2011高考化学一轮复习《化学平衡图象及化学反应原理的综合运动》人教大纲版

1、第九章 化学反应速率化学平衡第三节 化学平衡图象及化学反应原理的综合运动1(2010·模拟题)某化工厂生产Z的反应为X(g)2Y(g) 2Z(g)；H0，温度、压强对Y转化率的影响如下表所示：压强/MPa温度/0.10.511040099.299.699.799.950093.596.997.899.360073.785.889.596.4工业合成Z的适宜条件为()A高温、高压 B低温、高压 C常温、常压 D常压、较高温度解析：该可逆反应的特点是，正反应是气体分子数减少的反应，且正反应是放热反应。理论上，采用低温、高压有利于生成Z。结合数据信息知，该反应在常压下Y的转化率较高，从节约

2、能源、降低成本考虑，应采用常压；如果采用低温，反应速率较小，所以，从生产效率看，应采用适宜温度。综合分析，D项正确。答案：D2(2010·黑龙江师大附中月考题)硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3的反应为：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)；H0。某温度下将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10 MPa。SO2的平衡转化率()与体系总压强(p)的关系如图甲所示。则下列说法正确的是()A由图甲知，在A点建立平衡时SO2的平衡浓度为0.4 mol·L1B由图甲知，在A点建立平衡时SO2、O2、SO3的平衡浓度

3、之比为212C图甲中从A点到B点的平衡移动速率图象可以用图乙来表示D若在压强为0.50 MPa时只改变温度，SO2转化率与温度关系如图丙所示，则T2T1解析：A，在A点时，根据SO2的转化率为0.80，可得反应的SO2为1.6 mol，则SO2的平衡浓度为(2.01.6)mol/10 L0.04 mol·L1；B，A点建立平衡时SO2、O2、SO3的平衡浓度之比为218；C，从A点到B点时只改变压强对化学平衡的影响，增大压强，化学反应速率加快，平衡向正反应方向移动；D，在压强为0.50 MPa时只改变温度，从图象知，T1T2。答案：C3(2009·广东单科，15)取5等份N

4、O2，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生反应：2NO2(g) N2O4(g)，H0，反应相同时间后，分别测定体系中NO2的百分含量(NO2%)，并作出其随反应温度(T)变化的关系图。下列示意图中，可能与实验结果相符的是()解析：B项，反应达平衡后，升高温度平衡左移，NO2%增大；D项，反应未达平衡，升高温度反应向右进行趋于平衡，NO2%减小，达平衡后升高温度，平衡左移，NO2%增大，故选B、D。答案：BD4(2010·模拟题)在一定温度下，将H2和N2两种气体按不同比例放入密闭容器中，在高温、高压、催化剂的作用下，发生反应：3H2N22NH3，平衡后测得H2、N2的转化

5、率，则下列能正确表示H2、N2的转化率与起始时两物质的物质的量之比的关系是()解析：根据化学方程式中H2和N2的化学计量系数之比可知，二者的起始的物质的量之比不同时，它们的平衡转化率也会有所不同，由于两者计量系数为31，当H2与N2的物质的量之比为31时，两者平衡时的转化率是相等的。表现在图中为：当3时，表示N2转化率的曲线与表示H2转化率的曲线相交于一点；而当H2的物质的量增加或N2的物质的量减少时，即增大时，H2的平衡转化率降低，N2的平衡转化率升高，反之，H2的平衡转化率升高，N2的平衡转化率降低。答案：B5(2010·模拟题)已知可逆反应aAbBcC中，物质的含量A% 和C%

6、随温度的变化曲线如图所示，下列说法正确的是()A该反应在T1、T3时达到过化学平衡B该反应在T2时达到化学平衡C升高温度，平衡会向正反应方向移动D该反应的正反应是吸热反应解析：根据图象分析可知T2前生成物C的含量随温度的升高而增大，T2后随温度的升高而降低，所以T2时反应达到平衡状态，因此该反应的正反应为放热反应。答案：B6(2010·模拟题)某化学学习小组探究在其他条件不变时，改变某一条件对反应：2A(g)B(g) 2C(g)；H<0化学平衡的影响，得到的变化规律如图所示(已知图中p表示压强，且p2>p1；T表示温度，且T2>T1；n表示物质的量，v表示反应速率)

