2022年高考化学二轮专题复习《化学反应速率与化学平衡》

2022年高考化学二轮（化学反应原理）专题板块二化学反应速率与化学平衡第五讲化学平衡解题策略1.(1)2∶1SO2O22SO2(g)+O2(g)得平衡时SO2的转化率与温度T、压强p的关系如图甲所示1.(1)2∶1SO2O22SO2(g)+O2(g)得平衡时SO2的转化率与温度T、压强p的关系如图甲所示:2SO3(g),测D D D 时,D点v 与v 的大小关系为v D D D 正 逆 正 逆(2),2SO(g)+O(g)222SO(g),测得平衡时SO的体积分数与起始𝑛(𝑆𝑂2)33𝑛(2),2SO(g)+O(g)222SO(g),测得平衡时SO的体积分数与起始𝑛(𝑆𝑂2)33𝑛(𝑂2)𝑛(𝑆𝑂2)=1.5,SO的体积分数是图乙中DEF三点𝑛(𝑂2)2中的 点AB两点SO2转化率的大小关系为填“>”“<”“=”)αB。【解析】(1)①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应放热,压强一定时,温度越低,SO2的转化率越大,所以T1<T2,该反应的平衡常数KKA>KB;T1时DSO2的转化率大于平衡转化率,所以反应需要逆向移动达到平衡,即vD正度下的Kp值,设SO2的起始加入量为2mol:<vD 。选取C点计算T1温逆2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)起始/mol 2 1 0转化/mol平衡/mol

1.20.8

0.6 1.20.4 1.2SO%= 0.8 =1,O

0.4 =1,SO

1.2 。2 0.8+0.4+1.23

0.8+0.4+1.26

3 0.8+0.4+1.22由于分压=总压×物质的量分数,所以C平衡点各物质的分压分别为1 1 1 (1𝑝𝐶)2 27 27p(SO2)=pC,p(O2)=pC,p(SO3)=pC,Kp=1221 =

kPa-1。3 6

(3𝑝𝐶)

(6𝑝𝐶)

2𝑝𝐶800(2)𝑛(𝑆𝑂2)=2

的平衡体积分数最大,所以当投𝑛(𝑂2) 3𝑛(𝑆𝑂2)=1.5

𝑛(𝑆𝑂2)=1

的平衡体积分数𝑛(𝑂2)

3 𝑛(𝑂2) 3B所以应该是D点,由于从A到B只增加了SO2,所以SO2αA>α。B答案:(1)①> < ②27800

(2)D >2.全球碳计划组织(GCP,TheGlobalCarbonProject)报告称,2018年全球碳排放量约371亿吨,达到历史新高。①已知:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41kJ·mol-12CO2(g)+6H①已知:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41kJ·mol-12CO2(g)+6H2(g)4H2O(g)+CH2 CH2(g) ΔH=-128kJ·mol-1则上述过程中CO和H2转化为CH2 CH2的热化学方程式是 。②下列有关CO2转化为汽油的说正确的填标)A.该过程,CO2转化为汽油的转化率高达78%C.在Na-Fe3O4上发生的反应为CO2+H2C.在Na-Fe3O4上发生的反应为CO2+H2CO+H2OD.催化剂HZSM-5可以提高汽油中芳香烃的平衡产率(2)研究表,CO2和H2在一定条件下可以合成甲醇。反应方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 。一定条件往2L恒容密闭容器中充入(2)研究表,CO2和H2在一定条件下可以合成甲醇。反应方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 。一定条件往2L恒容密闭容器中充入1.0mol和3.0molH2,在不同催化剂作用下合成甲,相同时间内CO2的转化率随温度变化关系如图2所示。①该反应自发进行的条件填“高低”或“任意温”)②催化效果最佳的催化剂填“A”“B”“C”);b点时,v v (填“>”“<”或正 逆“=”)。③若容器容积保持不则不能说明该反应达到化学平衡状态的。2 a.c(CO2)c(H2)b.v(CO)=v(H2 正 逆c.体系的压强不再发生变化d.混合气体的密度不变e.1mol3mol的H—H键f.气体的平均相对分子质量不变④已知容器内的起始压强为100kPa,若图2中c点已达到平衡状则该温度下反应的平衡常数Kp= 只列出计算不要求化为以分压表示的平衡常,分总【解析】(1)①已知:【解析】(1)①已知:ⅠCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41kJ·mol-1,Ⅱ2CO2(g)+6H2(g)4H2O(g)+CH2 CH2(g)CH2CH2(g)+2H2O(g)ΔH=-128kJ·mol-1,根据盖斯定律Ⅱ-Ⅰ×2ΔH=-128kJ·mol-1-CH2 CH2(g)+2H2O(g) ΔH=-210kJ·mol-1。(+41kJ·molCH2 CH2(g)+2H2O(g) ΔH=-210kJ·mol-1。②78%并不是表示CO2故A;中间产物Fe3C2是无机物,,故B;1,在Na-Fe3O4应为CO2生成CO,故C;催化剂HZSM-5的作用是加快反应速率故D③烷烃的通式为CnH2n+2,假设只生成C6H14和水则根据:6mol1molC6H1412mol需要的H2的物质的1𝑚𝑜𝑙×14+12𝑚𝑜𝑙×2=19mol所以CO和H

