1 2 充入一氧化碳和氢气 一定条件下反应达到平衡状态 当改变反应的某一个条件后 下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是 填 字母 A 正反应速率先增大后减小 B 逆反应速率先增大后减小 C 化学平衡常数K值增大 D 反应物的体积百分含量增大 E 氢气的转化率减小 2 在汽车上安装三元催化转化器可实现反应 2NO g 2CO g N2 g 2CO2 g 唐玲出品 H 0 则该反应在 填 高温 低温 或 任何温度 下能自发进行 3 将 NO和 CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应 经过相同时间内测量逸 出气体中NO的含量 从而确定尾气脱氮率 脱氮率即NO的转化率 结果如图所示 以下说法正确的是 A 第 种催化剂比第 种催化剂脱氮率高 B 相同条件下 改变压强对脱氮率没有影响 C 曲线 最高点表示此时平衡转化率最高 D 两种催化剂分别适宜于55 和 75 左右脱氮 4 在某温度下 2 L 密闭容器中充入NO CO各 0 4 mol进行反应 测得 NO物质的量 变化如图所示 5 分钟末反应达到平衡 该反应的平衡常数K 第 6 分钟继续加 入 0 2 mol NO 0 2 mol CO 0 2 mol CO 2和 0 3 mol N2 请在下图中画出到9 分钟末反应 达到平衡NO的物质的量随时间的变化曲线 4 2016 浙江高考压轴卷 1 向 2 L 密闭容器中加入2 mol CO2 6 mol H2 在适当的催 化剂作用下 发生反应 CO2 g 3H2 g CH3OH l H2O l H 0 下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是 填字母 a 混合气体的平均式量保持不变 b CO2和 H2的体积分数保持不变 c CO2和 H2的转化率相等 d 混合气体的密度保持不变 e 1 mol CO2生成的同时有3 mol H H键断裂 CO2的浓度随时间 0 t2 变化如图所示 在t2时将容器容积缩小一倍 t3时达到平衡 t4 时降低温度 t5时达到平衡 请画出t2 t6 CO2的浓度随时间的变化 唐玲出品 2 改变温度 使反应 CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g H 0 中的所有物质都为气态 起始温度 体积相同 T1 2 L 密闭容器 反应过程中部分数据见下表 反应 时间 CO2 mol H2 mol CH3OH mol H2O mol 反应 恒 温恒容 0 min 2 6 0 0 10 min 4 5 20 min 1 30 min 1 反应 绝 热恒容 0 min 0 0 2 2 达到平衡时 反应 对比 平衡常数K 填 或 下同 K 平衡时 CH3OH的浓度c c 对反应 前10 min 内的平均反应速率v CH3OH 在其他条件不变下 若30 min 时只改变温度为T2 此时H2的物质的量为3 2 mol 则T1 填 或 T2 若 30 min 时只向容器中再充入1 mol CO2 g 和 1 mol H2O g 则平衡 填 正向 逆向 或 不 移动 参考答案 1 1 200 2 ACD 解析 1 工业合成氨是放热反应 升高温度平衡逆向移动 氨气的物质的量分数减小 根 据图像 曲线a 对应的温度是200 2 及时分离出NH3 平衡正向移动 可以提高H2的 平衡转化率 A正确 P点原料气的平衡转化率虽然接近100 但对设备的要求很高 当前 工业生产工艺中往往不采用这样的温度和压强 B错误 上图中 M和 Q的温度相同 则K M K Q N点温度较高 对放热反应而言 温度越高 K值越小 则平衡常数K的大小关系 唐玲出品 是K M K Q K N C正确 如果N点时c NH3 0 2 mol L 1 此时氨的物质的量分数 为 20 则混合气体的总浓度为1 mol L 1 氮气和氢气的浓度分别为 0 2 mol L 1 0 6 mol L 1 则 N点的化学平衡常数 K 0 2 0 2 0 2 0 6 0 6 0 6 0 93 D正确 2 1 0 008 mol L 1 min 1 e c 2 5 减小 C 解析 1 由图像可知实验 从初始到平衡的过程中 氮气的浓度减少了0 04 mol L 1 则 氨气的浓度变化量为0 08 mol L 1 则 v NH3 0 08 mol L 1 10 min 0 008 mol L 1 min 1 与实验 相比 实验 到达平衡的时间比 