7、。由此可判断下列图象不正确的是()解析：因反应是正方向气体体积减小的放热反应，故在同温下加压平衡右移，A的平衡转化率增大，A正确；升温平衡左移，使产物C的物质的量减小，但温度越高，反应速率越快，达到平衡所用时间越少，B正确；加压平衡右移，应是v正>v逆，C不正确；升温平衡左移，平衡混合物的总物质的量变大，而气体总质量不变，根据m/n可知温度越高，气体平均相对分子质量越小，D正确。答案：C7(2010·模拟题)在一定温度和压强下，下列各可逆反应达到化学平衡状态，各反应有如图所示的对应关系：(1)N2(g)3H2(g) 2NH3(g)；H0(曲线)(2)H2(g)I2(g) 2HI

8、(g)；H0(曲线)(3)2SO3(g) 2SO2(g)O2(g)；H0(曲线)则图象中y轴可以表示 ()平衡混合气中一种生成物的体积分数平衡混合气中一种反应物的体积分数平衡混合气中一种生成物的产率平衡混合气中一种反应物的转化率A B C D解析：本题主要考查化学平衡知识。反应(1)是气体物质的量减小的反应，压强增大时，平衡正向移动，平衡混合气中一种反应物的体积分数减小，不符合题意。其他反应可类似分析。答案：C8(2010·沈阳市五校联考题)600时，在一密闭容器中，将二氧 化硫和氧气混合发生反应：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)；H0。反应过程中SO2、O2、SO3物质的量

9、变化如图，下列说法不正确的是()A反应从0 min开始，到第一次平衡时，二氧化硫的转化率为40%B反应进行到10 min至15 min的曲线变化可能是升高了温度C反应进行至20 min时，曲线发生变化是因为通入了氧气D在1520 min；2530 min内时反应处于平衡状态解析：图象的纵坐标表示的是物质的量、横坐标表示的是时间。根据曲线变化趋势可知开始时只有SO2、O2，第一次平衡为1520 min，第二次平衡为2530 min，故D正确；第一次平衡时SO2的转化率为0.04/0.20.2，故A错；在10 min时反应突然加快，这可能是升高温度或增大压强，故B正确；在20 min时只有氧气的量

10、突然增加，故C正确。答案：A9(2010·模拟题)氨催化氧化是硝酸工业的基础，在某催化剂 作用下只发生主反应和副反应：4NH3(g)5O2(g) 4NO(g)6H2O(g)；H905 kJ/mol ， 4NH3(g)3O2(g) 2N2(g)6H2O(g)；H1 268 kJ/mol。反应、的产率与反应温度 的关系如图所示。下列说法正确的是 () A工业上进行氨催化氧化生成NO时，温度应控制在780840之间B工业上采用物料比n(O2)/n(NH3)在1.72.0，主要是为了提高反应速率C在加压的条件下生产能力可提高56倍，是因为加压可提高转化率D氮气氧化为NO的热化学方程式为：N2

11、(g)O2(g)2NO(g)；H363 kJ/mol解析：工业上进行氨催化氧化生成NO时，温度控制在780840之间时NO的产率最高，故选项A说法正确；工业上采用物料比n(O2)/n(NH3)在1.72.0，目的是提高NH3的转化率；加压可提高生产能力，是因为提高了反应速率；由盖斯定律知N2(g)O2(g)2NO(g)；H181.5 kJ/mol答案：A10某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B，一定温度下发生反应：A(g)xB(g) 2C(g)，达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的浓度、反应速率随时间的变化如下图所示，下列说法中正确的是()A30 min时降低温度，40 min

12、时升高温度B8 min前A的平均反应速率为0.08 mol·(L·s)1C反应方程式中的x1，正反应为吸热反应D20 min40 min间该反应的平衡常数均为4解析：本题考查化学反应速率和化学平衡移动。从图中看出，x1,30 min时，正逆反应速率同时下降，但平衡没有移动，说明是降低压强，40 min时，正逆反应速率都增大，平衡逆向移动，说明是升高温度，正反应是放热反应，所以A、C选项错误；8 min前c(A)0.64 mol·L1，则v(A)0.08 mol·(L·min)1，B选项单位错误。答案：D11四川有丰富的天然气资源。以天然气为原料

