2020届高考化学二轮备考专题辅导与测试：关于化学平衡的图像、图表题分析【要点透析、提升训练】

1、关于化学平衡的图像、图表题分析【知识回顾】1常见图像(1)浓度时间图：此类图像能说明平衡体系中各组分在反应过程中的浓度变化情况。如ABAB反应情况如图1所示，解该类图像题要注意各物质曲线出现折点(达到平衡)的时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。(2)速率时间图：如Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现如图2所示的情况，解释原因：AB段(v渐增)，因反应为放热反应，随着反应的进行，温度渐高，导致反应速率增大；BC段(v渐小)，则主要原因是随反应的进行，溶液中c(H)逐渐减小，导致反应速率减小。故分析时要抓住各阶段的主要矛盾，认真分析。(3)含量时间温

2、度(压强)图：常见形式有如下几种。(C%指生成物的质量分数；B%指某反应物的质量分数)(4)恒压(温)线(如图3所示)：该类图的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率()，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型如下所示：2特殊图像：如图4所示曲线是其他条件不变时，某反应物的最大转化率()与温度(T)的关系曲线，图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正v逆的点是3，表示v正0。一定温度时，向密闭容器中通入N2O5，部分实验数据见下表：时间/s05001 0001 500c(N2O5)/molL10.500.350.250.25下列说法中错误的是A500 s时O2的浓度为0.075 mol

3、L1B平衡后，升高温度，正反应速率先增大后减小C平衡后，要使平衡常数增大，改变的条件是升高温度D1 000 s时将容器的体积缩小一半，重新达到平衡时0.25 molL1c(N2O5)5.00 molL1，D项错误。答案D3(双选)一定温度下，在3个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)CO(g)CH3OH(g)达到平衡。下列说法正确的是容器温度/K物质的起始浓度/molL1物质的平衡浓度/molL1c(H2)c(CO)c(CH3OH)c(CH3OH)4000.200.1000.0804000.400.200500000.100.025A.该反应的正反应放热B达到平衡时，容器中反应物

4、转化率比容器中的大C达到平衡时，容器中c(H2)大于容器中c(H2)的两倍D达到平衡时，容器中的反应速率比容器中的大解析容器中，列三段式2H2(g)CO(g)CH3OH(g)起始浓度(molL1): 0.20 0.10 0转化浓度(molL1): 0.16 0.08 0.08平衡浓度(molL1): 0.04 0.02 0.08容器中，列三段式2H2(g)CO(g)CH3OH(g)起始浓度(molL1): 0 0 0.10转化浓度(molL1): 0.15 0.075 0.075平衡浓度(molL1): 0.15 0.075 0.025A项中，K=2 500，K=14.82，由、比较，温度升高

5、平衡向左移动，所以正反应为放热反应，正确；B项中，容器相当于在容器的基础上压缩容器体积，压强增大，平衡右移，容器中的转化率比中大，错误；C项中，容器中，增大压强，平衡向右移动，平衡时c(H2)要小于中c(H2)的2倍；和比较，平衡时中c(H2)中c(H2)的2倍，错误；D项中，中温度为500 K，中温度为400 K，温度越高，反应速率越快，正确。答案AD4.一定条件下，CH4与H2O(g)发生反应：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)。设起始=Z，在恒压下，平衡时 (CH4)的体积分数与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是A该反应的焓变H0 B图中Z的大小为a3bC图中X点

6、对应的平衡混合物中=3D温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后 (CH4)减小解析A根据图示知温度越高，CH4的体积分数越小，说明平衡向右移动，所以该反应的焓变H0，正确；B.相同条件下Z越大，平衡时CH4的体积分数越小，所以图中Z的大小为b3a，错误；C.起始时=3，反应过程中H2O和CH4等量减小，所以平衡时3，错误；D.温度不变时，加压平衡逆向移动，甲烷的体积分数增大，错误。答案A8(2019全国，28)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：(1)Dearon发明的直接氧化法为：4HCl

7、(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)。如图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)c(O2)分别等于11、41、71时HCl平衡转化率随温度变化的关系：可知反应平衡常数K(300 )_大于_K(400 )(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)c(O2)11的数据计算K(400 )_(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)c(O2)过低、过高的不利影响分别是_O2和Cl2分离能耗较高_、_HCl转化率较低_。(2)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：CuCl2(s)=CuCl(s)C

8、l2(g)H183 kJmol1CuCl(s)O2(g)=CuO(s)Cl2(g)H220 kJmol1CuO(s)2HCl(g)=CuCl2(s)H2O(g)H3121 kJmol1则4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)的H_116_kJmol1。(3)在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是_增加反应体系压强、及时除去产物_。(写出2种)(4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示：负极区发生的反应有_Fe3e=Fe2，4Fe2O24H=4Fe32H2O_(写反应方程式)