的物质的量之比不低于6mol∶19mol=6∶2 2 219。①,ΔH<0,ΔG=ΔH-TΔS,若ΔG<0则T,如图所示相同时间内催化剂A,;b点时,则说明v正>v逆。③c(CO2)c(H2)初始时比1∶3,1∶3,,,2 2 故a选;根据化学计量数之比知:v(CO)=v(HO)=v(HO),正逆反应速率相等,2 2 正 正 逆,故b;,,,故c不选,反应前后总质量,所以气体密度不变不能说明达到平衡,故d选;3mol的H—H3mol,1mol则CO2的浓度保持不变,能说明达到平衡状态,故e不选;f.反应前后气体的物质的量减小,质量保持不变,则气体的平均相对分子质量应增大,若不变,说明达到平衡状态,故f不选。④c点时CO2CO2(g)+3H2(g)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起始(mol)起始(mol)130变化(mol)0.82.40.80.8平衡(mol)0.20.60.80.8起始状态容器中气体总物质的量1mol+3mol=4mol,平衡时容器中气体总物质的量为0.2mol+0.6mol+0.8mol+0.8mol=2.4mol,容器体积不变,起始压强为100kPa,则平衡时总压强为100kPa×2.4𝑚𝑜𝑙=60kPa,根据分压=总压×物质的量分数,计算4𝑚𝑜𝑙𝑝(𝐻

𝑂)·𝑝(𝐶𝐻

60×1×60×1得:Kp=

3 = 3 3。3𝑝(𝐶𝑂2)·𝑝3(𝐻2)

60×1×(60×1)答案:(1)答案:(1)①2CO(g)+4H2(g)CH2CH2(g)+2H2O(g)ΔH=-210kJ·mol-1②B ③6∶19(2)①低温②A > ③ad60×1×60×1④ 3 360×1×(60×1)33.(1)一定条件下3.(1)一定条件下,密闭容器中发生反应COS(g)+H2O(g)(2)反应COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)的正、逆反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系如图2所示,其中表示逆反应的平衡常数(K逆的是 填“A”或。T℃向容积为101L的恒容密闭容器中充入2molCOS(g)和1molH2(g),发生反应,COS(2)反应COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)的正、逆反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系如图2所示,其中表示逆反应的平衡常数(K逆的是 填“A”或。T℃向容积为101L的恒容密闭容器中充入2molCOS(g)和1molH2(g),发生反应,COS的平衡转化率为 。化学键E/kJ·mol化学键E/kJ·molH—H436C 745C S580H—S339C≡O1076(1),COS和H2S二者化学反应(2)反应的焓变ΔH2=E(CO)+E(CS)+E(H—H)-2E(H—S)-E(C≡O)=7kJ·mol-1,正反应吸热,,则(2)反应的焓变ΔH2=E(CO)+E(CS)+E(H—H)-2E(H—S)-E(C≡O)=7kJ·mol-1,正反应吸热,,则A,B为逆反,,T1℃时,10L2mol1molH2(g),,,K正=K逆=1,设反应转化了xmol·L-1的COS,则有: COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)起始/mol·L-1 0.2 0.1 0转化/mol·L-1 x x0xx平衡/mol·L-1 0.2-x 0.1-xx xK=𝑐(H2𝑆)𝑐(CO)=

