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当前位置:首页 > 中学教育 > 高中教育 > 2021版新高考化学一轮复习 专题突破训练4 化学平衡图像的分类突破 鲁科版
1专题突破训练4化学平衡图像的分类突破(建议用时:35分钟)一、选择题(1~4题只有一个正确答案,5~6题有一个或两个正确答案)1.(2019·合肥模拟)在恒温密闭容器中发生反应:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)ΔH0,反应达到平衡后,t1时缩小容器体积,x随时间(t)变化的关系如图所示。x不可能是()A.v逆(逆反应速率)B.ρ(容器内气体密度)C.m(容器内CaO质量)D.Qc(浓度商)C[t1时缩小容器体积,压强增大,v逆瞬时增大,增大压强,平衡逆向移动,故v逆逐渐减小,A项不符合题意;容器内只有CO2一种气体,缩小容器体积,气体密度瞬时增大,随着平衡逆向移动,CO2的质量逐渐减小,容器内气体密度也逐渐减小,B项不符合题意;缩小容器体积,容器内CaO的质量瞬时不变,随着平衡逆向移动,CaO的质量逐渐减小,C项符合题意;浓度商Qc=c(CO2),缩小容器体积,CO2的浓度瞬时增大,随着平衡逆向移动,CO2的浓度逐渐减小,则浓度商Qc也先瞬时增大,后逐渐减小,D项不符合题意。]2.(2019·湖北名校联考)工业上利用Ga与NH3在高温条件下合成固态半导体材料氮化镓(GaN)的同时有氢气生成。反应中,每生成3molH2放出30.8kJ的热量。在恒温恒容密闭体系内进行上述反应,下列有关表达正确的是()A.Ⅰ图像中如果纵轴为正反应速率,则t时刻改变的条件可以为升温或加压B.Ⅱ图像中纵轴可以为镓的转化率C.Ⅲ图像中纵轴可以为化学反应速率D.Ⅳ图像中纵轴可以为体系内混合气体的平均相对分子质量A[升温或加压均能加快化学反应速率,即升温或加压正反应速率均加快,A项正确;增大压强,平衡逆向移动,Ga的转化率降低,B项错误;镓是固体,增大镓的质量,对化学反应速率无影响,C项错误;温度相同时,加压,平衡逆向移动,混合气体的平均相对分子2质量增大,压强相同时,升温,平衡逆向移动,混合气体的平均相对分子质量增大,D项错误。]3.丁烯(C4H8)是制备线性低密度聚乙烯(LLDPE)的原料之一,可由丁烷(C4H10)催化脱氢制备,C4H10(g)C4H8(g)+H2(g)ΔH=+123kJ·mol-1。该工艺过程中生成的副产物有炭(C)、C2H6、C2H4、C4H6等。进料比[n氢气n丁烷]和温度对丁烯产率的影响如图1、图2所示。已知原料气中氢气的作用是活化固体催化剂。图1图2下列分析正确的是()A.原料气中氢气的作用是活化固体催化剂,改变氢气的量不会影响丁烯的产率B.丁烷催化脱氢是吸热反应,丁烯的产率随温度升高而不断增大C.随温度升高丁烯裂解生成的副产物增多,会影响丁烯的产率D.一定温度下,控制进料比[n氢气n丁烷]越小,越有利于提高丁烯的产率C[由题图1可知,改变氢气的量会影响丁烯的产率,A项错误;根据题图2可知,当温度在590℃左右时,再升高温度,副反应增多,导致丁烯产率降低,B项错误;随温度升高,丁烯裂解为乙烯等副产物,会导致丁烯的产率降低,C项正确;根据题图1可知,随着进料比[n氢气n丁烷]的增大,丁烯的产率先增大后减小,故一定温度下,不是进料比[n氢气n丁烷]越小,越有利于提高丁烯的产率,D项错误。]4.煤气化的一种方法是在气化炉中给煤炭加氢,发生的主要反应为C(s)+2H2(g)CH4(g)。在VL的密闭容器中投入amol碳(足量),同时通入2amolH2,控制条件使其发生上述反应,实验测得碳的平衡转化率随压强及温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是()3A.上述正反应为吸热反应B.在4MPa、1200K时,图中X点v(H2)正v(H2)逆C.在5MPa、800K时,该反应的平衡常数为V2a2D.