13、合成尿素的主要步骤如下图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出)：请回答下列问题：(1)已知0.5 mol甲烷与0.5 mol水蒸气在t 、p kPa时，完全反应生成一氧化碳和氢气(合成气)，吸收了a kJ热量，该反应的热化学方程式是：_。(2)在合成氨的实际生产过程中，常采取的措施之一是：将生成的氨从混合气体中及时分离出来，并将分离出氨后的氮气和氢气循环利用，同时补充氮气和氢气。请运用化学反应速率和化学平衡的观点说明采取该措施的理由：_。(3)当甲烷合成氨气的转化率为75%时，以5.60×107 L甲烷为原料能够合成_L氨气。(假设体积均在标准状况下测定)(4)已知尿素的结构简式为C

14、OH2NNH2，请写出两种含有碳氧双键的尿素的同分异构体的结构简式：_；_。解析：本题以四川的天然气资源合成氨为依托，综合考查热化学方程式的书写、化学反应速率、化学平衡、利用化学方程式(关系式)进行计算和同分异构体的书写等知识。着重考查学生的知识迁移能力和利用所学知识解决实际问题的能力，这是今后命题的方向。(1)因0.5 mol甲烷与0.5 mol 水蒸气完全反应生成一氧化碳和H2吸收了a kJ热量，则1 mol甲烷与1 mol水蒸气反应需吸收2a kJ的热量，所以该反应的热化学方程式为CH4(g)H2O(g) CO(g)3H2(g)；H2a kJ·mol1。(2)N2与H2合成NH

15、3的反应(N23H2 2NH3)是一个可逆反应，在该反应中，补充氮气和氢气有利于增大反应速率，分离氨和补充氮气与氢气都有利于平衡向正反应方向移动，同时循环利用可以提高原料利用率节约原料。(3)由CH42H2O CO24H2的方程式和合成氨的方程式可以推出如下关系：CH44H2NH3，由此关系式可以求得V(NH3)5.6 L×107×75%×1.12×108 L。(4)因所写同分异构体需含有碳氧双键，根据价键理论结合尿素的结构简式很容易写出其同分异构体为答案：(1)CH4(g)H2O(g) CO(g)3H2(g)；H2a kJ/mol(2)及时分离NH3及

16、补充N2和H2，都为了增大反应物的转化率；补充N2和H2还能增大反应速率，提高生产效率(3)1.12×108 L(4)12(2010·模拟题).(1)合成氨工业对化学工业和国防工业具有重 要意义。工业合成氨生产示意图如右图所示。X的化学式为_；图中条件选定的主要原因是(选填字母序号)_；A温度、压强对化学平衡影响B铁触媒在该温度时活性最大C工业生产受动力、材料、设备等条件的限制改变反应条件，会使平衡发生移动。如下图表示随条件改变，氨气的百分含量的变化趋势；当横坐标为 压强时，变化趋势正确的是(选填字母序号)；当横坐标为 温度时，变化趋势正确的是(选填字母序号)。(2)常温下

17、氨气极易溶于水，其水溶液可以导电。用方程式表示氨气溶于水的过程中存在的可逆反应_。氨水中水电离出的c(OH-)10-7 mol·L-1(填写“>”、“<”或“=”)。将相同体积、相同物质的量浓度的氨水和盐酸混合后，溶液中离子浓度由大到小依次为_。(3)氨气具有还原性，在铜的催化作用下，氨气和氟气反应生成A和B。A为铵盐，B在标准状况下为气态。在此反应中，若每反应1体积氨气，同时反应0.75体积氟气；若每反应8.96 L氨气(标准状况)，同时生成0.3 mol A。写出氨气和氟气反应的化学方程式_；在标准状况下，每生成1 mol B，转移电子的物质的量为_mol。.为了防止

18、铁制品生锈，可对其表面进行“发蓝”处理：把铁制品浸入热的NaNO2、NaNO3、NaOH混合溶液中，使它的表面氧化成一层致密的Fe3O4氧化膜。发生的反应可表示如下：3FeNaNO25NaOH3Na2FeO2NH3H2O8Fe3NaNO35NaOH2H2O=4Na2Fe2O43NH3Na2FeO2Na2Fe2O42H2OFe3O44NaOH某研究小组发现，若上述热的混合溶液中NaOH的含量太少，氧化膜的厚度就太薄；若NaOH的含量太多，氧化膜的厚度也太薄。请用化学平衡移动原理解释发生这种现象的原因。解析：.要准确理解工业合成氨适宜条件的选择。实际工业生产要求产量高，而产量由生产周期(速率问题)

