1、阶段重点突破练阶段重点突破练( (三三) ) 一、化学平衡状态的建立及判断 1硫酸是一种重要的化工产品，硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种标志。 目前的重要生产方法是“接触法”， 有关接触氧化反应： 2SO2O2 催化剂 2SO3的说法不正 确的是( ) A该反应为可逆反应，故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫 B达到平衡后，反应就停止了，故正、逆反应速率相等且均为零 C一定条件下，向某密闭容器中加入 2 mol SO2和 1 mol O2，则从反应开始到达到平衡的过 程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，某一时刻，正、逆反应速率相等 D利用上述反应生产三氧
2、化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面 的问题 答案 B 解析 对于可逆反应来说，在一定条件下反应物不可能全部转化为生成物，反应只能进行到 一定程度(即达到平衡时为一定条件下的最大限度)。在达到平衡的过程中，正反应速率不断 减小，逆反应速率不断增大，最终正、逆反应速率相等，即达到平衡，此时，反应物和生成 物的浓度都不再随时间的延长而发生变化， 但反应并没有停止， 正、 逆反应都依然在进行着。 2在一定温度下的定容容器中，当下列哪些物理量不再发生变化时，表明反应 A(g) 2B(g)C(g)D(g)已达到平衡状态( ) 混合气体的压强 混合气体的密度 B 的物质的量浓度 混合气
3、体总物质的量 混合气体的平均相对分子质量 v(C)与v(D)的比值为11 混合气体总质量 混合 气体总体积 单位时间内生成 a mol A 的同时生成 a mol C A B C D 答案 B 二、化学平衡移动及其影响因素 3(2020 江西名师联盟一模)关于一定条件下的化学平衡 H2(g)I2(g)2HI(g) H0，反应达到平衡后，t1 时缩小容器体积，x 随时间(t)变化的关系如图所示。x 不可能是( ) Av逆(逆反应速率) B(容器内气体密度) Cm(容器内 CaO 质量) DQ(浓度商) 答案 C 解析 t1时缩小容器体积， 二氧化碳的浓度增大， 平衡逆向移动， 逆反应速率先增大后
4、减小； t1时缩小容器体积，密度突然增大，随反应进行，二氧化碳质量减少，密度减小；t1时缩小 容器体积，压强增大，二氧化碳浓度增大，平衡逆向移动，容器内 CaO 质量减小；t1时缩小 容器体积，二氧化碳浓度增大，Qc(CO2) 先增大后减小。 7.向一容积不变的密闭容器中充入 H2和 I2，发生反应 H2(g)I2(g)2HI(g) H0，当达 平衡后，t0时若保持混合气体总物质的量不变而改变某一反应条件，使平衡移动(如图所示)， 下列说法正确的是( ) A容器内气体颜色变深，平均相对分子质量不变 B平衡不移动，混合气体密度增大 CH2转化率增大，HI 平衡浓度减小 Dt0时改变的条件为减小体
5、积或升高体系温度 答案 A 解析 条件改变后，正、逆反应速率均增大，但是逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向移 动，改变的条件应为升高温度，A 项正确。 8有下列两个图像： 下列反应中同时符合两图像的是( ) AN2(g)3H2(g)2NH3(g) H0 C4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g) H0 答案 B 解析 由图知升高温度，生成物浓度增加，平衡向正反应方向移动，正反应吸热；由图 知，增大压强，逆反应速率增大幅度大于正反应速率增大幅度，则该反应的正反应为气体体 积增大的反应，故 B 项符合。 9为探究外界条件对反应：mA(g)nB(g)cZ(g) H 的影响，以 A 和 B
