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2023年高考化学重难点专项强化训练:化学平衡状态的判断.docx

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2023年高考化学重难点专项强化训练:化学平衡状态的判断.docx

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化学平衡状态的判断
1.“低碳经济〞正成为科学家研究的主要课题,为了减少空气中的温室气体,并且充分利用二氧化碳资源,科学家们设想了一系列捕捉和封存二氧化碳的方法。
〔1〕有科学家提出可利用FeO吸收和利用CO2,相关热化学方程式如下:
6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s)ΔH=-·mol-1
①上述反响中每生成1molFe3O4,转移电子的物质的量为_______mol。
②:C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)△H=+·mol-1,那么反响:3FeO(s)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g)的△H=__________。
〔2〕用氨水捕集烟气中的CO2生成铵盐是减少CO2排放的可行措施之一。
①分别用不同pH的吸收剂吸收烟气中的CO2,CO2脱除效率与吸收剂的pH关系如下图,假设烟气中CO2的含量〔体积分数〕为12%,·h-1(标准状况),,脱除的CO2的物质的量最多为____________()。
②通常情况下温度升高,CO2脱除效率提高,但高于40℃时,脱除CO2效率降低的主要原因是______________。
〔3〕一定条件下,Pd-Mg/SiO2催化剂可使CO2“甲烷化〞从而变废为宝,其反响机理如下图。
①该反响的化学方程式为______________________;反响过程中碳元素的化合价为-2价的中间体是_________________。
②向一容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2,在300℃时发生上述反响,到达平衡时各物质的浓度分别为CO2:·L-1、H2:·L-1、CH4:·L-1、H2O:·L-1,CO2的平衡转化率为_________________;300℃时上述反响的平衡常数K=___________________。
③该反响正反响放热,现有两个相同的恒容绝热(与外界无热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ,在Ⅰ中充入1molCO2和4molH2,在Ⅱ中充入1molCH4和2molH2O(g),300℃下开始反响。到达平衡时,以下说法正确的选项是___________________(填字母)。
Ⅰ、Ⅱ中正反响速率相同
Ⅰ、Ⅱ中CH4的物质的量分数相同
Ⅰ中CO2的物质的量比容器Ⅱ中的多
Ⅰ中CO2的转化率与容器Ⅱ中CH4的转化率之和小于1
【答案】2+·mol-,氨水受热挥发
CO2+4H2CH4+2H2OMgOCH280%25CD
2.?巴黎协定?所倡导的是全球绿色、低碳。如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2引起了全世界的普遍重视。为减小和消除CO2对环境的影响,一方面世界各国都在限制其排放量,另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究。二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。
第2页
〔1〕科学家提出由CO2制取C的太阳能工艺如图14甲所示,总反响的化学方程式为__________。
〔2〕CO2经催化加氢可合成低碳烯烃,合成乙烯的反响为2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g)ΔH。
向1L恒容密闭容器中充入2molCO2(g)和nmolH2(g),在一定条件下发生该反响。CO2的转化率与温
度、投料比[x=]的关系如图乙所示。
①该反响的ΔH__________0〔填“>〞、“<〞或“=〞〕。
②为提高CO2的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施是____________〔写1条即可〕。
③图中X1_________X2〔填“<〞“>〞.或“=〞,下同〕。
④假设图乙中B点的投料比为2,那么500℃时的平衡常数K(B)=_________________。
〔3〕工业上用CO2生产甲醇燃料,进一步可合成二甲醚。:298K和101kPa条件下,
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(l)△H=-akJ•mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-bkJ•mol-1
CH3OH(g)=CH3OH(l)△H=-ckJ•mol-1
①CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为________________________________。
②合成二甲醚的总反响为2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H=-•mol-1。一定条件下,该反响到达平衡状态后,假设改变反响的某一个条件,以下变化能说明平衡一定向正反响方向移动的是_____________〔填序号〕。
[来源:学&科&网Z&X&X&K]
③在某压强下,合成二甲醚的反响在不同温度、不同投料比时,CO2的平衡转化率如下图。T1温度下,将6molCO2和12molH2充入2L的密闭容器中,5min后反响到达平衡状态,那么0~5min内的平均反响速率v(CH3OCH3)=____________;KC、KD、KE三者之间的大小关系为___________________。
【答案】CO2C+O2<增大压强或增大c(H2)〔或其他合理答案〕>8L3·mol−3CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)/(L·min)KC=KE>KD
、NO、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
(1):CO可将局部氮的氧化物复原为N2。
反响I:2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)△H=--1
反响II:4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g)△H=--1
第3页
那么反响NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)的△H=______kJ/mol。
(2)一定条件下,将NO2与CO以体积比1:2置于密闭容器中发生反响II,以下能说明反响到达平衡状态的是________。