𝑥2

=1,x1,则COS的平衡转化率为𝑐(H2)𝑐(COS)(0.2-𝑥)(0.1-𝑥) 151mol·L-1=0.2mol·L-1

×100%≈33.3%。4.在四个恒容密闭容器中充入相应量的气体(图甲4.在四个恒容密闭容器中充入相应量的气体(图甲),发生反应2N2O(g)容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中N2O的平衡转化率如图乙所示:2N2(g)+O2(g) ΔH,(1)该反应的ΔH 填“>”或。1470,:v正(N2O) v逆(N2O)(“>”“<”“=”)。已知容器Ⅰ的体积为10L,370℃时,该反应的平衡常数K= 。【解析】(1)升高温度,N2O的转化率升高,则向正反应方向进行,则正反应为吸热反应,则ΔH>0。,ⅠⅡⅢ,,中2 一氧化二氮转化率也是减;容Ⅳ的体积为1容器Ⅳ中的物质也在470下进行反,缩小体压强增平衡向逆方向移,即起始反应速:v (NO)<v (NO)2 正 逆2N2O(g)2N2(g)+O2(g)容器10L,370℃时2N2O(g)2N2(g)+O2(g)起始(mol·L-1) 0.01 0变化(mol·L-1) 0.004平衡(mol·L-1) 0.006

00.004 0.0020.004 0.002所以K=𝑐2(N2)𝑐(O2)=0.0042×0.002=8.9×10-4。𝑐2(N2O)

0.0062答案:(1)> (2)< (3)8.9×10-4或11125质,:(2)一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入0.40molN2O4,发生反应N2O4(g)ΔH=+QkJ·mol-1,一段时间后达到平衡,测得数据如下:2NO2(g)时间/s20c(2)一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入0.40molN2O4,发生反应N2O4(g)ΔH=+QkJ·mol-1,一段时间后达到平衡,测得数据如下:2NO2(g)时间/s20c(NO2)/(mol·L-1)0.1240 60 80 1000.20 0.26 0.30 0.30①0~40s内,v(NO2)= 。③该温度下反应2NO2(g)N2O4(g)的化学平衡常数K=。②达平衡③该温度下反应2NO2(g)N2O4(g)的化学平衡常数K=。(3)近年来,地下水中的氮污染已成为一个世界性的环境问题。在金属Pt、Cu和铱(Ir)的催化作用下,密闭容器中的H2可高效转化酸性溶液中的硝态氮(N),其工作原理如图所示。①Ir表面发生反应的方程式为 。②若导电基体上的Pt颗粒增造成的结果是 。(3)①H2+N2ON2+H2O ②不利于降低溶液中的含氮量答案:(1)-56 (2)(3)①H2+N2ON2+H2O ②不利于降低溶液中的含氮量解析:(1)由图可知,2molNO完全反应被氧化为二氧化氮放出热量180kJ-68kJ=112kJ,则1molNO氧化为NO2放出的热量为56kJ,该反应的焓变ΔH=-56kJ·mol-1。(2)①0~40s内,v(NO2)=mol·L-1·s-1=0.005mol·L-1·s-1。②根据表中数据可知,达到平衡时NO2的平衡浓度为0.3mol·L-1,则反应生成NO2物质的量为0.3mol·L-1×2L=0.6mol,根据热化学方程式可知,生成2molNO2吸收QkJ的热量,则达平衡时,反应体系吸收的热量为×0.6mol=0.3QkJ。该温度下反应N2O4(g)该温度下反应N2O4(g)化学平衡常数K=≈0.56。2NO2(g)K==1.8,2NO2(g)N2O4(g)的(3)①,Ir表面上H2和N2O反应生成N2和H2O,反应的方程式为H2+N2ON2+H2O。在Pt,N若导电基体上的Pt颗粒增多,造成的后果是N更多转化为铵根存在溶液中,不利于降低溶液中含氮量。N2O4(g)2NO2(g)起始/(mol·L-1)0.20反应/(mol·L-1)0.150.3平衡/(mol·L-1)0.050.3(1)已知:②2CO(g)+O2(g)③2H2(g)+O2(g)CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ·mol-12CO2(g) ΔH=-566kJ·mol-12H2O(g) ΔH=-483.6kJ·mol-1CH3OH(g) ΔH= kJ·mol-1(2)一定条件下,在2L恒容密闭容器中投入1molCO和2molH2,发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。①能说明该反应达到平衡状态的是 (填序)A.CH3OH的体积分数保持不变容器内的总压强保持不变混合气体的密度保持不变混合气体的平均摩尔质量保持不变②达平衡,维持容器的温度不,将容器的容积扩大一下列说法正确的是 填号)。A.平衡向正反应方向移动B.CO的浓度增大C.平衡常数不变D.CO③维持容器的体积和温度不向密闭容器中加入氦,达到新平衡,CO、CH3OH的浓度比将 填“增减小或“不”)。④甲醇在混合气体中的平衡体积分数与温度、压强的变化关系如则p3 p1(填“>”“<”“=”);300℃p3条件,处于E点时v(正) v(逆)(填或“=”);C点的平衡常数K= 。解析:(1)已知:①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2解析:(1)已知:①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ·mol-1;②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-566kJ·mol-1;③2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-483.6kJ·mol-1;×[①×2+②-③]CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),ΔH=×[-49.0×2+(-566)-(-483.6)]kJ·mol-1=-90.2kJ·mol-1。(2)①由于恒容时,反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是一个气体分子数减小的反应,所以甲醇的体积分数保持不变,可以说明反应达到平衡状态,A项正确;由于恒容时,反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是一个气体分子数减小的反应,所以容器内的总压强保持不变,可,B;,,所以混合气体密,,C;质量相等,,,D②,,项错误,B;,C;移动,CO,D,,因此、CH3OHB→D,,D,所以p3<p1;从E→D,甲醇体积分数减小,说明要达到D点平衡,逆反应速率比正反应速率大,故v(正)<v(逆);C点平衡常数计算,设达到平衡时CO反应了xmol,列“三段式”计算:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)/mol反应平衡1x1-x22x2-2x0xx平衡时甲醇的体积分数为50%,则×100%=50%,x=0.75,K==48。直接裂解:C3H8(g)直接裂解:C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) ΔH=+124kJ·mol-1氧气氧化脱氢:2C3H8(g)+O2(g)2C3H6(g)+2H2O(g)ΔH=-235kJ·mol-1回答下列问题:,C3H8平衡转化率的是 填标号。C.高温高压