6、 的物质的量之 比为 mn 开始反应，通过实验得到不同条件下反应达到平衡时 Z 的物质的量分数，实验结 果如图所示。下列判断正确的是( ) AH0 B升高温度，正、逆反应速率都增大，平衡常数减小 Cmnc D恒温恒压时，向已达到平衡的体系中加入少量 Z(g)，再次达到平衡后 Z 的物质的量分数 增大 答案 B 解析 由图可知， 降低温度， Z 的物质的量分数增大， 说明降低温度平衡向正反应方向移动， 所以正反应是放热反应，则 Hc，C 项错误；恒温恒压时，向已达平衡的体系中加入少量 Z(g)，将 Z 转化为 A、B，则 A、B 的物质的量之比仍为 mn，由于压强不变则体积增大，A、B 的物 质
7、的量浓度不变，故再次达到的平衡状态不变，Z 的物质的量分数不变，D 项错误。 10.(2020 江苏，15 改编)CH4与 CO2重整生成 H2和 CO 的过程中主要发生下列反应： CH4(g)CO2(g)2H2(g)2CO(g) H247.1 kJ mol 1 H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g) H41.2 kJ mol 1 在恒压、反应物起始物质的量之比为 n(CH4)n(CO2)11 的条件下，CH4和 CO2的平衡转 化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是( ) A升高温度、增大压强均有利于提高 CH4的平衡转化率 B曲线 A 表示 CH4的平衡转化率随温度的变化
8、 C相同条件下，改用高效催化剂能使曲线 A 和曲线 B 相重叠 D恒压、800 K、n(CH4)n(CO2)11 条件下，反应至 CH4转化率达到 X 点的值，改变 除温度外的特定条件继续反应，CH4转化率可能达到 Y 点的值 答案 D 解析 A 项，甲烷参与的反应为吸热反应，升高温度，甲烷的平衡转化率增大，该反应为气 体体积增大的反应，增大压强，甲烷的平衡转化率减小，错误；B 项，CO2参与两个反应， 且第一个反应中甲烷和二氧化碳的化学计量数相等，因此当起始时甲烷和二氧化碳的物质的 量之比为 11 时，同温度下 CO2的转化率大于甲烷的转化率，即曲线 B 表示甲烷的平衡转 化率随温度的变化，
9、错误；C 项，催化剂不能改变化学平衡，因此两条曲线不能重叠，错误； D 项，温度不变，增大二氧化碳的量，平衡可向右移动，甲烷的转化率增大，可能达到 Y 点 的值，正确。 四、化学平衡常数及有关的计算 11已知反应：CH2=CHCH3(g)Cl2(g)CH2=CHCH2Cl(g)HCl(g)。在一定压强下，按 nCl2 nCH2=CHCH3向密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时，丙烯的体积分数()与 温度(T)、 的关系， 图乙表示反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系。 则下列说法正确的是( ) A图甲中 11 B若在恒容绝热装置中进行上述反应，达到平衡时，装置内的气体压强将不变 C温度
10、T1、2, Cl2的转化率约为 33.3% D图乙中，曲线 A 表示正反应的平衡常数 答案 C 解析 增大，可认为 CH2=CHCH3不变，增加 Cl2的量，平衡向右移动，CH2=CHCH3的 转化率增大，则 减小，由上述分析可知：21，则 11；该反应在反应前后气体分子数 不变，根据图甲升高温度丙烯的体积分数增大，即升高温度平衡逆向移动，正反应放热，在 恒容绝热装置中进行题述反应，体系内温度升高，根据 pVnRT，达到平衡时，装置内的气 体压强将增大；由图乙可知，T1时平衡常数为 1，设起始时 CH2=CHCH3和 Cl2的物质的量 分别为 a mol 和 2a mol，达到平衡时转化的 C
11、l2的物质的量为 x mol，根据三段式进行计算： CH2=CHCH3(g)Cl2(g) CH2=CHCH2Cl(g)HCl(g) 起始/mol a 2a 0 0 转化/mol x x x x 平衡/mol ax 2ax x x 则 x V 2 ax V 2ax V 1，解得 x2 3a，则 Cl2的转化率为 2 3a 2a100%33.3%；由图甲可知， 一定 时，温度升高， 增大，说明正反应是放热反应，故温度升高，正反应的平衡常数减小，故 图乙中，曲线 A 表示逆反应的平衡常数。 12在容积为 2 L 的刚性密闭容器中加入 1 mol CO2和 3 mol H2，发生反应：CO2(g) 3