(3)温度为T、容积为10L的恒容密闭容器中,:2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(g)实验测得生成的CO2体积分数(φ)随着时间的变化曲线如下图:
①到达平衡状态时,SO2的转化率为__,该温度下反响的平衡常数K=______。
②其它条件保持不变,再向上述平衡体系中充入SO2(g).CO(g)、S(g)、CO2(g),此时v(正)___v(逆)(填“>〞“<〞或“=〞)。
(4)SCR法是工业上消除氦氧化物的常用方法,反响原理为4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)△H<,NO转化率与温度的关系如下图:
图中A点处NO的转化率_______(填“可能是〞、“一定是〞或“一定不是〞)该温度下的平衡转化率;B点之后,NO转化率降低的原因可能是________。


(5)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H=--l是制备硫酸的重要反响。在VL恒容密闭容器中充入2molSO2和1molO2,在不同条件下进行反响,反响体系总压强随时间的变化如右图所示。a和b平衡时,SO3体积分数较大的是_______;判断的依据是________。
【答案】-227ac60%>一定不是BCab起始压强大于a,说明其温度高于a,而该反响是放热反响,温度升高,平衡逆向移动,SO3体积分数减小
、生活中广泛存在。请答复以下问题:
〔1〕资料显示,可用次***酸钠处理废水中的氨氮(NH3),使其转化为氮气除去。其主要反响如下
(aq)+HClO(aq)=NH2Cl(aq)+H2O(1)
(aq)+HClO(aq)=N2(g)+H2O(1)+3HCl(aq)
①以上反响中HClO的来源用化学用语解释是__________________________________
②。pH较高时,氨氮去除率下降的原因是____________________________________
〔2〕甲酶是重要的化工原料,又可作为燃料,工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。制备甲醇的有关反响的化学方程式及其在不同温度下的化学平衡常数如下表所示。
①以下措施能使反响③的平衡体系中增大的是________(填字母代号)。
第4页
(g)(g),使体系压强增大
(g)
②500℃时测得反响③在某时刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)·L-1、·L-1、·L-1、·L-1,那么此时v(正)________(填“>〞“=〞或“<〞)v(逆)
〔3〕常温下,在(NH4)2C2O4溶液屮,反响NH4++C2O42-+H2ONH3·H2O+HC2O4ˉ的化学平衡常数K=____________。(:常温下,NH3·H2O的电离平衡常数Kb=2×10-5,H2C2O4的电离衡常数Ka1=5×10-2、Ka2=5×10-5)
〔4〕电解***上业的尾气NO可制备NH4NO3,其工作原理如下图:
①阴极的电极反响式为____________________________________
②将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3,那么通入的NH3与实际参加反响的NO的物质的量之比至少为_________________________________。
【答案】ClO-+H2OHClO+OH-pH较大时,c(OH-)较大,抑制NaClO水解,c(HClO)较小导致氧化能力弱,氨氮去除率降低AD>1×10-5NO+5e-+6H+=NH4++H2O1:4
,在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低NOx和CO的排放。
:①2CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH=-akJ/mol
②N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH=+bkJ/mol
③2NO(g)+O2(g)2NO2(g)ΔH=-ckJ/mol
答复以下问题:
〔1〕CO的燃烧热为_________。
〔2〕CO将NO2复原为单质的热化学方程式为_________。
〔3〕为了模拟反响2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)在催化转化器内的工作情况,控制一定条件,让反响在恒容密闭容器中进行,用传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表:
时间/s
0
1
2
3
4
5
c(NO)/(10-4mol/L)






c(CO)/(10-3mol/L)[来源:1]






①前2s内的平均反响速率v(N2)=_________,此温度下,该反响的平衡常数K=_________。
②能说明上述反响到达平衡状态的是________。
(CO2)=n(N2)

③当NO与CO浓度相等时,体系中NO的平衡转化率与温度、压强的关系如下图。
那么NO的平衡转化率随温度升高而减小的原因是______________,图中压强(P1、P2、P3)的大小顺序为
第6页
_____________,理由是____________。
【答案】(a/2)kJ/mol2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g)ΔH=-(2a+b-c)KJ/×10-4mol·L-1·s-15000(或5000L/mol)BD该反响正反响放热,升高温度,平衡逆向移动,NO的平衡转化率减小P1>P2>P3正反响为体积减小的反响,增压平衡正向移动,NO的衡转化率增大
6.Ⅰ.开发新能源,新材料是实现社会可持续开展的需要。以下图是LiBH4/MgH2体系放氢的焓变示意图,那么Mg(s)+2B(s)==MgB2(s)的ΔH=_________kJ·mol-1。
Ⅱ.(g),在一定温度时进行如下反响:A(g)==2B(g)+C(g)+D(S)ΔH=+·mol-1。
容器内气体总压强P与起始压强P0的比值随反响时间变化数据见下表:
时间t/min
0
1
2
4
8
16
20
25
P/P0