9、。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气_5.6_L(标准状况)。解析(1)由题给HCl平衡转化率随温度变化的关系图可知，随温度升高，HCl平衡转化率降低，则此反应为放热反应，温度越高，平衡常数越小，即K(300 )大于K(400 )。结合题图可知，c(HCl)c(O2)11、400 时HCl的平衡转化率为84%，列出三段式： 4HCl(g)O2(g) = 2Cl2(g) 2H2O(g)起始 c0 c0 0 0转化 0.84c0 0.21c0 0.42c0 0.42c0平衡 (10.84)c0 (10.21)c0 0.42c0 0.42c0则K(400 )；进料浓度比c(HCl)c(O2)过低会

10、使O2和Cl2分离的能耗较高，过高则会造成HCl转化率较低。(2)将已知热化学方程式依次编号为、，根据盖斯定律，由()2得4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)H116 kJmol1。(3)题述反应是气体体积减小的反应，增大反应体系压强可使反应正向移动，提高HCl的转化率，及时分离出产物也能提高HCl的转化率。(4)负极区发生还原反应Fe3e=Fe2，生成的二价铁又被氧气氧化成三价铁，发生反应4Fe2O24H=4Fe32H2O，由反应可知电路中转移4 mol电子消耗1 mol O2，则转移1 mol电子消耗氧气 mol，其在标准状况下的体积为 mol22.4 Lmol15.6

11、L。5(2019河南省平顶山市高考化学二调)处理、回收CO是环境科学家研究的热点课题。(1)CO用于处理大气污染物N2O所发生的反应为N2O(g)CO(g)CO2(g)N2(g)H，几种物质的相对能量如下： 物质N2O(g)CO(g)CO2(g)N2(g)相对能量/kJmol1475.5283 0393.5H_365_kJmol1，改变下列“量”，一定会引起H发生变化的是_D_(填代号)A温度B反应物浓度C催化剂D化学计量数有人提出上述反应可以用“Fe”作催化剂。其总反应分两步进行：第一步：FeN2O=FeON2；第二步：_FeOCO=FeCO2_(写化学方程式)。第二步反应不影响总反应达到平

12、衡所用时间，由此推知，第二步反应速率_大于_第一步反应速率(填“大于”或“等于”)。(2)在实验室，采用I2O5测定空气中CO的含量。在密闭容器中充入足量的I2O5粉末和一定量的CO，发生反应：I2O5 (s)5CO(g)5CO2(g)I2(s)。测得CO的转化率如图1所示。相对曲线a，曲线b仅改变一个条件，改变的条件可能是_加入催化剂(或增大压强)_。在此温度下，该可逆反应的平衡常数K_(用含x的代数式表示)。(3)工业上，利用CO和H2合成CH3OH，在1 L恒容密闭容器中充入1 mol CO(g)和n mol H2，在250 发生反应：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)，测得混合气体

13、中CH3OH的体积分数与H2的物质的量的关系如图2所示。在a、b、c、d点中，CO的平衡转化率最大的点是_d_。(4)有人提出，利用2CO(g)=2C(s)O2(g)消除CO对环境的污染，你的评价是_不可行_(填“可行”或“不可行”)(5)CO空气碱性燃料电池(用KOH作电解质)，当恰好完全生成KHCO3时停止放电。写出此时负极的电极反应式：_CO2e3OH=HCOH2O_。解析(1)H生成物所具有的总能量反应物所具有的总能量(393.50475.5283)kJmol1365 kJmol1，反应热只与具体反应的化学计量数有关，与温度、压强、催化剂、转化率、反应物浓度等无关，故选D。根据催化剂定

14、义，第二步反应中，中间产物(FeO)氧化CO生成CO2，本身被还原成Fe，FeOCO=FeCO2，第二步反应对总反应速率没有影响，说明第一步是慢反应，控制总反应速率，第二步反应速率大于第一步反应速率。(2)曲线b和曲线a的平衡状态相同，曲线b反应速率较大，对于气体分子数相同的反应，加压可以增大浓度，正、逆反应速率同倍数增大，加入催化剂，正、逆反应速率同倍数增大，平衡不移动，曲线b仅改变一个条件，改变的条件可能是加入催化剂(或增大压强)，故答案为：加入催化剂(或增大压强)；设CO的起始浓度为c(对于等气体分子数反应，体积始终不变)，平衡时，c(CO)(1x)c molL1，c(CO2)xc mo

