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高考热点专题（三）考试热点11：化学平衡理论题 考查考生对化学反应速率、化学平衡概念、定量方法以及影响速率、平衡的因素的了解和理解；考查考生对热化学方程式含义、盖斯定律的理解，以及利用盖斯定律进行有关反应热计算的能力；考查考生观察和分析图形、以及从图中准确提取实质性内容、并进行初步加工和有序存储能力的化学平衡理论题。广东高考化学平衡原理的考查常考的问题有：重点考查学生对化学反应速率概念、化学平衡的了解，及其外在影响因素（如浓度、温度等）的规律认识和理解；考查学生对化学平衡常数简单计算的能力；重点考查化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中具有重要作用：了解盐类水解的原理、影响盐类水解程度的主要因素；了解难溶电解质的沉淀溶解平衡和饱和溶液的概念；考查学生获取图表信息的能力（包括对图表的观察、分析能力以及对图表中实验数据的处理能力）、知识迁移运用能力、绘制结果示意图的能力及文字表达能力。简答题组织答案时，遵循“踩点得分”的原则；一般应将前提条件、前因后果表述清楚，其中的化学原理分析做到用词准确、书写规范。用图像表达时，要慎重考虑：何处起点？趋势走向？何处拐点？何处终点？文字标注是否清晰？（这些要素都包含重要的化学信息）化学平衡原理解题方法思考拓展（一）解决化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的实际运用类型简答题目的一般思维和作答程序是：阅读题目新情境的信息，找出核心问题的分析对象，即平衡体系；找出题目信息中与平衡体系有关变化的因素；利用平衡移动原理分析变化的因素对化学平衡移动的影响，即平衡移动方向的判断；说明平衡发生移动后对实际问题体系产生的影响。（二）化学反应速率、平衡问题与图像信息的结合考察是本类问题的难点，复习重温近年广东高考中考察的有关图像，总结归纳图像表达方式（常见横、纵坐标）和设问方式，对提高解读分析图像能力会有很好的帮助。1-31（16分）下图是工业生产硝酸铵的流程。 （1）吸收塔C中通入空气的目的是 。A、B、C、D四个容器中的反应，属于氧化还原反应的是 （填字母）。 （2）已知：4NH3(g) + 3O2(g) = 2N2(g) +6H2O(g) H =1266.8kJ/mol N2(g) + O2(g) = 2NO(g) H = +180.5 kJ/mol写出氨高温催化氧化的热化学方程式： ，氨催化氧化反应的化学平衡常数表达式K= 。 （3）已知：N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) H=92 kJ/mol。为提高氢气的转化率，宜采取的措施有 。（填字母） A升高温度 B使用催化剂 C增大压强 D循环利用和不断补充氮气 E及时移出氨（4）在一定温度和压强下，将H2和N2按3 : 1（体积比）在密闭容器中混合，当该反应达到平衡时，测得平衡混合气中NH3的气体体积分数为17.6，求此时H2的转化率？（要有完整的计算过程，结果保留三位有效数字）2-31. （16分）固定和利用CO2能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体。工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g) H49.0 kJmol1某科学实验将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如下图所示（实线）。（1）a点正反应速率_（填大于、等于或小于）逆反应速率。（2）下列时间段平均反应速率最大的是_，最小的是_。（填字母）A01min B13min C38min D811min（3）求平衡时氢气的转化率和该条件下反应的平衡常数K。（把计算过程写在答卷上）（4）仅改变某一实验条件再进行两次实验，测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线I对应的实验条件改变是_，曲线II对应的实验条件改变是_。3-31（16分）甲醇应用于精细化工，塑料等领域，是基础的有机化工原料和优质燃料。工业上利用H2、CO和CO2等气体体系在催化剂条件下合成甲醇。主要反应：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） H=91kJmol1CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g） H=49kJmol1副反应：2CO（g）+4H2（g）CH3OCH3（g）+H2O（g） H=206kJmol1（1）写出反应平衡常数的表达式 。（2）工业上可利用CH3OH（g）制备CH3OCH3（g），写出热化学方程式 。（3）生产中H2和CO按物质的量比为10：1投料，假设在反应容器中投入1molCO和10molH2在某温度下反应（只考虑反应），达到反应限度后，测得甲醇的物质的量分数为5%，计算CO转化率，写出计算过程。