2019年高考化學 備考百強校大題狂練系列 專題30 化學平衡的建立與移動.doc
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專題30 化學平衡的建立與移動 （滿分60分 時間30分鐘） 姓名：_______________ 班級：_______________ 得分：_______________ 1．利用氫氣對廢氣進行脫碳處理可實現(xiàn)綠色環(huán)保、廢物利用，對于減少霧霾也具有重要意義。 （1）汽車尾氣的主要污染物為NO，用H2催化還原NO可以達到消除污染的目的。 已知：2NO(g) N2(g)＋O2(g) ΔH=－180.5 kJmol－1 2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH=＋571.6 kJmol－1 寫出H2(g)與NO(g)反應生成N2(g)和H2O(l)的熱化學方程式是______________。 （2）某研究小組模擬研究如下：向2 L恒容密閉容器中充入2 mol NO發(fā)生反應2NO(g) N2(g)＋O2(g)，在不同的溫度下，反應過程中物質的量與時間的關系如圖所示： ①T2下，在0～5 min內，v(O2)=______________molL－1min－1；該溫度下反應N2(g)＋O2(g) 2NO(g)的平衡常數(shù)K=______________。 ②該反應進行到M點放出的熱量______________進行到W點放出的熱量(填“＞”、“＜”或“=”)。 M點時再加入一定量NO，平衡后NO的轉化率______________(填“變大”、“變小”或“不變”)。 ③反應開始至達到平衡的過程中，容器中下列各項發(fā)生變化的是______________(填序號)。 a．混合氣體的密度 b．逆反應速率 c．單位時間內，N2和NO的消耗量之比 d．氣體的平均相對分子質量 （3）氫氣作為一種理想燃料，但不利于貯存和運輸。利用氫能需要選擇合適的儲氫材料，鑭鎳合金在一定條件下可吸收氫氣形成氫化物：LaNi5(s)＋3H2(g) LaNi5H6(s) ΔH＜0，欲使LaNi5H6(s)釋放出氣態(tài)氫，根據平衡移動原理，可改變的條件是______________(填字母編號)。 A．增加LaNi5H6(s)的量 B．升高溫度 C．使用催化劑 D．減小壓強 【答案】2H2(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2H2O(l) ΔH=－752.1 kJmol－1 6.2510－2 或 0.44 < 不變 bc BD 【解析】 試題分析：本題主要考查熱化學方程式的書寫，化學平衡圖像的分析，化學反應速率和化學平衡常數(shù)的計 ②反應進行到M點轉化NO物質的量小于反應進行到W點轉化NO物質的量，反應進行到M點放出的熱量進行到W點放出的熱量。M點時再加入一定量NO，平衡向正反應方向移動，加入NO相當于增大壓強（增大壓強平衡不移動），平衡后NO的轉化率不變。 ③a，該反應中所有物質都呈氣態(tài)，根據質量守恒定律，氣體的總質量始終不變，容器容積不變，混合氣體的密度始終不變；b，反應開始逆反應速率為0，反應開始至達到平衡過程中逆反應速率增大，達平衡時逆反應速率不變；c，單位時間內N2的消耗量表示逆反應速率，單位時間內NO的消耗量表示正反應速率，從反應開始至達到平衡的過程中，逆反應速率增大，正反應速率減小，單位時間內N2和NO的消耗量之比增大；d，該反應中所有物質都呈氣態(tài)，根據質量守恒定律，氣體的總質量始終不變，該反應反應前后氣體分子數(shù)不變，氣體分子物質的量始終不變，氣體的平均相對分子質量始終不變；從開始至達到平衡的過程，發(fā)生變化的是bc，答案選bc。 2．氮元素可形成多種化合物，在工業(yè)生產中具有重要價值。 請回答下列問題： （1）一定溫度下，將一定量的N2和H2充入固定體積的密閉容器中進行合成氨反應， ①下列描述能說明該可逆反應達到化學平衡狀態(tài)的有___________ A．容器內氣體的密度不變 B．c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2 C．