16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：CO 2(g)3H 2(g)CH 3OH(g)H 2O(g)。(1)如图表示该反应进行过 程中能量 (单位为 kJmol-1)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(atm) 1 2 2 10 20n(CH3OH)(mol) 0.22 0.30 0.86 0.92 0.96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，达到平衡再压缩，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化工生产中原料转化与利用非常重要，现有反应：CCl 4H 2CHCl 3HCl，查阅资料2可知沸点：CCl 4为 77 ，CHCl 3为 61.2 。在密闭容器中，该反应达到平衡后，测得下表数据。实验序号温度初始 CCl4浓度(molL 1 )初始 H2浓度(molL1 )CCl4的平衡转化率1 110 0.8 1.2 a2 110 1.0 1.0 50%3 100 1.0 1.0 b(1)在 100 时，此反应的化学平衡常数表达式为_；在 110 时的平衡常数为_。(2)在实验 2 中，若 1 小时后反应达到平衡，则 H2的平均反应速率为_。在此平衡体系中再加入 0.5 mol CCl4和 1.0 mol HCl，平衡将向_方向移动。(3)实验 1 中，CCl 4的转化率 a_50%(填“” 、 “”或“”)。实验 3 中， b的值_(填字母序号)。A等于 50% B 大于 50%C小于 50% D由本题所给资料无法判断解析本题主要考查平衡常数的计算与转化率大小的判断，意在考查考生根据化学平衡常数表达式进行计算的能力。(1)根据题给各物质的沸点及反应温度可知所有物质均为气态，该反应的平衡常数表达式 K ；由实验 2 可知，CCl 4的转化率CHCl3HClCCl4H2为 50%，则平衡时 c(CCl4) c(H2) c(CHCl3) c(HCl)0.5 molL1 ，则代入平衡常数表达式可得 K1。(2)达到平衡后 H2的转化浓度为 0.5 molL1 ，则 H2的平均反应速率为 0.5 mol/(Lh)；由于加入 HCl 的物质的量大于加入的 CCl4的物质的量，使Q K，则平衡向逆反应方向移动。(3)实验 1 中，设 CCl4转化浓度为 x molL1 ， K，解得 x0.48，则 CCl4的转化率 100%60%50%；x2(0.8 x)(1.2 x) 0.480.8实验 3 中，由于不知道该反应是放热反应还是吸热反应，故无法判断。答案(1) K 1CHCl3HClCCl4H2(2)0.5 mol/(Lh)逆反应(3)D3汽车尾气中含有 CO、NO 2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)2NO 2(g)=4CO2(g)N 2(g) H1 200 kJmol 1对于该反应，温度不同( T2 T1)、其他条件相同时，下列图像正确的是_(填代号)。3(2)汽车尾气中 CO 与 H2O(g)在一定条件下可以发生反应：CO(g)H 2O(g) CO 2(g)H 2(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)/mol 0.10 0.20 0.20n(CO)/mol 0.10 0.10 0.20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)2NO 2(g)=4CO2(g)N 2(g) H0，该反应是放热反应，当升高温度时，正、逆反应速度都增大，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，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。4答案(1)乙(2) K 50%降低增大CO2H2COH2O4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：Fe 2O3(s)3CO(g)2Fe(s)3CO 2(g)。已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表：温度/ 1 000 1 150 1 300平衡常数 64.0 50.7 42.9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、Fe 2O3、CO、CO 2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， 可知升高温度平衡向逆反应方向移动，所以正反应为放热反应， H0。Fe 2O3(s)3CO(g) 2Fe(s)3CO 2(g)c(始)(molL 1 ) 0.1 0.1c(转)(molL 1 ) x xc(平)(molL 1 ) 0.1 x 0.1 x5由 K64.0 ，解得 x0.06，故 v(CO2)0.006 molL1 min1 。CO 的转(0.1 x)3(0.1 x)3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、Fe 2O3为固体，也不影响平衡，所以应从 CO、CO 2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发生碱式电离的方程式：Al(OH)3Al 3 3OH ，使平衡右移，可加入酸性物质，如 HCl、H 2SO4等。答案(1)CO 23/CO30.006 molL1 min1 60%C(2)b(3)Al(OH)3H 2OH Al(OH) 4 盐酸(合理即可)5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) 0 20 40 60 80n(NO2)/mol 0.40 n1 0.26 n3 n4n(N2O4)/mol 0.00 0.05 n2 0.08 0.08(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_molL1 s1 。(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_molL 1 ，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)N 2O4(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”)，其理由是_ 6_