答复以下问题:
〔1〕以下能提高A的转化率的是______________。


〔2〕以下说法能说明该反响到达化学平衡状态的是_______________。
、B、C的物质的量之比为1∶2∶,同时生成nmolC

〔3〕到达平衡状态时A的转化率是________〔结果保存两位有效数字〕。
〔4〕相同条件下,假设该反响从逆向开始,建立与上述相同的化学平衡,那么D的取值范围为n(D)_______mol。
〔5〕相同条件下,假设将容器改为恒压容器,进行上述反响,某时刻,A的转化率为75%,那么此时B的物质的量浓度为______________mol/L。
【答案】-93ACD70%>
、氮及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。请答复以下问题:
〔1〕汽车尾气中的处理NO的方法也可用H2将NO复原为N2。
:
H2复原NO生成氮气和水蒸气的热化学方程是_______________________________。
〔2〕高炉炼铁产生的高炉气中含有CO、H2、CO2等气体,利用CO和H2在催化剂作用下合成甲醇,是减少污染、节约能源的一种新举措,
第6页
反响原理为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH。在体积不同的两个恒容密闭容器中分别充入1molCO和2molH2,测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图。
①上述合成甲醇的反响是__________________〔填“吸热〞或“放热〞〕反响,图像中的压强p1、p2的大小关系是_______________,判断的理由是________________________。
②从上图A、B、C三点中选填下表物理量对应最大的点〔用“A〞、“B〞或“C〞填写〕。
反响速率V
平衡常数K
平衡转化率a
____________
_____________
_____________
③在300℃时,、。该平衡_________〔填“向正反响方向〞、“向逆反响方向〞或“不〞〕移动。
〔3〕有利于提高CO平衡转化率的措施有_________________。
,增加CO的浓度

〔4〕一定温度下,CO的转化率与起始投料比的变化关系如下图,测得D点氢气的转化率为40%,那么x=__________________。
【答案】2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H1=-665kJ•mol-1放热p1<p2该正反响为气体分子数减小的反响,相同条件下增大压强甲醇的体积分数增大;CABA向正反响方向C3
8.“一碳化学〞是指以含一个碳原子的化合物〔如:CO2、CO、CH4、CH3OH等〕为初始反响物,合成一系列重要的化工原料和燃料的化学。以CO2和NH3为原料合成尿素是利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反响可表示如下:
反响I:2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s)△H1=-
反响II:NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2=+
总反响:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H3K3
请答复以下问题:
〔1〕①总反响的△H3=_______kJ/mol。该热化学方程式的平衡常数K3=____________(用K1、K2表示)。
②反响I一般在_________〔填“高温〞或“低温〞〕情况下有利于该反响的进行。
③一定温度下,在体积为固定的密闭容器中按计量比进行反响I,以下不能说明反响到达了平衡状态的是__________〔填序号〕。


第8页
(NH3)=V逆(CO2)

④环境为真空时,在一敞开容器〔非密闭容器〕中参加NH2COONH4固体,足够长时间后,反响是否建立平衡状态?___________〔填“是〞或“否〞〕。
〔2〕在体积可变的恒压(p总)密闭容器中充入1molCO2与足量的碳,让其发生反响:C(s)+CO2(g)2CO(g)△H>0。平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如以下图所示。
①T℃时,在容器中假设充入稀有气体,v(正)___v(逆)(填“>〞“<〞或“=〞);假设充入等体积的CO2和CO,平衡________移动(填“正向〞“逆向〞或“不〞)。
②650℃,CO2的转化率为_____________。
③:气体分压(P分)=气体总压×体积分数。用平衡分压代替平衡浓度表示平衡常数,925℃时,Kp=_____________(用含P总的代数式表示)。
【答案】-·K2低温AC否>不25%
,中国对“可燃冰〞试采成功。“可燃冰〞是天然气水合物,被称为未来新能源。答复以下问题:
(1)用Cu2Al2O4作催化剂制备乙酸
:,各物质相对能量大小如图。
①a=____。
②反响物的活化分子浓度大小:过程I___过程Ⅱ〔填“大于〞、“小于〞或“等于〞〕。
(2)甲烷超干催化重整(DRM)制备CO,在Ni、CaO及Fe3O4的共同催化作用下,可以获得极高浓度的CO,其机理如下:
第①步:Ni基催化
第②步:Fe的复原
第③步:CO2的捕获
第④步:CO2的释放与复原
设计第②步与第③步反响有利于实现氢物种与____的彻底别离,从勒夏特列原理的角度看,这也有利于____;过程①中,当投料比=___时,才能保持催化剂组成不变。
(3)甲烷催化重整与压强的关系
:,现有温度相同的I、Ⅱ、Ⅲ三个恒压密闭容器,均已充入1molCH4(g)和1molCO2(g),三个容器的反响压强分别为P1atm、P2atm、P3atm,在其他条件相同的情况下,反响均进行到
第8页
tmin时,CO2)的平衡体积分数φ(CO2)如下左图,此时I、Ⅱ、Ⅲ三个容器中一定处于化学平衡状态的是___〔填番号〕;求该温度条件下反响的平衡常数Kp=___〔计算表达式〕。【:Kp是用分压力代替各物质的浓度计算的平衡常数,任一组分B的分压p(B)等于总压p乘以它的体积分数y(B)】
(4)甲烷用于燃料电池
:甲烷电池的工作原理如上有图,那么负极反响方程式为___;,理论上B极转移电子的物质的量为___mol。
【答案】E2-E1小于碳物种第①步平衡正向移动或提高甲烷的转化率1/3Ⅲ
CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O16
,简称DME,熔点-℃,沸点-℃,与石油液化气(LPG)相似,被誉为“21世纪的清洁燃料〞。制备原理如下:
:
①2CH4(g)+O2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H1=-
:
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H2=-
③2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H3
答复以下问题:
(1)反响③中的相关的化学键键能数据如表:
化学键
H—H
C—O
H—O〔水〕
H—O〔醇〕
C—H
E/(kJ/mol)
436
343
465
453
413
△H3=_______kJ/mol。
(2)制备原理I中,在恒温、恒容的密闭容器中合成,将气体按n(CH4):n(O2)=2:1混合,能正确反映反响①中CH4的体积分数随温度变化的曲线是_______。以下能说明反响①到达化学平衡状态的是________。