工业上维持6MPa、1000K而不采用10MPa、1000K,主要是因为前者碳的转化率高A[A项,由图观察,温度越高,碳的平衡转化率越大,平衡正向移动,正反应为吸热反应,正确;B项,X点是未平衡时,反应正向进行,正反应速率大于逆反应速率,错误;C项,此时碳转化率为50%C(s)+2H2(g)CH4(g)起始量/mola2a0转化量/mol0.5aa0.5a平衡量/mol0.5ªa0.5aK=0.5aVaV2=0.5Va,错误;D项,该选择的原因是两者转化率相差不大,但压强增大对设备要求高,能量需求大,错误。]5.(2019·试题调研)将一定量硫化氢气体加入密闭容器中,发生反应2H2S(g)S2(g)+2H2(g)。该反应的平衡常数的负对数(-lgK)随温度(T)的变化曲线如图所示,下列说法错误的是()A.c点对应的平衡常数K=1.0×10-3.638mol·L-1B.该反应的ΔH0C.a、c点反应速率:vavcD.30℃时,b点对应状态的v正v逆D[A项,c点-lgK=3.638,则平衡常数K=1.0×10-3.638mol·L-1,正确。B项,-lgK越大,则平衡常数K越小,由题图可知,随温度的升高,平衡常数增大,则平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应,故该反应的ΔH0,正确。C项,a点温度高于c点,vavc,正确。4D项,b点cS2·c2H2c2H2S的值大于平衡常数的值,反应向逆反应方向进行,则b点对应的v正v逆,错误。]6.(2019·名校联考)某绝热恒容容器中充入2mol·L-1NO2,发生反应2NO2(g)N2O4(g)ΔH=-56.9kJ·mol-1,下列分析不正确的是()A.5s时NO2的转化率为75%B.0~3s内v(NO2)增大是因为体系温度升高C.3s时化学反应处于平衡状态D.9s时再充入N2O4,平衡后K与第一次平衡时相等CD[分析图像可知,0~5s内Δc(NO2)=2mol·L-1-0.5mol·L-1=1.5mol·L-1,结合转化率的概念计算出NO2的转化率为1.5mol·L-12mol·L-1×100%=75%,A项正确;该反应的正反应是放热反应,在绝热恒容容器中,随着反应进行不断放出热量,体系温度升高,反应速率增大,故0~3s内v(NO2)增大是因为体系温度升高,B项正确;3s时二氧化氮反应速率最大,3~7s时v(NO2)随时间减小,7s后v(NO2)不变,反应才处于平衡状态,C项错误;9s时反应处于平衡状态,再充入N2O4,平衡逆向进行,体系温度降低,平衡向放热方向进行,平衡常数增大,D项错误。]二、非选择题7.(2019·河南名校联考)血红蛋白(Hb)和肌红蛋白(Mb)分别存在于血液和肌肉中,都能与氧气结合,与氧气的结合度α(吸附O2的Hb或Mb的量占总Hb或Mb的量的比值)和氧气分压p(O2)密切相关。回答下列问题:(1)人体中的血红蛋白(Hb)能吸附O2、H+,相关反应的热化学方程式及平衡常数如下:Ⅰ.Hb(aq)+H+(aq)HbH+(aq)ΔH1K1Ⅱ.HbH+(aq)+O2(g)HbO2(aq)+H+(aq)ΔH2K2Ⅲ.Hb(aq)+O2(g)HbO2(aq)ΔH3K3ΔH3=________(用ΔH1、ΔH2表示),K3=________(用K1、K2表示)。(2)Hb与氧气的结合能力受到[H+]的影响,相关反应如下:HbO2(aq)+H+(aq)HbH+(aq)+O2(g)。37℃,pH分别为7.2、7.4、7.6时氧气分压p(O2)与达到平衡时Hb与氧气的结合度α的关系如图1所示,pH=7.6时对应的曲线为________(填“A”或“B”)。5图1图2(3)Mb与氧气结合的反应如下:Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)ΔH,37℃时,氧气分压p(O2)与达平衡时Mb与氧气的结合度α的关系如图2所示。①已知Mb与氧气结合反应的平衡常数的表达式K=[MbO2][Mb]PO2,计算37℃时K=________kPa-1。②人正常呼吸时,体温约为37℃,氧气分压约为20.00kPa,计算此时Mb与氧气的最大结合度为______(结果保留3位有效数字)。③经测定,体温升高,Mb与氧气的结合度降低,则该反应的ΔH________(填“”或“”)0。