（4）为寻找原料气中合适的CO2浓度，进行不同的实验，每次实验的压强及H2和CO投料比（物质的量比为10：1）相同，实验情况如下图，CO2浓度对CO转化率影响规律是： 其原因是 （5）工业中常用甲醇为燃料制成燃料电池，请写出在氢氧化钾介质中该电池的负极反应式 4-31（16分）已知工业上合成氨的反应为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H0。在一体积为2L的密闭容积中，加入0.20mol的N2和0.60mol的H2，反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如图所示，请回答下列问题：（1） 写出该反应平衡常数的表达式K=_（2）反应进行到4分钟到达平衡。请计算从 反应开始到刚刚平衡，平均反应速率v(NH3)为 ；（3）5分钟时，保持其它条件不变，把容器的体积缩小一半，平衡 移动（填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”）原因是： 。化学平衡常数将 （填“增大”、“减少”或“不变”）。 （4）在第5分钟时将容器的体积瞬间缩小一半后，若在第8分钟时达到新的平衡（此时NH3的浓度约为0.25 molL1 ），请在图中画出第5分钟后NH3浓度的变化曲线。（5）N2和H2的反应还有其它应用。如：有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，分别以N2、H2为电极反应物，以HClNH4Cl溶液为电解质溶液制造新型燃料电池，试写出该电池的正极电极反应式 。5-31甲醇是一种优质的液体燃料，CO和CO2均可用于合成甲醇。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应： CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H1（1）已知： 2CO(g) +O2(g) 2CO2(g) H22H2(g)+O2(g) 2H2O(g) H30 0.5 1.0 1.510080604020CO的平衡转化率%p/ 104 kPa250300350则CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)的H 。（2）由CO合成甲醇时，CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。该反应H 0（填“”或“ ”）。实际生产条件控制在250、1.3104kPa左右，选择此压强的理由是 。（3）一定温度下，向2L密闭容器中加入1mol CH3OH (g)，发生反应：CH3OH(g) CO(g) + 2H2(g)，H2物质的量随n(H2)/molt/min1.020时间的变化如右图所示。02 min内的平均反应速率v(CH3OH)= 。该温度下，CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)的平衡常数K= 。相同温度下，若开始加入CH3OH(g)的物质的量是原来的2倍，则 是原来的2倍。a平衡常数 bCH3OH的平衡浓度 c达到平衡的时间 d平衡时气体的密度（4）以CH3OH为燃料（以KOH溶液作电解质溶液）可制成CH3OH燃料电池。充入CH3OH的电极为 极；负极反应的电极反应式为 。6-31（16分）在一定条件下，合成塔中氮气和氢气的起始浓度分别为a molL-1和b molL-1，反应为：N2+3H2 2NH3，氨气的浓度随时间变化如图1所示。 （1）反应到5min时，氢气反应速率 。 （2）在10min时采取的措施是 ，A的平衡常数为 ，点A的平衡常数K （填“”或“=”）B点的平衡常数。 （3）若合成塔内生成17g氨气放出45.5kJ热量，在图2坐标上画出该合成氨反应过程中能量随时间的变化示意图。 （4）-50C时，液氨存在如下电离：2NH3 NH4+ + NH2-，k=210-2，液氨的电离达到平衡时，各微粒的浓度大小关系为 ，加入NH4Cl固体，K 210-2（填“”或“=”）7-31高温（16分）除去水蒸气后的水煤气主要含H2、CO、CO2及少量的H2S、CH4，继续除去H2S后，可采用催化或非催化转化技术，将CH4转化成CO，得到CO、CO2和H2的混合气体，是理想的合成甲醇原料气。（1）制水煤气的主要化学反应方程式为：C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)，此反应是吸热反应。此反应的化学平衡常数表达式为 ；下列能增大碳的转化率的措施是 ；A加入C（s）B加入H2O（g）C升高温度D增大压强（2）将CH4转化成CO，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为：CH4(g) +O2(g) CO(g) + 2H2O(g) H=519kJ/mol。工业上要选择合适的催化剂，分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验（其他条件相同）X在750时催化效率最高，能使正反应速率加快约3105倍；Y在600时催化效率最高，能使正反应速率加快约3105倍；Z在440时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1106倍；根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是 （填“X”或“Y”或“Z”），选择的理由是 ；（3）请在答题卡的坐标图中，画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图，并进行必要标注。