19、和产率(平衡问题)共同决定。还要考虑成本，故(1)选BC。对(3)，F2与NH3反应，氮的化合价必然升高，产物可能为N2：2NH33F2=N26HF，也可能为NF3(由8e稳定结构的需要决定其组成)：4NH33F2NF33NH4F，由题中数据确定为后者。答案：.(1)NH3BCca(2)NH3H2ONH3·H2ONH4OH <c(Cl)>c(NH4)>c(H)>c(OH)(3)4NH33F2NF33NH4F6.反应、是可逆反应，反应是不可逆反应，当NaOH含量较少时，使反应生成的Na2FeO2及反应生成的Na2Fe2O4的质量都较少，致使反应生成的Fe3O4的

20、质量也少，氧化膜的厚度就薄。当NaOH含量太多时，尽管反应、生成的Na2FeO2及Na2Fe2O4的质量增加，但太多的NaOH又会使反应的化学平衡向逆反应方向移动，结果使生成的Fe3O4的质量变小，氧化膜的厚度也变薄。由此可见，铁制品进行“发蓝”处理时，NaOH的含量是控制氧化膜厚度的重要因素之一。13(2010·模拟题)钾是一种活泼的金属，工业上通常用金属钠和氯化钾在高温下反应制取。该反应为：Na(l)KCl(l) NaCl(l)K(g)；H0各物质的沸点与压强的关系见下表：压强(kPa)13.3353.32101.3K的沸点()590710770Na的沸点()700830890K

21、Cl的沸点()1 437NaCl的沸点()1 465(1)在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的最低温度约为_，而反应的最高温度应低于 。(2)在制取钾的过程中，为了提高原料的转化率可以采取的措施是_。解析：(1)依题意知钠与氯化钾的反应为可逆反应Na(l)KCl(l) NaCl(l)K(g)；H0，若及时将反应混合物中的钾转变为气态分离出去，从而使平衡向生成钾的方向移动，显然温度的选择应高于钾的沸点而低于钠的沸点，即分离钾的最低温度为770 ，而反应的最高温度应低于890 。(2)由所给反应的特点知：降低压强可使所给反应向右移动，有利于提高原料的利用率；另外反应吸热，升高温度，使所给平

22、衡向右移动，也有利于提高原料利用率，但温度过高会使钠也变成蒸气逸出，既可使所得产品不纯，也不利于原料的充分利用。答案：(1)770 890 (2)降低压强或移去钾蒸气，适当升高温度14(2010·太原十中月考题)有人设计了如下图所示的甲醇(methanol)合成工艺：其中，为甲烷气源，压强250.0 kPa，温度25 ，流速55.0 m3·s1。为水蒸气源，压强200.0 kPa，温度150 ，流速150.0 m3·s1。合成气(含有两种还原性气体)和剩余反应物的混合物经管路进入25 的冷凝器(condenser)，冷凝物由管路流出。在B中合成的甲醇和剩余反应物的

23、混合物经进入25 的冷凝器，甲醇冷凝后经管路流出，其密度为0.791 g·mL1。(已知：理想气体状态方程pVnRT，其中p为压强，单位Pa，V为体积，单位m3，R为常数8.314，T为温度，单位K。)(1)分别写出在步骤A和步骤B中所发生的化学反应的方程式。(2)假定：所有气体皆为理想气体，在步骤A和B中完全转化，气液在冷凝器中完全分离，计算经步骤A和步骤B后，在一秒钟内剩余物的物质的量。解析：(1)由合成所得的两种气体都具有还原性，且它们是由甲烷与水反应所得，可知这两种气体分别为CO(g)、H2(g)；(2)由于压强是常压，不能直接利用体积进行计算，得将体积换算成对应的物质的量，但又是在非标况下的气体，因此应利用题目所给的理想气体状态方程进行计算。答案：(1)CH4(g)H2O(g) CO(g)3H2(g)(一定条件)CO(g)2H2(g) CH3OH(g)(一定条件)(2)由pVnRT变形得：npV/(RT)故1秒钟内n(CH4)(250.0×103×55.0)/(8.314×298)5.55×103(mol)nH2O(g)(200.0×1