1、1特色训练 6 速率、平衡图表类综合题1目前工业上有一种方法是用 CO2 来生产甲醇。一定条件下发生反应：CO 2(g)3H 2(g) CH3OH(g)H 2O(g)。(1)如图表示该 反应进行过程中能量(单位为kJmol1 )的变化。在体积为 4 L 的恒容密闭容器中，充入 1 mol CO2 和 3 mol H2，反应达平衡后，下列措施中能使 c(CH3OH)增大的是_。a升高温度b充入 He(g)，使体系 压强增大c将 H2O(g)从体系中分离出来d再充入 1 mol CO2 和 3 mol H2(2)在一密闭的容 积可变的容器中，一定温度下，加入 1 mol CO2 和 3 mol H
2、2，不同压力下反应达平衡时，测得的数据如下表。压强(atm) 1 2 5 10 20n(CH3OH)(mol) 0.22 0.30 0.86 0.92 0.96由表中数据可以看出：增大压强，化学平衡向_方向移动，而从 2 atm加压到 5 atm，甲醇的物 质的量增大较多的原因可能是_。解析 本题主要考查化学平衡理论的运用，意在考查考生的读图、识表及分析判断能力。(1)a 项，由于反 应物的总能量大于生成物的 总能量，正反应为放热反应，升温，平衡逆向移动，c(CH 3OH)减小；b 项，充入 He(g)，平衡不移动，c(CH3OH)不变；c 项，将 H2O(g)从体系中分离出来，平衡正向移动，
3、 c(CH3OH)2增大；d 项，再充入 1 mol CO2 和 3 mol H2，假设容器扩大一倍，达到平衡 时，c(CH3OH)和原来一样，再压缩为原来体积，平衡向正反应方向移动则，c(CH3OH)增大。(2)从表格中的数据不难看出，加压，平衡正向移动，从 2 atm加压到 5 atm，甲醇的物 质的量增大较多的原因可能是 压强增大后，CH 3OH和 H2O 的状态由气态变为液态，有利于化学平衡正向移动，故 CH3OH 的产量有较大提高。答案 (1)cd (2)正反应 压强增大后， CH3OH 和 H2O 的状态由气态变为液态，有利于化学平衡正向移动，故 CH3OH 的产量有较大提高2某温
4、度(T 1)下，向容 积为 2 L 的密闭容器中充入一定量的 CO 和 H2O，发生煤炭制氢气的一个反应：反应过程中测定的部分数据见下表(表中 t1t 2)：反应时间 /min n(CO)/mol H2O/mol0 1.20 0.60t1 0.80t2 0.20(1)保持其他条件不变，向平衡体系中再通入 0.20 mol H2O，与原平衡相比，达到新平衡时 CO 转化率_(填“增大” 、“减小”或“不变”)，H 2O 的体积分数_(填“增大” 、“减小”或“不变”)；(2)保持其他条件不变，温度由 T1 升至 T2，上述反 应平衡常数为 0.64，则正反应为_(填“吸热”或“放热”)反应。(3
5、)保持其他条件不变，起始时充入 0.5 mol CO、0.3 mol H2O、0.4 mol CO2、0.3 mol H2，该反应向_( 填“正反应”或“逆反应”)方向建立平衡。(4)起始时向容器中充入 0.4 mol CO 和 1.20 mol H2O，到达平衡 时，则 CO2 的平衡浓度为_ 。3解析 (1)增加 H2O(g)的浓 度，平衡向正反应方向移动，CO 的转化率增大，平衡的移动只是“减弱”的过程而不是“消除” ，所以 H2O 的体积分数比原平衡大。(2)该反应为 CO(g)H 2O(g) CO2(g)H 2(g)，由表格可知 n(H2O)变化 0.4 mol，则 t2时 n(CO
6、)0.8 mol，说明 t1 就已 经平衡。平衡 浓度分别为c(CO)0.4 molL1 ，c(H2O)0.1 molL1 ，c(CO2)c(H 2)0.2 molL1 ，K1，温度升高，K 减小， 说明平衡向逆反应方向移动，逆反应c（CO2）c（H2）c（CO）c（H2O）吸热，正反应放热。(3)由起始浓度可计算出浓度商 Q 1，平c（CO2）c（H2）c（CO）c（H2O）衡向正反应方向建立。(4)设 CO 转化浓度为 x，有CO(g) H2O(g) CO2(g)H 20.2 0.6 0 0c（始 ）/（molL 1）x x x xc（变 ）/（molL 1）(0.2x) (0.6x) x