（4）合成气合成甲醇的主要反应是：2H2(g)+CO(g) CH3OH（g） H=90.8kJ mol1，T下此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中开始只加入CO、H2，反应10min后测得各组分的浓度如下：物质H2COCH3OH浓度/（molL-1）0.20.10.4该时间段内反应速率v(H2)= molL1min1。比较此时正、逆反应速率的大小： （填“”、“”或“”） （5）生产过程中，合成气要进行循环，其目的是 。8-31随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二五”期间，将二氧化硫(SO2)排放量减少8%，氮氧化物(NOx)排放量减少10%。目前，消除大气污染有多种方法。(1)用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C(s)2NO(g)N2(g)CO2 (g) H。某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温(T1)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：浓度/molL1时间/minNON2CO200.10000100.0580.0210.021200.0400.0300.030300.0400.0300.030400.0320.0340.017500.0320.0340.017T1时，该反应的平衡常数K （保留两位小数）。30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是 。若30min后升高温度至T2，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5：3：3，则该反应的H 0（填“”、“ ”或“”）。（2）处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx。已知：CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) H=574kJmol1CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H=1160kJmol1则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为 。（3）全钒氧化还原液流电池，是目前发展势头强劲的优秀绿色环保储能电池。其电池总反应为：V3+VO2+H2OVO2+ 2HV2+。图11充电过程中，H+向 迁移（填“阴极区”或“阳极区”） 。充电时阴极反应式为 。（4）降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化 转化器，发生如下反应：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)；H0。该反应的化学平衡常数表达式为K= 。若在一定温度下，将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中，反应过程中各物质的浓度变化如图11所示。若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol，平衡将 移动（填“向左”、 “向右”或“不”）。 20min时，若改变反应条件，导致N2浓度发生如图11所示的变化，则改变的条件可能是 （填序号）。加入催化剂 降低温度 缩小容器体积 增加CO2的量（5）利用Fe2+、Fe3+的催化作用，常温下将SO2转化为SO42而实现SO2的处理（总反应为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4）。已知，含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe2+ + O2+ 4H+ = 4Fe3+ + 2H2O，则另一反应的离子方程式为 。9-31（16分）氢气在化学工业中有广泛用途。（1）实验室用锌和稀硫酸制取氢气，反应过程中，溶液中水的电离平衡 移动（填“向左”、“向右”或“不”）；若加入少量下列试剂中的 （填编号），产生氢气速率增大。ANaNO3 BCuSO4 CCH3COONa DNaHSO3 （2）工业合成氨反应原理为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。实验室模拟化工生产，控制起始浓度均为c (N2)= 1.50molL、c(H2) =2.50molL，分别在三种不同实验条件下反应，N2浓度随时间变化如下图。请回答下列问题：反应物的转化率实验比实验 （填“大”、“小”或“相同”）。