短 平衡时氮气的浓度相等 说明平衡没发生移 动 使用催化剂 实验 达到平衡所用时间比 短 且平衡向逆反应方向移动 应为升高 温度造成 2 T 时 将0 40 mol NO2气体充入容积为2 L 的密闭容器中 达到平衡后 测得容 器中c N2O4 0 05 mol L 1 则 c NO2 0 2 mol L 1 0 1 mol L 1 0 1 mol L 1 则 该反应的平衡常数K 0 05 0 1 2 5 若升高温度 平衡逆向移动 则上述反应的平衡常数K 将减小 A项 反应在 c 点的速率最大 但反应仍在继续正向进行 所以未达到平衡状态 错误 B项 反应在正向进行 反应物浓度减小 则a 点大于 b 点 错误 C项 c 点之前 正反应速率逐渐增大 说明反应为放热反应 温度升高 速率加快 则 t1 t2时 NO2 的转化率 a b 段小于 b c 段 正确 3 1 AC 2 低温 3 D 4 5 作图如下所示 解析 1 根据速率平衡图像 正反应速率先增大后减小 说明平衡一定向正反应方向移动 A 正确 根据速率平衡图像 逆反应速率先增大后减小 说明平衡一定向逆反应方向移动 B错误 该反应是放热反应 化学平衡常数K值增大 说明降低了体系的温度 平衡一定向 正反应方向移动 C 正确 2 2NO g 2CO g N2 g 2CO2 g H 0 根据判据 H T S 0 反应能自发进行 该反应是放热的 熵减的可逆反应 H 0 S 0 则该反应 在低温下能自发进行 3 根据图像可知 催化剂 分别适合于55 和 75 左右脱氮 条件不同 无法比较两种催化剂的脱氮率 A 项错误 D 项正确 根据反应2NO g 2CO g N2 g 2CO2 g 增大压强 平衡正向移动 则脱氮率增大 B项错误 曲线 最高点表示的是该温度下 催化剂的活性最高 不表示此时平衡转化率最高 C错误 4 根据三段式解答 唐玲出品 2NO g 2CO g N2 g 2CO2 g 起始浓度mol L 1 0 2 0 2 0 0 变化浓度mol L 1 0 1 0 1 0 05 0 1 平衡浓度mol L 1 0 1 0 1 0 05 0 1 K 0 05 0 1 2 0 12 0 12 5 第 6 分钟继续加入0 2 mol NO 0 2 mol CO 0 2 mol CO2和 0 3 mol N2 Q 0 2 0 2 2 0 2 2 0 22 5 平衡不移动 NO的物质的量为0 4 mol 得到图像 4 1 de 2 0 025 mol L 1 min 1 不 解析 1 混合气体的平均式量始终保持不变 不能说明反应达到平衡状态 a错误 向 2 L 密闭容器中加入2 mol CO2 6 mol H 2 按照 1 3 反应 所以过程中CO2和 H2的体积分数 始终保持不变 b 错误 CO2和 H2的转化率始终相等 不能确定反应是否达到平衡状态 c 错误 反应物是气体 生成物是液体 混合气体的密度保持不变 说明反应达到平衡状态 d 正确 1 mol CO2生成的同时有3 mol H H键断裂 说明正 逆反应速率相等 反应达到 平衡状态 e 正确 在t2时将容器容积缩小一倍 压强增大 二氧化碳浓度增大 平衡正 向进行 随后减小 t3时达到平衡 t4时降低温度 平衡正向进行 二氧化碳浓度减小 反 应速率减小 t5时达到平衡 图像t2起点二氧化碳浓度突然增大为1 mol L 1 随反应进 行减小 图中t3到t4终点平衡线在0 5 的线上 t4以后在 0 5 线以下 但不能到横坐标线 上且有平衡线段 2 CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g H 0 反应 是恒温恒容容 器 为恒容绝热 反应是放热反应 图表中反应 若恒温恒容达到相同平衡状态 为逆向恒容绝热 温度降低 平衡正向进行 平衡常数增大 甲醇浓度增大 CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g 起始量 mol2 6 0 0 变化量 mol 1 3 1 1 30min 量 mol 1 3 1 1 对反应 前10 min 内的平均反应速率v CH3OH 1 3v H 2 1 3 6 4 5 mol 2 L 10 min 0 025 mol L 1 min 1 若 30 min 时只改变温度为 T2 此时 H2的物质的量为3 2 mol 氢气增加 说明平衡逆向进行 温度升高T2 T1 若 30 min 时只向容器中再充入1 mol CO2 g 唐玲出品 和 1 mol H2O g 对正 逆反应的影响程度相同 平衡不变