1、考点 27.4 化学平衡的移动化学反应平衡状态的判断是高考必考知识点，在化学反应原理试题中考查。一、高考题再现：1 （2018 天津）CO 2 是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：（1）CO 2 可以被 NaOH 溶液捕获。若所得溶液 pH=13，CO 2 主要转化为_（写离子符号） ；若所得溶液 c(HCO3)c (CO32)=21，溶液 pH=_。 （室温下，H 2CO3 的 K1=4107；K 2=51011）（2）CO 2 与 CH4 经催化重整，制得合成气：CH4(g)+ CO2(g) 2CO (g)+ 2H2(g)已知上述反应中相关的化学键键能数据如下： 化学
2、键 CHC=OHH C O(CO)键能/kJmol 1 413 745 436 1075则该反应的 H=_。分别在 VL 恒温密闭容器 A（恒容） 、B（恒压，容积可变）中，加入CH4 和 CO2 各 1 mol 的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是 _（填“A” 或“B ”） 。按一定体积比加入 CH4 和 CO2，在恒压下发生反应，温度对 CO 和 H2 产率的影响如图 3 所示。此反应优选温度为 900的原因是_。（3）O 2 辅助的 AlCO 2 电池工作原理如图 4 所示。该电池电容量大，能 有效利用 CO2，电池反应产物 Al2(C2O4)3 是重要的化工原料。
3、电池的负极反应式：_。电池的正极反应式：6O 2+6e 6O26CO2+6O2 3C2O42反应过程中 O2 的作用是_ 。该电池的总反应式：_。【答案】 CO32- 10 +120 kJmol-1 B 900 时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低。 Al3e=Al3+（或 2Al6e=2Al3+） 催化剂 2Al+6CO2=Al2(C2O4)32. （2017 课标） （14 分）近期发现，H 2S 是继 NO、CO 之后第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题： （1）下列事实中，不能比较氢硫酸与亚硫
4、酸的酸性强弱的是_（填标号） 。A氢硫酸不能与碳酸氢钠溶液反应，而亚硫酸可以B氢硫酸的导电能力低于相同浓度的亚硫酸C0.10 molL 1 的氢硫酸和亚硫酸的 pH 分别为 4.5 和 2.1D氢硫酸的还原性强于亚硫酸（2）下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。通过计算，可知系统（）和系统（）制氢的热化学方程式分别为_、_，制得等量 H2 所需能量较少的是 _。（3）H 2S 与 CO2 在高温下发生反应：H 2S(g)+CO2(g) COS(g) +H2O(g)。在 610 k 时，将 0.10 mol CO2 与 0.40 mol H2S 充入 2.5 L
5、 的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为 0.02。H 2S 的平衡转化率 =_%，反应平衡常数 K=_。1在 620 K 重复试验，平衡后水的物质的量分数为 0.03， H2S 的转化率 _ ，该反应21的 H_0。 （填“”“ B【解析】 （1）A根据复分解反应的规律：强酸 +弱酸盐=强酸盐+弱酸，可知酸性H2SO3H2CO3H2S，A 错误；B 亚硫酸、氢卤酸都是二元弱酸，由于溶液中离子浓度越大，溶液的导电性就越强，所以等浓度的亚硫酸的导电性比氢硫酸的强，可以证明酸性：H 2SO3 H2S，B 错误；C 等浓度的二元弱酸，酸电离产生的 c(H+)越大，溶液的酸性越强，则其 pH 就越小
6、。所以亚硫酸溶液的 pH 比等浓度的氢硫酸的小，可以证明酸性：H 2SO3 H2S，C 错误；D物质的还原性大小与微粒中元素的化合价及微粒结构有关，与其电离产生氢离子的浓度大小无关，因此不能证明二者的酸性强弱，D 正确。答案选D。（2）H 2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+ O2(g) H1=327kJ/molSO 2(g)+I2(s)+ 2H2O(l)=2HI(aq)+ H2SO4(aq) H2=151kJ/mol二、应试对策：1概念(1) 原因：反应条件改变引起 V(正)V( 逆) 。(2) 方向：若v(正)v(逆)时，平衡向正反应方向移动；若 v(正) v( 逆)时，平衡向逆
7、反应方向移动。2影响因素在一定条件下，aA(g)bB(g) mC(g) 达到了平衡状态，若其他条件不变， 改变下列条件对平衡 的影响如下： (1) 浓度 增大 A 的浓度或减小 C 的浓度，平衡向正反应方向移动； 增大 C 的浓度或减小 A 的浓度，平衡向逆反应方向移动增大反应物浓度或减小生成物浓度 增大生成浓度或减小反应物浓度：(2) 压强 若 abm，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动；减小压强，平衡向体体积增大的方向移动。如图 1。图 1 图 2 若 abm ， 改变压强，平衡不移动。如上图 2。(3)温度升高温度，平衡向吸热方向移动；降低温度，平衡向放热方向移动。(4)催化剂使用催
8、化剂，因其能同等程度地改变正、逆反应速 率，平衡不移动。3勒夏特列原理如果改变影响平衡的一个条件(如温度、浓度、压强)，平衡将向减弱这个改变的方向移动。4. 化学反应进行的方向自发过程：在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。化学反应方向的判据例 1 钢铁工业是国民经济的重要基础产业，目前比较先进的天然气竖炉冶铁工艺流程如下图所示：（1）催化反应室发生的反应为：.CH 4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) H=+206kJ/mol.CH 4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) H=+247kJ/mol。 催化反应室可能发生的副反应有 CH4(g)+2H2O(