与实验比较，实验改变的条件为 ，判断依据是 。计算实验的平衡常数K = _（不必写单位）；恒温恒容条件下，向实验达到平衡的容器中通入N2 和NH3，使N2 和NH3浓度均变为原平衡的2倍，平衡 _ （填编号）。A向正反应方向移动 B向逆反应方向移动 C不移动 D无法判断是否移动10-31.（14分）汽车尾气里含有NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致：N2(g) + O2(g) 2NO(g) H 0已知该反应在2404时，平衡常数K=6410-4。请回答：（1）该反应的平衡常数表达式为 （2）该温度下，向2L密闭容器中充入N2和O2各1mol，平衡时，N2的转化率是 %（保留整数）。（3）该温度下，某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.510-1mol/L、4.010-2mol/L和3.010-3mol/L，此时反应 (填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”）（4）将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中，下列变化趋势正确的是 （填字母序号）。N2(g)+O2(g)2NO (g)在容积为2L的密闭容器中进行该反应，能说明该反应已达到平衡状态的是 。av(NO2)=2v(O2) b容器内压强保持不变cv逆(NO)=2v正(O2)d容器内密度保持不变（5）向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2，达到平衡状态后再向其中充入一定量NO，重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比，此时平衡混合气中NO的体积分数 （填“变大、“变小”或“不变”） 。11-31（15分）甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便，是一种重要的化工原料，有着重要的用途和应用前景。工业生产甲醇的常用方法是：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H90.8 kJ/mol。已知：2H2(g)+ O2(g)= 2H2O (l) H571.6 kJ/molH2(g) +O2(g) = H2O(g) H241.8 kJ/molH2的燃烧热为 kJ/mol。CH3OH(g)O2(g)CO(g)2H2O(g)的反应热H 。若在恒温恒容的容器内进行反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，则可用来判断该反应达到平衡状态的标志有 。（填字母）ACO百分含量保持不变 B容器中H2浓度与CO浓度相等C容器中混合气体的密度保持不变 DCO的生成速率与CH3OH的生成速率相等工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种：甲醇蒸汽重整法。该法中的一个主要反应为CH3OH(g)CO(g)2H2(g)，此反应能自发进行的原因是 。 甲醇部分氧化法。在一定温度下以Ag/CeO2ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性（选择性越大，表示生成的该物质越多）影响关系如图所示。则当n(O2)/n(CH3OH)0.25时，CH3OH与O2发生的主要反应方程式为 ；在制备H2时最好控制n(O2)/n(CH3OH) 。在稀硫酸介质中，甲醇燃料电池负极发生的电极反应式为 。考试热点11：化学平衡理论题参考答案1-31（16分）（1）使NO全部转化成HNO3 （或提供O2氧化NO）（2分）； ABC（2分） （2）4NH3（g）+5O2（g） 4NO（g）+6H2O（g） H=905.8kJ/mol （2分）（2分） （3）CDE （2分） （4）解：设开始时H2的物质的量为3 mol，平衡时变化量为X mol3H2 (g) + N2 (g) 2NH3(g)起始浓度（mol/L） 3 1 0变化浓度（mol/L） 平衡浓度（mol/L） （有三段步骤的给2分）则平衡时NH3的体积分数为： （2分）解得X=0.9 （1分）H2转化率为： （1分）2-31. （16分）（1）大于（2分） （2）A（2分） D（2分）（3）（6分）CO2（g）3H2（g）CH3OH（g）H2O（g） 起始物质的量/mol 6 8 0 0 物质的量变化/mol 2 6 2 2 平衡物质的量/mol 4 2 2 2 （ 2分）H2的转化率n(H2)消耗n(H2)起始1006810075 （2分）Kc(CH3OH)c(H2O)c(CO2)c3(H2)(2mol/2L)(2mol/2L)(4mol/2L)(2mol/2L)30.5 L2mol2（2分）（4）升高温度（2分） 增大压强（2分）4-31（16分）（1）（2分）（2）（3分,写2.5102、0.025得2分,单位错或写成“mol/Lmin”扣1分）（3）向正反应方向；（2分）原因是：若只把容器的体积缩小一半，各种物质的浓度都加倍（1分），浓度熵QK，平衡向正向移动