(3)有人模拟制备原理II,在500K时的2L的密闭容器中充入2molCO和6molH2,8min到达平衡,平衡时CO的转化率为80%,c(CH3OCH3)=,用H2表示反响②的速率是______;可逆反响③的平衡常数K=_______。假设在500K时,测得容器中n(CH3OH)=n(CH3OCH3),此时反响③v(正)______v(逆),说明原因________________。
第9页
【答案】-24kJ//(L·min)>浓度商Q<,反响正向进行,V(正)>v(逆)
,甲醇是未来重要的绿色能源之一。
〔1〕利用工业废气CO2可制取甲醇。以下两个反响的能量关系如图:
那么CO2与H2反响生成CH3OH的热化学方程式为_______________________。
〔2〕CH4和H2O(g)通过以下转化也可以制得CH3OH;
(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H>0
(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H<0
(g)通入反响室(容积为100L)中,在一定条件下发生反响I,CH4的转化率与温度、压强的关系如以下图所示:
①压强p1,温度为100℃时反响I到达平衡所需的时间为5min,那么用H2表示的平均反响速率为______________;
②图中的p1_______p2(填“<〞、“>〞或“=〞),判断的理由是________________________。
③假设反响II在恒容密闭容器进行,以下能判断反响II到达平衡状态的是_________(填字母)。


c混合气体的总物质的量不变
、CO、H2的浓度都不再发生变化
④在某温度下,将一定量的CO和H2投入10L的密闭容器中发生反响II,5min时到达平衡,各物质的物质的浓度(mol·L﹣1)变化如下表所示:
假设5min时只改变了某一条件,那么所改变的条件是_____________;10min时测得各物质浓度如上表,此时v正_______v逆(填“<〞、“>〞或“=〞)。
【答案】CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-50kJ//(L·min)<该反响为反响前后气体分子数增大的反响,温度相同时,增大压强,平衡向左移动,CH4的平衡转化率越小cd向容器中充入1molH2>
,将2molCO与5molH2的混合气体充入容积为2L的密闭容器中,在催化剂的作用下发生反响:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。
〔1〕经过5min后,反响到达平衡,此时转移电子6mol。该反响的平衡常数为_______。V(H2)=_____mol/(L·min)。假设保持体积不变,,此时v(正)___v(逆)(填“>〞“<〞或“=〞)。
〔2〕在其他条件不变的情况下,再增加2molCO与5molH2,到达新平衡时,CO的转化率____(填“增大〞“减小〞或“不变〞)。
〔3〕以下不能说明该反响已到达平衡状态的是__________
 
第10页
(CO)=2V正(H2)
〔4〕在一定压强下,容积为VL的容器充入a molCO与2amolH2,在催化剂作用下反响生成甲醇,平衡转化率与温度、压强的关系如下图。
那么p1_____p2(填“大于〞“小于〞 或“等于〞,下同),△H_____0。该反响在_______( 填“高温〞 或“低温〞 )下能自发进行。
〔5〕能使该反响的反响速率增大,且平衡向正反响方向移动的是_____。


〔6〕下面四个选项是四位学生在学****化学反响速率与化学反响限度以后,联系化工生产实际所发表的看法,你认为不正确的选项是_______。




【答案】>增大cd小于小于低温cb