9、g) CO2(g)+4H2(g)，则该反应的H=_。 催化反应室的温度通常需维持在 550750之间，从化学反应速率角度考虑，其主要目的是_。 在催化反应室中，若两反应达到平衡时，容器中 n(CH4)=0.2mol,n(CO)=0.3mol，n(H 2)=0.5mol，则通入催化反应室 CH4 的起始物质的量为_mol（不考虑副反应） 。（2）还原反应室发生的反应为：.Fe 2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) H=-25kJ/mol.Fe 2O3(s)+3H2(g) 2Fe(s)+3H2O(g) H=+98kJ/mol 下列措施中能使反应 i 平衡时 增大的是_（填字母）
10、 。A增大压强 B降低温度 C充入一定量氮气 D增加 Fe2O3(s)用量 E增大 CO 的浓度 F加入合适的催化剂若在 1000下进行反应 1(该温度下化学反应平衡常数为 64), CO 起始浓度为量 2mol/L(Fe2O3 过量)，则 CO 的转化率为 _。天然气竖炉冶铁相对于传统焦炭冶铁，该冶铁工艺的优点是_。（3）铁钛合金是一种常用的不锈钢材料，某同学在探究该合金的性质时，往含有 TiO2+、Fe 3+溶液中加入铁屑至溶液显紫色，该过程发生的反应有：2Fe 3+Fe=3Fe2+ Ti 3+(紫色)+Fe 3+H2O=TiO2+(无色)+Fe 2+2H+ _。【答案】 +165kJ/m
11、ol 一定温度范围内，催化剂的活性越大，维持反应速率较快(合理即给分) 0.4mol B 80% 生成的部分 CO2 及水蒸气可循环利用；该工艺中较大比例的 H2 作还原剂，可减少 CO2的排放( 只要答一点即可) 2TiO2+Fe+4H+=2Ti3+Fe2+2H2O1 =1.6molL1 ，其转化率为 1.6/2100%=8 0%；考查流程的优点，生成的部分 CO2 及水蒸气可循环利用；该工艺中较大比例的 H2 作还原剂，可减少 CO2 的排放；（3）加入铁屑至溶液出现紫色，说明溶液中 Ti元素以 Ti3 形式的存在，假如铁屑，把 TiO2 中 Ti 还原成 Ti3 ，根据信息，铁元素以 F
12、e2 形式存在，因为溶液显酸性，因此离子反应方程式为 2TiO2 +Fe+4H =2Ti3 +Fe2 +2H2O。 例 2 航天员呼吸产生的 CO2 用下列反应处理，可实现空间站中 O2 的循环利用。Sabatier 反应：CO 2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)水电解反应：2H 2O(l) 2H2(g)+O2(g)（1）将原料气按 =14 置于密闭容器中发生 Sabatier 反应，测得 H2O(g)的物质的量分数与温度的关系如图所示（虚线表示平衡曲线） 。 该反应的平衡常数 K 随温度升高而 _（填“增大”或“减小”） 。 温度过高或过低均不利于该反应的进行，原因是_。
13、200达到平衡时体系的总压强为 p，该反应平衡常数 Kp的计算式为_。 （不必化简。用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数）（2）Sabatier 反应在空间站运行时，下列措施能提高 CO2 转化效率的是_（填标号） 。A适当减压B增大催化剂的比 表面积C反应器前段加热，后段冷却D提高原料气中 CO2 所占比例E合理控制反应器中气体的流速（3）一种新的循环利用方案是用 Bosch 反应 CO2(g)+2H2(g) C(s)+2H2O(g)代替 Sabatier 反应。 已知 CO2(g)、H 2O(g)的生成焓分别为394 kJmol1 、242 kJmol1 ，Bosch 反应的
14、H _kJmol 1 。 （生成焓指一定条件下由对应单质生成 1mol 化合物时的反应热） 一定条件下 Bosch 反应必须在高温下才能启动，原因是_。 新方案的优点是_。【答案】 减小 温度过低，反应速率减小 温度过高，反应向右进行的程度小 BCE -90 反应的活化能高；氢原子利用率为 100%。例 3 环境污染影响人类生存，治理污染是化学工作者研究的重要课题。（1）可用 CO 与 H2 合成甲醇(CH 3OH)，己知 CO、CH3OH(l)、H 2 的燃烧热分别为:a kJmol-1、b kJmol-1、c kJmol -1，请写出合成 CH3OH(l)的热化学方程式： _。（2）反应：
15、FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)在容积固定的密闭容器中进行，其平衡常数 K 与温度 T的关系如图所示。该反应是_（填“吸热” 或“ 放热”）反应。一定条件下，下列能说明该反应达到平衡状态的是_a.混 合气体的密度不再变化 b.容器内压强不再变化c. v(CO2)=v(CO) d. CO 在混合气中的质量分数保持不变写出该反应的平衡常数表达式_；T 1 温度下，加入 FeO和 CO 反应 达平衡时 CO 的转化率为 _。（3）把含二氧化硫的工业烟气通入含 Cr2O72-和 Cr3+的酸性电镀废液中（Cr 2O72-被还原为 Cr3+，Cr 3+能水解） ，写出该反应的离子方程式：_ _。反应一段时间后开始出现 Cr(OH)3 沉淀，用必要的离子方程式和文字，表述产生沉淀的原因：_。【答案】 CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) H=-(a+2c-b)KJmol-1 放热 ad K=CO2/CO 33.3% 3SO2+Cr2O72-+2H+=3SO42-+2Cr3+H2O Cr3+在水溶液中存在 Cr3+3H2O Cr(OH)3+3H+、上述反应消耗了 H+,使上述平衡正向移动，产生 Cr(OH)3 沉淀