12、H2(g)CH3OH(g)H2O(g)。在其他条件不变的情况下，温度对反应的影响如图所示(注： T1、T2均大于 300 )。下列说法正确的是( ) A该反应在 T1的平衡常数比在 T2时的小 B处于 A 点的反应体系从 T1变到 T2，达到平衡时 nCO2 nCH3OH减小 CT2时，反应达到平衡时生成甲醇的反应速率 v(CH3OH)nB tB mol L 1 min1 DT1时若反应达到平衡后 CO2的转化率为 x，则容器内的压强与起始压强之比为(2x)2 答案 D 13有、 3 个体积均为 0.5 L 的恒容密闭容器，在、中按不同投料比(Z)充 入 HCl 和 O2(如下表)，加入催化剂
13、发生反应：4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g) H。 HCl 的平衡转化率与 Z 和 T 的关系如图所示。 容器 起始时 T/ n(HCl)/mol Z 300 0.25 a 300 0.25 b 300 0.25 4 下列说法不正确的是( ) AH0 Ba4v逆 D300 时，该反应平衡常数的值为 320 答案 D 解析 A 项， 由图像可知， 随着温度的升高， HCl 的平衡转化率减小， 即升温平衡逆向移动， 则该反应是放热反应，H0，正确；B 项，在相同温度时，n(HCl)相同，Za 时，HCl 的转 化率大于 Z4 时 HCl 的转化率，即容器中增大了 n(O2)，使
14、Z4，即 a4，同理可得 4v逆，正确；D 项，由于平衡常数 K 只与温度有关，因此 可根据容器对应的 Q 点进行计算， 4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g)平衡时 HCl 的转化 率为80%， 则起始时c(HCl)0.5 mol L 1， 由Z4求得c(O 2)0.125 mol L 1， 而c(Cl 2)c(H2O) 0，平衡时 c(HCl)0.1 mol L 1，c(O 2)0.025 mol L 1，c(Cl 2)c(H2O)0.2 mol L 1，则 K 0.220.22 0.140.025640，错误。 14CO 用途广泛，工业应用时离不开平衡思想的指导： .在某一
15、容积为 5 L 的密闭容器内， 加入 0.3 mol CO 和 0.3 mol H 2O， 在催化剂存在和 800 的条件下加热，发生如下反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g) H0，反应中 CO2的 浓度随时间变化情况如图： (1)根据图上数据，该温度(800 )下的平衡常数 K_。 (2)在体积不变的条件下，改变下列条件能使平衡常数 K 增大的有_(填字母)。 A升高温度 B降低温度 C增大压强 D减小压强 E加入催化剂 F移出一氧化碳气体 (3)若保持温度和容器的体积不变，在(1)中上述平衡体系中，再充入 0.3 mol 的水蒸气，重新 达到平衡后，H2O 的转化率_(填“升
16、高”“降低”或“不变”)。 (4)在催化剂存在和 800 的条件下，在某一时刻测得 c(CO)c(H2O)0.09 mol L 1；c(CO 2) c(H2)0.13 mol L 1， 则此时正、 逆反应速率的大小： v 正_(填“”“”“”或“”)0。 (6)当 lg K1，在恒容密闭容器中放入 PbO 并通入 CO，达平衡时，混合气体中 CO 的体积分 数为_(保留两位有效数字)；若向容器中充入一定量的 CO 气体后，平衡发生移动，再 次达到平衡时，CO 的百分含量_(填“增大”“减小”或“不变”)。 答案 (1)1 (2)A (3)降低 (4) (5)0， 升高温度， 平衡正向移动， 平
17、衡常数 K 增大， 所以 A 正确。(3)可逆反应中增大一种反应物的浓度，则另一种反应物的转化率会增大，而本 身转化率减小，所以若保持温度和容器的体积不变，在(1)中上述平衡体系中，再充入 0.3 mol 水蒸气，重新达到平衡后，CO 的转化率升高，而水蒸气的转化率降低。(4)在催化剂存在和 800 的条件下，在某一时刻测得 c(CO)c(H2O)0.09 mol L 1，c(CO 2)c(H2)0.13 mol L 1，根据 QcCO2 cH2 cCO cH2O 0.132 0.0922.1K1，则反应逆向进行，所以 v 正v逆。(5)lg K 越 大， K 越大， 温度越高 K 值越小，