容器內的壓強不變 D．3v正(H2) =2v逆(NH3) E. 容器內氣體的平均相對分子質量不變 F. 相同時間內有3molH-H鍵斷裂，有6mol N-H鍵形成 ②恒溫恒壓條件下，為提高合成氨反應中N2和H2的利用率，可采用的方法________________（一種即可）。 （2）一定溫度下，2L密閉容器中充入0.40 mol N2O4，發(fā)生反應：N2O4(g)2NO2(g)，一段時間后達到平衡，測得數(shù)據如下： 時間／s 20 40 60 80 100 c(NO2)/(mol/L) 0.12 0.20 0.26 0.30 0.30 ①20s內，v(NO2)=___________，該溫度下反應的化學平衡常數(shù)數(shù)值為_________。 ②升高溫度時，氣體顏色加深，則正反應是_________(填“放熱”或“吸熱”)反應。 ③相同溫度下，若開始向該容器中充入0.40 mol NO2，則達到平衡后: c(NO2)_____0.15 molL-1(填“>”、 “=”或“<”) 【答案】CE 及時將NH3冷卻液化分離出去，及時將氮氣和氫氣進行循環(huán)利用 0.006 molL-1s-1 1.8 吸熱 ＞ 【解析】 【詳解】 （1）①A.反應體系內混合氣體質量，容器容積為定值，故混合氣體的密度不變，所以混合氣體的密度始終保持不變，不能根據混合氣體的密度判斷反應達到平衡，故不能判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)，故A錯誤； B.c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2，無法判斷各組分的濃度是否繼續(xù)變化，則無法判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)，故B錯誤； ②恒溫恒壓條件下，為提高合成氨反應中N2和H2的利用率，可采用的方法及時將NH3冷卻液化分離出去，及時將氮氣和氫氣進行循環(huán)利用， 故答案為：及時將NH3冷卻液化分離出去，及時將氮氣和氫氣進行循環(huán)利用； （2）①20s時NO2的濃度為0.12mol/L，則20s內用二氧化氮表示的平均反應速率 v（NO2）=0.12mol/L/20s=0.006mol?L-1?s-1，故答案為：0.006； 根據表中數(shù)據可知，80s后二氧化氮的濃度不再變化，則80s開始已經達到平衡狀態(tài)，初始時N2O4的濃度為：c（N2O4）=0.40mol/2L=0.20mol/L， N2O4（g）?2NO2（g） 開始 0.20mol/L 0 轉化 0.15mol/L 0.30mol/L 平衡 0.05mol/L 0.30mol/L 該反應在該溫度下的平衡常數(shù)K=c2（NO2）/c（N2O4）=0.302/0.05=1.8 故答案為：1.8； ②升高溫度時，氣體顏色加深，說明升溫后平衡向著正向移動，則正反應為吸熱反應， 故答案為：吸熱； 【點睛】本題考查了化學平衡狀態(tài)的判斷依據，化學平衡移動的相關計算，明確三段式在化學平衡計算中的應用方法為解題關鍵。本題的易錯點為（3）③，要注意充入的N2O4為原來的一半，相當于減壓，會導致平衡的移動。 3．防治霧霾天氣的主要措施有機動車臨時交通管制、工礦企業(yè)停業(yè)限產、揚塵污染控制等。 （1）PM2.5是環(huán)保部門監(jiān)測空氣質量的重要指標。將某PM2.5樣本用蒸餾水處理制成待測試樣，測得試樣中無機離子(OH－忽略不計)的種類和平均濃度如下表： 離子種類 Na＋ NH4+ SO42- NO3- 濃度(mol/L) 2.010－6 2.810－5 3.510－5 6.010－5 則試樣的pH為________________________。 （2）一定條件下，以CO和H2合成清潔能源CH3OH，其熱化學方程式為CO(g)＋2H2(g) ?CH3OH(g) ΔH，CO的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示： ①該可逆反應的ΔH__________0(填“>”“<”或“＝”)。