低温高压D.氧气氧化脱相比直接裂的优点是 列举1点。,1molC3H81mol平衡时各物质的物质的量;②一定压强向一密闭容器中充入一定量的C3H8和CO2发生反:CO2②一定压强向一密闭容器中充入一定量的C3H8和CO2发生反:CO2(g)+C3H8(g)C3H6(g)+CO(g)+H2O(g) ΔHC3H8的平衡转化率在不同投料[m=]下与温度的关系如图示:ΔH (填“<”或“>”)0投料比从小到大的顺序为 。0.1MPap2MPa,:p压强p2 填“<”或“>”)0.1D为 (填化学);a点温度下裂解反应的衡常数K= 用平衡分压代替平衡浓度计,分总×物质的量分)。p(3)①3CO2+C3H86CO+4H2 (3)①3CO2+C3H86CO+4H2 C3H8C3H6+H2②> m3<m2<m1 (4)< C3H8 0.0125MPa解析:(1)丙烷直接裂解是气体分子数增多的吸热反应,高温低压有利于平衡正向移动,可提高C3H8的平衡转化率,故选A。(3)①500~800(3)①500~800K之间,C3H6,主要产物为、H2,主要发生的反应为3CO2+C3H86CO+4H2;据图可知823K以上时C3H6的含量增多,而CO的含量基本不变,说明823K以上有利于直接裂解,主要发生的反应为C3H8C3H6+H2 随温。度升高C3H8的平衡转化率增大,说明升高温度有利于该反应正向进行,则正反应为吸热反应,ΔH>0;当C3H8,增大CO2,C3H8的平衡转化率增大,m,C3H8m3<m2<m。1C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)(4),,C3H8,所以p2<0.1;,,,C3H8,BD为C3H8;C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)起始/mol转化/mol平衡/mol

a 0 0x x xa-x x x3 8 3 6 a点时C3H8的物质的量分数为50%,则=50%,x=;所以CH、CH、H3 8 3 6 p0.1MPa×、0.1MPa×、0.1MPa×,则K==0.0125MPa。p:Ⅰ.CH4(g)+2O2(g)Ⅱ.CH4(g)+CO2(g)Ⅳ.CO2(g)+H2(g)回答下列问题:

CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-820.6kJ·mol-12CO(g)+2H2(g) ΔH2=+247.3kJ·mol-1CO(g)+3H2(g) ΔH3=+206.1kJ·mol-1CO(g)+H2O(g) ΔH4反应Ⅳ的ΔH4= kJ·mol-1。一定条件,向体积为VL的恒容密闭容器中通入2molCH4(g)、1molCO2(g)、1molH2O(g)和适量O2(g)发生上述反,达到平衡容器中CH4(g)为amol,CO2(g)为bmol,H2O(g)为cmol,此时CO(g)的浓度为 mol·L-1(用含、b、V的代数式表下同