15、lL1，K。(3)图2中，b点代表平衡点，增大H2、CO的投料比，CO的平衡转化率增大，在a、b、c、d点中，CO的平衡转化率最大的点是d。(4)该反应是焓增、熵减反应，任何温度下自由能大于0，任何温度下不能自发进行，故不可行。(5)负极上CO发生氧化反应生成KHCO3，负极的电极反应式：CO2e3OH=HCOH2O。6(2019济南一模)氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。以生物材质(以C计)与水蒸气反应制取H2是一种低耗能、高效率的制H2方法。该方法由气化炉制造H2和燃烧炉再生CaO两步构成。气化炉中涉及的反应为.C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)K1；.CO(g)H2

16、O(g)CO2(g)H2(g)K2；.CaO(s)CO2(g)CaCO3(s)K3；(1)该工艺制H2总反应可表示为C(s)2H2O(g)CaO(s)CaCO3(s)2H2(g)，其反应的平衡常数K_K1K2K3_(用K1、K2、K3的代数式表示)。在2 L的密闭容器中加入一定量的C(s)、H2O(g)和CaO(s)。下列能说明反应达到平衡状态的是_b、c_。a容器内混合物的质量不变bH2与H2O(g)的物质的量之比不再变化c混合气体的密度不再变化d形成a mol HH键的同时断裂2a mol HO键(2)对于反应，不同温度和压强对H2产率影响如下表。压强温度p1/MPap2/MPa500 4

17、5.6%51.3%700 67.8%71.6%由表中数据判断：p1_p2(填“”“p2；A减小压强，平衡正向移动，与图象不符，错误；B根据表格数据，升高温度，氢气的产率增大，说明平衡正向移动，与图象吻合；C升高温度，平衡正向移动，水的含量减少，降低压强，平衡正向移动，水的含量减少，与图象不符；D升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大，与图象吻合，正确。(3)设CO中碳氧键的键能为x kJmol1，反应CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H41.1 kJmol1反应物的键能之和生成物的键能之和(x4642)(8032436)，解得x1072.9。(4)反应CaO(s)CO2(g)CaCO3

18、(s)，若平衡时再充入CO2，使其浓度增大到原来的2倍，相当于增大压强，平衡正向移动；温度不变，平衡常数不变，K不变，则重新平衡后，CO2浓度不变。7(2019仿真模拟4)“低碳经济”备受关注，CO2的有效开发利用成为科学家研究的重要课题。(1)已知：CO2(g)2H2(g)C(s)2H2O(g)H90.0 kJmol1；H2O(l)=H2O(g)H44.0 kJmol1；C(s)的燃烧热H394.0 kJmol1。则表示H2燃烧热的热化学方程式为_H2(g)O2(g)=H2O(l)_H286.0_kJmol1_。(2)在0.1 MPa、Ru/TiO2催化下，将H2和CO2按投料比n(H2)n

19、(CO2)41置于恒压密闭容器中发生反应：反应 CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)H1反应 CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H2测得CO2转化率、CH4和CO选择性随温度变化情况分别如图1和图2所示。(选择性：转化的CO2中生成CH4或CO的百分比)反应的H1_(填“”“”或“”)0；理由是_反应在350_达到平衡状态后，随温度升高CO2的平衡转化率降低，所以该反应是放热反应_。温度过低或过高均不利于反应的进行，原因是_温度过低，化学反应速率慢；温度过高，反应向逆反应方向进行且CH4的选择性减小_。350 时，反应的平衡常数Kp2.89104(MPa)2(用平衡分压

20、代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。为减少CO在产物中的比率，可采取的措施有降低温度或增大压强(列举一条)。(3)为探究反应的反应速率与浓度的关系，向恒容密闭容器中通入浓度均为1.0 molL1的H2与CO2。根据相关数据绘制出反应速率与浓度的关系曲线：v正c(CO2)和v逆c(H2O)。则曲线v正c(CO2)对应的是图3中的曲线乙(填“甲”或“乙”)；该反应达到平衡后，某一时刻降低温度，反应重新达到平衡，则此时曲线甲对应的平衡点可能为D(填字母，下同)。曲线乙对应的平衡点可能为C。解析(1)由题意知CO2(g)2H2(g)C(s)2H2O(g)H90.0 kJmol1、H2O(l)=H

21、2O(g)H44.0 kJmol1、C(s)O2(g)=CO2(g)H394.0 kJmol1，根据盖斯定律，由(2)可得H2(g)O2(g)=H2O(l)H286.0 kJmol1。(2)由题图2可知，温度400 时，容器中只发生反应，结合题图1可知，反应在350 达到平衡状态后，随温度升高CO2的平衡转化率降低，说明该反应为放热反应。温度过低，反应速率慢；温度过高，反应向逆反应方向进行且CH4的选择性减小，故温度过低或过高均不利于反应的进行。设CO2的起始投料量为x mol，则 CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)起始(mol) x 4x 0 0转化(mol) 0.8x 3.

