高考熱點專項練(五)

多重平衡體系中化學(xué)平衡移動問題

1.某科研小組研究臭氧氧化一堿吸收法同時脫除SOz和N0工藝，氧化過程反應(yīng)原理及反應(yīng)熱、

活化能數(shù)據(jù)如下：

-

反應(yīng)I：N0(g)+03(g)^^NO2(g)+O2(g)A^=-200.9kJ?mol'

&=+3.2kJ-mol-1

1

反應(yīng)n：SO2(g)+03(g)^=±SO3(g)+02(g)AZ^=-241.6kJ?moV

蜃=+58kJ?moP1

已知該體系中臭氧發(fā)生分解反應(yīng)：203(g)^^30Kg)。請回答：

其他條件不變，每次向容積為2L的反應(yīng)器中充入含1.0molNO、1.0molS0?的模擬煙氣和

2.0mol03,改變溫度，反應(yīng)相同時間t后體系中N0和SO?的轉(zhuǎn)化率如圖所示：

100

8oP(100,85)

%

/

靜6o

衛(wèi)

唧4o

Q(100,30)

廣?xSO2

o

0100200300400

溫度/t

(1)由圖可知相同溫度下NO的轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)高于S02,結(jié)合題中數(shù)據(jù)分析其可能原因

(2)下列說法正確的是(填字母)。

A.P點一定為平衡狀態(tài)點

B.溫度高于200°C后，NO和SO?的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高顯著下降，最后幾乎為零

C.其他條件不變，若縮小反應(yīng)器的容積可提高NO和SO?的轉(zhuǎn)化率

【解析】(1)反應(yīng)I的活化能小于反應(yīng)H的活化能，相同條件下更易發(fā)生反應(yīng)，因此相同溫度

下NO的轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)高于S02o

(2)圖中曲線屬于描點法所得圖像，P點不一定為圖像的最高點，即不一定為平衡狀態(tài)點，可

能是建立平衡過程中的一點，故A錯誤；根據(jù)圖像，溫度高于

200°C后，20,(g)30?(g)反應(yīng)進(jìn)行程度加大，體系中的臭氧濃度減小，N0和SO2的轉(zhuǎn)化

率隨溫度升高顯著下降，當(dāng)臭氧完全分解，則二者轉(zhuǎn)化率幾乎為零，故B正確；其他條件不

變，若縮小反應(yīng)器的容積，使得2(Ug)^^30?(g)平衡逆向移動，臭氧濃度增大，則反應(yīng)

I：NO(g)+0：t(g)-----iNOKg)+()2(g)和反應(yīng)H:SO2(g)+0：((g)、、SO3(g)+O2(g)平衡正

向移動，N0和S0?的轉(zhuǎn)化率提高，故C正確。

答案：(1)反應(yīng)I的活化能小于反應(yīng)n的活化能，相同條件下更易發(fā)生反應(yīng)(2)BC

2.氨氣是工業(yè)制硝酸的主要原料之一，催化氧化步驟中發(fā)生的主要反應(yīng)如下：

-

1.4NH3(g)+502(g)；——^4N0(g)+6H20(g)A^-906kJ?mol'

-1

II.4NH3(g)+302(g)^^2N2(g)+6H20(g)A#=-l266kJ-mol

將固定比例的NFL和的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反應(yīng)器，反應(yīng)產(chǎn)率與溫度

的關(guān)系如圖1所示。

⑴催化氧化步驟中，最適宜的溫度為(填或“A")℃。

⑵溫度低于北℃時，N0的產(chǎn)率較低的原因為o

⑶溫度高于EC時，N0的產(chǎn)率降低的可能原因為(填標(biāo)號)。

A.催化劑活性降低B.平衡常數(shù)減小

C.反應(yīng)活化能增大D.氨氣溶于水

(4)7TC(Q?時，向20L恒容密閉容器中充入2molNL和2.75mol02,發(fā)生反應(yīng)I。反

應(yīng)過程中各物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間(力的變化關(guān)系如圖2所示。

01234567〃min

圖2

TTC時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)-；5min時，改變了某一外界條件，所改變的條件可

能為。

【解析】(1)工業(yè)制硝酸時，催化氧化步驟是為了將NH：,轉(zhuǎn)化為N0,根據(jù)圖1知，般C時N0

的產(chǎn)率最高，故該步驟最適宜的溫度為裝C。

(2)溫度較低時，反應(yīng)速率慢，同時部分反應(yīng)物生成岫，因此N0的產(chǎn)率較低。

(3)高于般C時NO的產(chǎn)率降低，可能原因為催化劑活性降低或平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小。

(4)根據(jù)圖2知，7TC反應(yīng)達(dá)平衡時，NH：,的物質(zhì)的量為1mol,0?的物質(zhì)的量為1.5mol,NO

的物質(zhì)的量為1mol,40的物質(zhì)的量為1.5mol,則平衡常數(shù)仁[—，“(廳：=

c(NH3)?c(02)