④已知37℃时,上述反应的正反应速率v(正)=k1·[Mb]·p(O2),逆反应速率v(逆)=k2·[MbO2],若k1=120s-1·kPa-1,则k2=________。37℃时,图2中C点时,v(正)/v(逆)=________。[解析](1)由盖斯定律可知,反应Ⅰ+反应Ⅱ=反应Ⅲ,所以ΔH3=ΔH1+ΔH2,K3=K1·K2。(2)其他条件一定,pH=7.6时与pH=7.4相比,氢离子浓度减小,该反应的平衡逆向移动,增大了血红蛋白与氧气的结合度,因此A曲线符合。(3)①当p(O2)=2.00kPa时,此时Mb与氧气的结合度为80.0%,即[MbO2]=4[Mb],故K=42.00kPa=2.00kPa-1。②根据平衡常数表达式K=[MbO2][Mb]·pO2,代入数据得2.00=α1-α×20.00,解得α=97.6%。③体温升高时,Mb与氧气的结合度降低,即升高温度平衡逆向移动,所以正反应为放热反应,ΔH0。④37℃反应达到平衡时,v(正)=v(逆),即k1·[Mb]·p(O2)=k2·[MbO2],k1=k2·K,代入相关数据,解得k2=60s-1。C点时v正v逆=k1·[Mb]·pO2k2·[MbO2]=12×2.00=1.00。[答案](1)ΔH1+ΔH2K1·K2(2)A(3)①2.00②97.6%③④60s-11.008.(2019·平顶山一模)处理、回收CO是环境科学家研究的热点课题。(1)CO用于处理大气污染物N2O所发生的反应为N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)ΔH。6几种物质的相对能量如下:物质N2O(g)CO(g)CO2(g)N2(g)相对能量/(kJ·mol-1)475.52830393.5①ΔH=________kJ·mol-1。改变下列“量”,一定会引起ΔH发生变化的是________(填代号)。A.温度B.反应物浓度C.催化剂D.系数②有人提出上述反应可以用“Fe+”作催化剂。其总反应分两步进行:第一步:Fe++N2O===FeO++N2;第二步:____________________________________(写化学方程式)。第二步反应不影响总反应达到平衡所用时间,由此推知,第二步反应速率________第一步反应速率(填“大于”或“等于”)。(2)在实验室,采用I2O5测定空气中CO的含量。在密闭容器中充入足量的I2O5粉末和一定量的CO,发生反应:I2O5(s)+5CO(g)5CO2(g)+I2(s)。测得CO的转化率如图1所示。①相对曲线a,曲线b仅改变一个条件,改变的条件可能是________。②在此温度下,该可逆反应的平衡常数K=________(用含x的代数式表示)。图1图2(3)工业上,利用CO和H2合成CH3OH。在1L恒容密闭容器中充入1molCO(g)和nmolH2,在250℃发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),测得混合气体中CH3OH的体积分数与H2的物质的量的关系如图2所示。在a、b、c、d点中,CO的平衡转化率最大的点是________。(4)有人提出,利用2CO(g)===2C(s)+O2(g)消除CO对环境的污染,你的评价是________(填“可行”或“不可行”)。[解析](1)①ΔH=生成物所具有的总能量-反应物所具有的总能量=(393.5+0-475.5-283)kJ·mol-1=-365kJ·mol-1;反应热只与具体反应的系数有关。与温度、压强、催化剂、转化率、反应物浓度等无关。②根据催化剂定义,第二步反应中,中间产物(FeO+)氧化CO生成CO2本身被还原成Fe+,第二步反应对总反应速率没有影响,说明第一步是慢反应,控制总反应速率。(2)①曲线b和曲线a的平衡状态相同,曲线b反应速率较大,对于气体分子数相同的反应,加压可以增大浓度,正、逆反应速率同倍数增大;加入催化剂,正、逆反应速率同倍7数增大,平衡不移动;②设CO的起始浓度为c(对于等气体分子数反应,体积始终不变),平衡时,[C
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