22、2x 0.8x 1.6x平衡(mol) 0.2x 0.8x 0.8x 1.6x平衡时CO2的分压为0.1 MPa，H2的分压为0.1 MPa，CH4的分压为0.1 MPa，H2O(g)的分压为0.1 MPa，故反应的平衡常数Kp2.89104(MPa)2。降低温度或增大压强都能减少CO在产物中的比率。(3)由题意及题图3可知，曲线乙为v正c(CO2)；降低温度反应速率减小，平衡正向移动，重新达到平衡时，H2O的浓度增大，CO2的浓度减小，则此时曲线甲对应的平衡点可能为D，曲线乙对应的平衡点可能为C。8(2019全国，28)水煤气变换CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)是重要的化工过程

23、，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：(1)Shibata曾做过下列实验：使纯H2缓慢地通过处于721 下的过量氧化钻CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴Co(s)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.025 0。在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.019 2。根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO_大于_H2(填“大于”或“小于”)。(2)721 时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为_C_(填标号)。A0.50(3)我国学

24、者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。可知水煤气变换的H_小于_0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正_2.02_eV，写出该步骤的化学方程式_COOH*H*H2O*=COOH*2H*OH*(或H2O*=H*OH*)_。(4)Shoichi研究了467 、489 时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的pH2O和pCO相等、pCO2和pH2相等。计算曲线a的反应在3090 min内的平均速率(a)_0.004_7_kPamin1。46

25、7 时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是_b_、_c_。489 时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是_a_、_d_。解析(1)由题给信息可知，H2(g)CoO(s)Co(s)H2O(g)()K139，由题给信息可知，CO(g)CoO(s)Co(s)CO2(g)()K251.08。相同温度下，平衡常数越大，反应倾向越大，故CO还原氧化钴的倾向大于H2。(2)第(1)问和第(2)问的温度相同，利用盖斯定律，由()()得CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)K1.31。设起始时CO(g)、H2O(g)的物质的量都为1 mol，容器体积为1 L，在721 下，反应达平衡时H2的物质的

26、量为x mol， CO(g)H2O(g) H2(g)CO2(g)起始 1 mol 1 mol 0 0转化 x mol x mol x mol x mol平衡 (1x)mol (1x)mol x mol x molK1.31，则x1x，得x0.5，0.25；该反应为可逆反应，所以x1，故0.5，即氢气的物质的量分数介于0.250.5之间，故选C。(3)观察起始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知，终态物质相对能量低于始态物质相对能量，说明该反应是放热反应，H小于0。过渡态物质相对能量与起始态物质相对能量相差越大，活化能越大，由题图知，最大活化能E正1.86 eV(0.16 eV)2.02 eV

27、，该步起始物质为COOH*H*H2O*，产物为COOH*2H*OH*。(4)由题图可知，3090 min内(a)0.004 7 kPamin1。水煤气变换中CO是反应物，H2是产物，又该反应是放热反应，升高温度，平衡向左移动，重新达到平衡时，H2的压强减小，CO的压强增大。故a曲线代表489 时pH2随时间变化关系的曲线，d曲线代表489 时pCO时间变化关系的曲线，b曲线代表467 时PH2随时间变化关系的曲线，c曲线代表467 时pCO随时间变化关系的曲线。9.反应aA(g)bB(g) cC(g)(H”“”或“”)，判断的理由是_；(6)达到第三次平衡后，将容器的体积扩大一倍，假定10 m

28、in后达到新的平衡，请在下图中用曲线表示第阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势(曲线上必须标出A、B、C)。【解析】图像题的解答要看清图像的横、纵坐标所代表的意义，曲线的走势，然后结合原理分析作答。(1)依据图示A、B、C三种物质的物质的量浓度的变化分别为1 molL1、3 molL1、2 molL1，故abc132。(2)v(A)(2.01.00)molL1/20.0min0.05 molL1min1、v(A)(1.000.62) molL1/15.0 min0.025 molL1min1、v(A)( 0.620.50) molL1/10 min0.012 molL1min1。故 v(A) v(A) v(A)。(3)由图可知(B)0.5，(B)1.14/3.000.38，(B)0.36/1.860.19，则B的平衡转化率最小的是(B)，其值为0.19。(4)第一次平衡后A、B的浓度从平衡点开始降低，而C的物质的量浓度突然变为0，则平衡向右移动，此时采取的措施是将C从平衡混合物中液化分离出去。(5)第二次平衡后A、B的浓度从平衡点开始降低，C的浓度增大，因为该反应正反应为放热反应，说明原平衡因降低温度而右移，故T2T3。(6)第三次平衡后，将容器的体积扩大一倍，即减小压强，开始时A、B、C的浓度变为原来一半，由