舄)4X(翳力+舄)"義篇)5]=0.075o根據(jù)圖2知，

5min瞬間各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，根據(jù)5min后各物質(zhì)物質(zhì)的量的變化之比可知，NO、H20

的物質(zhì)的量減少，NIL、0?的物質(zhì)的量增加，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動，逆反應(yīng)為氣體分子

數(shù)減小的吸熱反應(yīng)，故改變的條件可能為升高溫度。

答案：(1)。(2)溫度較低時，反應(yīng)速率慢，同時部分反應(yīng)物生成凡(3)AB(4)0.075升

高溫度

3.(2022?廣州模擬)二甲醛(DME)被譽為“21世紀(jì)的清潔燃料”。由合成氣制備二甲醛的主

要原理如下：

-1

①C0(g)+2%(g)^±CH30H(g)A^=-90.7kJ-molK

_1

②2CH：QH(g)^^CH30CH：i(g)+H20(g)A^=-23.5kJ-molK2

③CO(g)+H4(g)^=iC02(g)+H2(g)△萬=—41.2kJ?moL及

請按要求回答下列問題：

⑴反應(yīng)④：3IL(g)+3C0(g)^^CH.tOCH:i(g)+C02(g)△“后則△〃=kJ-mol

"'；寫出其與％、降左的關(guān)系O

(2)一定溫度下，將0.2111。10)和0.111101乩0(8)通入21密閉容器中，只發(fā)生反應(yīng)③，5min

后達(dá)到化學(xué)平衡，平衡后測得乩的體積分?jǐn)?shù)為0.1,則。?5min內(nèi)CO的轉(zhuǎn)化率為。

⑶恒容密閉容器中，CO和H?在一定溫度范圍內(nèi)只發(fā)生反應(yīng)①，在不同催化劑作用下，相同

時間內(nèi)CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示，催化效果最佳的是催化劑(填

“I”“11”或“III")；b點/正____________(填或“=")/逆；b、a、c三點

轉(zhuǎn)化率先增大后減小的原因是o

co轉(zhuǎn)化率/%

催化劑I

催化劑11

催化劑UI

T\TiT3T4Ts溫度/K

(4)將合成氣以:;=2通入1L的反應(yīng)器中，若一定條件下只發(fā)生反應(yīng)：4H2(g)+2C0(g)

2cH30cH3(g)+HQ(g)△〃，其中CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度壓強的變化關(guān)系如圖所示，下

列判斷正確的是一

A.AA>0

B./?!>/%>A

C.若在R和316°C時，起始時〃=3,則平衡時C0的轉(zhuǎn)化率大于50%

n(CO)

【解析】⑴已知：①C0(g)+2HKg)-iCH30H(g)A^=-90.7kJ-mor1K、

_1

②2CH：QH(g)^^CH30CH：i(g)+H20(g)A^=-23.5kJ-molK2

③CO(g)+H4(g)^=iC02(g)+H2(g)△萬=—41.2kJ?mo「及

根據(jù)蓋斯定律，將①義2+②+③，整理可得反應(yīng)④：3H2(g)+3C0(g)CH30cH3(g)+C0z(g)

A〃=-246.1kJ-mol-1；

化學(xué)平衡常數(shù)是可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時各種生成物濃度累之積與各種反應(yīng)物濃度易之積的

2

比，根據(jù)上述分析可知反應(yīng)④是①X2+②+③疊加而來，4與4、及、用的關(guān)系為4=4啖唬；

(2)一定溫度下，將0.20101?)和0.111101比01)通入21密閉容器中，只發(fā)生反應(yīng)③：CO(g)

+H20(g)^±CO2(g)+H2(g),該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積相等的反應(yīng)，5min后達(dá)到化學(xué)平

衡，平衡后測得上的體積分?jǐn)?shù)為0.1,反應(yīng)產(chǎn)生H?的物質(zhì)的量〃(氏)=(0.1mol+0.2mol)

X0.1=0.03mol,根據(jù)方程式可知：反應(yīng)產(chǎn)生0.03molH,,反應(yīng)消耗0.03molCO,反應(yīng)

士....，一...,.0.03mo1

開始時有0.2molCO,則t0?5min內(nèi)CO的轉(zhuǎn)z化率t為-rx100%=15%；

0.2mol

(3)催化劑能夠改變反應(yīng)途徑，降低反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)在較低的溫度下發(fā)生，根據(jù)圖示可

知：在不同催化劑作用下，相同時間內(nèi)C0的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化中，催化效果最佳的是催化

劑I；在b點時反應(yīng)未達(dá)到平衡，反應(yīng)正向進(jìn)行，因此“逆；b、a、c三點轉(zhuǎn)化率先增大

后減小是由于a點之前，反應(yīng)未達(dá)到平衡，溫度升高，反應(yīng)速率加快，反應(yīng)相同時間后，C0

轉(zhuǎn)化率升高；a點時，反應(yīng)達(dá)到平衡，該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，化學(xué)平衡逆