7、 xc（平 ）/（molL 1）K 1，解得 x0.15 molL 1c（CO2）c（H2）c（CO）c（H2O）答案 (1)增大 增大 (2)放热 (3)正反应(4)0.15 molL13汽车尾气中含有 CO、NO2 等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。(1)4CO(g)2NO 2(g)=4CO2(g)N 2(g) H1 200 kJmol 1对于该反应，温度不同( T2T 1)、其他条件相同 时，下列图像正确的是_(填代号) 。4(2)汽车尾气中 CO 与 H2O(g)在一定条件下可以发生反应：CO(g) H 2O(g)CO2(g)H 2(g) H0。8
8、20 时在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，起始时按照下表进行投料，达到平衡状态，K1.0。起始物质的量 甲 乙 丙n(H2O)/mol 0.10 0.20 0.20n(CO)/mol 0.10 0.10 0.20该反应的平衡常数表达式为_。平衡时，甲容器中 CO 的转化率是_。比较下列容器中 CO 的转化率：乙_甲；丙_甲(填“” 、“”或“”)。丙容器中，通过改变温度，使 CO 的平衡转化率增大， 则温度_(填“升高”或“降低”)，平衡常数 K_(填“增大” 、“减小”或“不变”)。解析 (1)4CO(g)2NO 2(g)=4CO2(g)N 2(g) H0，该反应是放热反应，当升高温度时，正、
9、逆反应速率都增大，甲中正反 应 速率在刚升温到 T2时没5有增大，故错误；升高温度，化学平衡逆向移 动，CO 的浓度增大，CO 的体积分数增大，故丙不正确。(2)甲容器中起始 时 n(CO)n(H 2O)0.10 mol，根据平衡常数计算可得到CO 的转化率为 50%。乙容器中起始 时 n(H2O)0.20 mol，相当于在甲容器中增大 c(H2O)，平衡正向移动，n(CO)减少，CO 的转化率增大；丙容器中起始时n(CO2)n(H 2)0.20 mol，相当于两个甲容器中的量，假设两个甲容器合二为一，反应到达平衡后，缩小体积至一半变成丙容器，对体系加压，平衡不移动，CO 的转化率不变化。丙容
10、器中改变温度，CO 的转化率增大说明平衡正向移动，正反应为放热反应，故需降低温度；平衡正向移动，生成物 浓度增大，反应物浓度减小，故 K 增大。答案 (1)乙 (2)K 50% 降低 增大c（CO2）c（H2）c（CO）c（H2O）4(2013无锡调研)铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及化合物有着各自的性质。(1)在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生反应：Fe 2O3(s)3CO(g)2Fe(s)3CO 2(g)。已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表：温度/ 1 000 1 150 1 300平衡常数 64.0 50.7 42.9请回答下列问题：该反应的平衡常数表达式 K_， H_0(填
11、“” 、“”或“”)。在一个容积为 10 L 的密闭容器中，1 000 时加入 Fe、Fe2O3、CO、CO2 各1.0 mol，反应经过 10 min 后达到平衡。求 该时间范围内反应的平均反应速率6v(CO2)_， CO 的平衡转化率为_。欲提高中 CO 的平衡转化率，可采取的措施是_。A减少 Fe 的量 B增加 Fe2O3 的量C移出部分 CO2 D提高反 应温度E减小容器的容积 F加入合适的催化 剂(2)某些金属氧化物粉末和 Al 粉在镁条的引燃下可以发生铝热反应，下列反应速率(v) 和温度 (T)的关系示意 图中与铝热反应最接近的是 _。(3)写出氢氧化 铝在水中发生酸式电离的电离方