18、说明该反应的正反应为放热反应， H0。 (6)当 lg K1 时， K10，在 PbO(s)CO(g)Pb(s)CO2(g)反应中，设起始时 CO 的浓度为 a mol L 1，达 平衡时转化量为 x mol L 1，平衡时 CO 的浓度为(ax)mol L1，CO 2的浓度为 x mol L 1，则 K10 x ax，即 x 10a 11 ，达平衡时，混合气体中 CO 的体积分数为ax a 100%9.1%；若 向容器中充入一定量的 CO 气体后，相当于加压，由于反应前后气体的分子数不变，所以再 次达到平衡时，CO 的百分含量不变。 15(2020 全国卷，28)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综
19、合利用 CO2的热点研究领域。回答 下列问题： (1)CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比 n(C2H4)n(H2O)_。 当反应达到平衡时，若增大压强，则 n(C2H4)_(填“变大”“变小”或“不变”)。 (2)理论计算表明，原料初始组成 n(CO2)n(H2)13，在体系压强为 0.1 MPa，反应达到平 衡时，四种组分的物质的量分数 x 随温度 T 的变化如图所示。 图中，表示 C2H4、CO2变化的曲线分别是_、_。CO2催化加氢合成 C2H4 反应的 H_0(填“大于”或“小于”)。 (3)根据图中点 A(440 K,0.39)， 计算该温度时反应的平衡常数 Kp
20、_(MPa) 3(列出计算 式。以分压表示，分压总压物质的量分数)。 (4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成 C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一 定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当_。 答案 (1)14 变大 (2)d c 小于 (3)9 4 1 0.0393或 0.3940.39 4 0.3960.39 3 2 1 0.13等 (4)选择合适催化剂等 解析 (1)CO2催化加氢生成乙烯和水的化学方程式为 2CO2(g)6H2(g) 催化剂 C2H4(g) 4H2O(g)，产物的物质的量之比 n(C2H4)n(H2O)14，该反应是气体体积减小的反应，
21、增 大压强平衡右移，则 n(C2H4)变大。 (2)由平衡图像知，390 K 时四种组分的物质的量分数之比满足 13 的是 c 曲线和 a 曲线，物 质的量分数之比满足 14 的是 d 曲线和 b 曲线，结合反应方程式 2CO2(g)6H2(g) 催化剂 C2H4(g)4H2O(g)和原始投料 n(CO2)n(H2)13 可得，曲线 c 表示 CO2，曲线 a 表示 H2， 曲线 d 表示 C2H4，曲线 b 表示 H2O；由图像的变化趋势可知，升高温度，曲线 a、c 增大， 曲线 b、d 减小，说明平衡左移，所以正反应放热，H0。 (3)起始投料比 n(CO2)n(H2)13，平衡时总压为
22、0.1 MPa，结合反应方程式可知 p(CO2)p(H2)13， p(C2H4)p(H2O)14， 由图像可知p(H2)p(H2O)0.1 0.39 MPa， 所以 p(CO2)0.1 3 0.39 MPa，p(C2H4)0.1 4 0.39 MPa。 根据反应的化学方程式 2CO2(g) 6H2(g) 催化剂 C2H4(g) 4H2O(g) 平衡时压强：0.1 3 0.39 0.1 0.39 0.1 4 0.39 0.1 0.39 该温度下的平衡常数 KsppC2H4 p 4H 2O p2CO2 p6H2 0.1 4 0.390.1 0.394 0.1 3 0.3920.1 0.396 9 4 1 0.0393(MPa) 3或 0.3940.39 4 0.3960.39 3 2 1 0.13(MPa) 3。 (4)在一定温度和压强下，为了提高反应速率和乙烯的选择性，减少副反应的发生，应当选择 合适催化剂等。