向移動，CO的轉(zhuǎn)化率降低；

(4)在其他條件不變時，升高溫度，CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度，平衡逆向移動，

逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以△〃<(),A錯誤；根據(jù)圖示可知：

CO的平衡轉(zhuǎn)化率：P.>A>AO在2：*不變時，增大壓強，化學(xué)平衡向氣體體積減小的正

反應(yīng)方向移動，導(dǎo)致co的平衡轉(zhuǎn)化率增大，所以壓強：B正確；根據(jù)圖示可知：

在03和316c時，起始時'=2,CO的平衡轉(zhuǎn)化率是50%,在其他條件不變時，將

n(3)

n(HJ

=3,即增大體系中出的含量，平衡正向移動，導(dǎo)致C0的轉(zhuǎn)化率增大，因此平衡時

n(CO)

C0的平衡轉(zhuǎn)化率大于50%,C正確。

2

答案：(1)—246.1K?及?及⑵15%(3)I>a點之前，反應(yīng)未達(dá)到平衡，溫度升

高，速率加快，反應(yīng)相同時間后，C0轉(zhuǎn)化率升高，a點時，反應(yīng)達(dá)到平衡，放熱反應(yīng)，溫度

升高，平衡逆向移動，C0的轉(zhuǎn)化率降低(4)BC

教師專用司

1.(2021年遼寧適應(yīng)性測試)某溫度下，在一恒容密閉容器中進(jìn)行如下兩個反應(yīng)并達(dá)到平衡:

①2X(g)+Y(g)^^Z(s)+2Q(g)△飲0

②M(g)+N(g)=±R(g)+Q(g)

下列敘述錯誤的是()

A.加入適量Z,①和②平衡均不移動

B.通入稀有氣體Ar,①平衡正向移動

C.降溫時無法判斷Q濃度的增減

D.通入Y,則N的濃度增大

【解析】選B。因Z是固體，加入適量的Z對平衡移動無影響，A正確；恒容通入Ar,平衡

不移動，B錯誤；因為反應(yīng)①是放熱反應(yīng)，反應(yīng)②是吸熱反應(yīng)，降低溫度，兩個反應(yīng)的移動

方向不同，兩個反應(yīng)中反應(yīng)物的起始濃度未知，則無法判斷Q的濃度增減，C正確；通入Y,

反應(yīng)①正向移動，Q的濃度增大，導(dǎo)致反應(yīng)②逆向移動，則N的濃度增大，D正確。

2.(2022?邢臺模擬)T℃時，在3L的密閉容器中充入4mol光氣(C0C1J，發(fā)生反應(yīng)COCl2(g)

^^CO(g)+Ck(g),同時還發(fā)生反應(yīng)2co(g)=i2c(s)+Oz(g),當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時,測

得CO(g)和C(s)的物質(zhì)的量分別為2mol和1mol,則該溫度下,CO(g)+Cl2(g)^^C0Cl2(g)

的平衡常數(shù)4為()

111

A.~B.2C.-D.-

【解析】選D。7T時，在3L的密閉容器中充入4moi光氣，若同時發(fā)生的反應(yīng)還有2co(g)

^^2C(s)+02(g),當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時，測得CO(g)和C(s)的物質(zhì)的量分別為2mol和1mol,

設(shè)消耗COCk(g)物質(zhì)的量為x,

COCL(g)^=iCl2(g)+CO(g)

起始量(mol)400

變化量(mol)xxx

平衡量(mol)4—xxx

2C0(g)y=2C(s)+02(g),

起始量X00

變化量110.5

平衡量210.5

x=3mol,則平衡濃度COCh(g)為:mol?LhCk(g)為1mol-L-',CO(g)為

o

2

X1

23

mol-L-loC0C12(g)^^C12(g)+C0(g)的平衡常數(shù)仁丁=2,則該溫度下，Cl(g)+

o12

3

CO(g)q^COCb(g)的平衡常數(shù)o

3.加熱N2O5依次發(fā)生的分解反應(yīng)為①NQ(g)^=±N2O3(g)+O2(g),@N203(g)-^NzO(g)

+0?(g)。在容積為2L的密閉容器中充入8moiN&,加熱到t℃，達(dá)到平衡狀態(tài)后O2為9mol,

帥0,為3.4mole則rC時反應(yīng)①的平衡常數(shù)為()

A.10.7B.8.5C.9.6D.10.2

-1

【解析】選B。設(shè)凡。5的轉(zhuǎn)化濃度為xmol?L)NB的轉(zhuǎn)化濃度為ymol-L0

N2O5(g)^=^N2O3(g)+O2(g)

開始/mol,L-'400

轉(zhuǎn)化/mol?L-XXX

平衡/mol?L-14—XXX

NA(g)^=^N20(g)+02(g)

開始/mol,x0X

轉(zhuǎn)化/mol?yyy

平衡/mol,廠|x-yyx+y

'x+y=4.5

根據(jù)題意得「所以x=3.1,y=\.4

UL,、|L…公…*，位“C(02)?(N0)4.5X1.7CL

所以反應(yīng)①的平衡吊數(shù)為仁一。sC2：i=-^TT=&5。

4.密閉容器中，由比和CO直接制備二甲醛(CH