12、程式：_。欲使上述体系中 Al3 浓度增加，可加入的物质是_。解析 (1)书 写平衡常数的表达式时固体不需写入。由表可知温度越高，K越小，可知升高温度平衡向逆反应方向移动，所以正反应为放热反应，H0。 Fe2O3(s)3CO(g) 2Fe(s)3CO 2(g)c(始 )(molL1 ) 0.1 0.1c(转 )(molL1 ) x xc(平 )(molL1 ) 0.1x 0.1x由 K 64.0 ，解得 x0.06，故 v(CO2) 0.006 molL1 min1 。CO（0.1 x）3（0.1 x）3的转化率为 60%。该反应的正反 应是放热 反应，温度升高平衡逆向移动，CO 平衡转化率降
13、低，这是一个反应前后气体体积不变的反应，不能从压强方面考虑， Fe、Fe2O37为固体，也不影响平衡，所以应从 CO、CO2 的浓度方面考虑。(2)铝热反应在常温下不反应，高温时瞬间反应。 (3)欲使 Al3 浓度增加，根据 Al(OH)3发生碱式电离的方程式：Al(OH) 3 Al3 3OH ，使平衡右移，可加入酸性物 质，如 HCl、H2SO4 等。答案 (1)c 3(CO2)/c3(CO) 0.006 molL1 min1 60% C (2)b (3)Al(OH)3 H AlO 2 H 2O 盐酸(合理即可)5在 100 时，将 0.40 mol 的二氧化氮气体充入 2 L 真空的密闭容
14、器中，每隔一段时间就对该容器内的物质进行分析，得到数据如表所示：时间 (s) 0 20 40 60 80n(NO2)/mol 0.40 n1 0.26 n3 n4n(N2O4)/mol 0.00 0.05 n2 0.08 0.08(1)在上述条件下，从反应开始直至 20 s 时，二氧化氮的平均反应速率为_molL1 s1 。(2)n3_n4(填“” 、“”或“”)，该反应的平衡常数为_(保留小数点后一位)。(3)若在相同情况下，最初向该容器中充入的是四氧化二氮气体，要达到上述同样的平衡状态，四氧化二氮的起始浓度是_molL 1 ，假设在 80 s 时达到平衡，请在图中画出并标明该条件下此反应中
15、 N2O4 和 NO2 的浓度随时间变化的曲线。8(4)达到平衡后，如升高温度，气体 颜色会变深， 则升高温度后，反应 2NO2(g)N2O4(g)的平衡常数将_(填“增大” 、“减小”或“不变”)。(5)达到平衡后，如向该密闭容器中再充入 0.32 mol 氦气，并把容器体积扩大为 4 L，则平衡将 _(填“向左移动” 、“向右移 动”或“不移动”)，其理由是_。解析 (2)根据已知表中的数据可知 6080 s 反应已达到平衡，故 n3n 4。由方程式 2NO2(g) N2O4(g)及平衡常数公式可计算出其平衡常数 约为 2.8。(3)因温度、体积不变，故达到等效平衡时需要 N2O4 的起始
16、物 质的量为 0.20 mol，即浓度为 0.10 molL1 。(5)由于再充入 0.32 mol 氦气时对平衡无影响，但容器体积扩大为 4 L 时相当于给原平衡减压，故平衡逆向移动。答案 (1)0.002 5 (2) 2.8 (3)0.10 如图(4)减小 (5)向左移动 氦气是稀有气体，不参与反应；扩大体积的瞬间，c(NO2)和 c(N2O4)都降低为原来的一半，使 c(N2O4)/c2(NO2)增大，并大于该温度下的平衡常数 K，平衡会向左移 动( 或氦气是惰性气体，不参与反应， 扩大体积相当于减小压强，平衡向左移动)特别提醒：教师配赠习题、课件、 视频、图片、文档等各种电子资源见创新设9计高考 总复习光盘中内容。