A、B、C三點對應的平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關系是______________。壓強：p1__________p2(填“>”“<”或“＝”)。在T1條件下，由D點到B點過程中，正、逆反應速率之間的關系：v(正)___________v (逆)(填“>”“<”或“＝”)。 ②若在恒溫恒容條件下進行上述反應，能表示該可逆反應達到平衡狀態(tài)的是_________ (填字母)。 A．CO的體積分數(shù)保持不變 B．容器內混合氣體的密度保持不變 C．容器內混合氣體的平均摩爾質量保持不變 D．單位時間內消耗CO的濃度等于生成CH3OH的濃度 ③向恒壓密閉容器中充入2 mol CO和4 mol H2，在p2、T2條件下達到平衡狀態(tài)C點，此時容器容積為2 L，則在該條件下反應的平衡常數(shù)K為_________________________。 【答案】4 < KA＝KB>KC < > AC 1 （L/mol）2 【解析】 反應過程中密度是恒量，容器內混合氣體的密度保持不變，不一定平衡，故不選B；根據 ，反應過程中，氣體物質的量是變量，所以平均摩爾質量是變量，容器內混合氣體的平均摩爾質量保持不變，一定平衡，故選C；單位時間內消耗CO的濃度等于生成CH3OH的濃度，都是正反應速率，不一定平衡，故不選D。③在p2、T2條件下達到平衡狀態(tài)C點，CO的平衡轉化率為0.5， CO(g)＋2H2(g) ?CH3OH(g) 開始 2mol 4mol 0 轉化 1mol 2mol 1mol 平衡 1mol 2mol 1mol 1 （L/mol）2。 4．硫酸是重要的化工原料，生產過程中SO2催化氧化生成SO3的化學反應為：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。 （1）實驗測得SO2反應生成SO3的轉化率與溫度、壓強有關，請根據下表信息，結合工業(yè)生產實際，選擇最合適的生產條件是________。 壓強 SO2轉化率 溫度 1個大氣壓 5個大氣壓 10個大氣壓 15個大氣壓 400℃ 0.9961 0.9972 0.9984 0.9988 500℃ 0.9675 0.9767 0.9852 0.9894 600℃ 0.8520 0.8897 0.9276 0.9468 （2）反應2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)達到平衡后，改變下列條件，能使SO2(g)平衡濃度比原來減小的是________（填字母）。 A．保持溫度和容器體積不變，充入1molO2(g) B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO3(g) C．降低溫度 D．在其他條件不變時，減小容器的容積 （3）某溫度下， SO2的平衡轉化率(α)與體系總壓強(P)的關系如下圖所示。 2.0 molSO2和1.0mol O2置于10L密閉容器中，反應達平衡后，體系總壓強為0.10 MPa。平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數(shù)K(A)_____K(B)（填“>”、“<”或“=”）, B點的化學平衡常數(shù)是______。 （4）在一個固定容積為5L的密閉容器中充入0.20mol SO2和0.10molO2, t1時刻達到平衡，測得容器中含SO30.18mol。 ① tl 時刻達到平衡后，改變一個條件使化學反應速率發(fā)生如下圖所示的變化，則改變的條件是________。 A．體積不變，向容器中通入少量O2 B．體積不變，向容器中通入少量SO2 C．縮小容器體積 D．升高溫度 E．體積不變，向容器中通入少量氮氣 ② 若繼續(xù)通入0.20mol SO2和0.10molO2，則平衡________移動（填“向正反應方向”、“向逆反應方向”或“不”) ，再次達到平衡后，n(SO3)的取值范圍是_____________。 【答案】400℃和1個大氣壓 AC ＝ 800 C 向正反應方向 0.36mol
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