2020年高考化学冲刺提分训练：化学平衡状态的标志及平衡移动方向的判断

2020年高考化学冲刺提分训练

化学平衡状态的标志及平衡移动方向的判断

1．减少二氧化碳的排放是一项重要课题。

(1)CO2经催化加氢可合成低碳烯烃：

2CO 2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g) ΔH

在0.1 MPa时，按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，如图所示为不同温度(T)下，平衡时四种气态物质的物质的量(n)的关系。

①该反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。

②曲线b表示的物质为________。

(2)甲醇和CO2可直接发生反应：

2CH 3OH(g)＋CO2(g)CH3OCOOCH3(g)＋H2O(g)。

在恒容密闭容器中发生该反应，能说明反应达到平衡状态的是________(填字母)。

A．2v正(CH3OH)＝v逆(CO2)

B．CH3OH与H2O的物质的量之比保持不变

C．容器内气体的密度不变

D．容器内压强不变

解析：(1)①根据题图知，平衡时氢气的物质的量随温度的升高而增大，平衡逆向移动，正反应为放热反应，ΔH<0。②根据题图知，平衡时氢气的物质的量随温度的升高而增大，则曲线a代表反应物

CO2，曲线b、c表示生成物，结合化学方程式中化学计量数分析，曲线b表示的物质为H2O。(2)化学反应速率之比等于化学计量数之比，故v正(CH3OH)＝2v逆(CO2)时反应达到平衡，A错误；CH3OH是反应物，H2O是生成物，二者的物质的量之比保持不变则反应达到平衡，B正确；容器内气体质量不变，恒容密闭容器体积不变，故密度始终不变，无法说明反应是否平衡，C错误；该反应前后气体体积不同，若容器内压强不变，则表明反应达到平衡，D正确。

答案：(1)①< ②H2O (2)BD

2．SO2、NO是大气污染物，NH4NO3、H2SO4等是水体污染物，有效去除这些污染物是一项重要课题。

向恒容密闭容器中充入1 mol NO和2 mol O3，发生反应：NO(g)＋O 3(g)NO2(g)＋O2(g) ΔH<0

不同温度下，反应相同时间后，体系中NO转化率随温度变化曲线如图所示。温度低于100 ℃时，NO转化率随温度升高而增大的主要原因是____________________；已知温度高时，O3分解生成活性极高的氧原子，NO转化率随温度升高而降低，可能的原因有：___________________________________________________________ _。

解析：温度低于100 ℃时，相同时间内反应未达到平衡，温度升高，化学反应速率加快，NO转化率高；100 ℃，反应达到平衡，NO转化率最大；温度高时，O3分解生成活性极高的氧原子，反应速率

快，相同时间内已达到平衡，温度升高平衡左移，发生反应NO2＋O===NO＋O2。

答案：低于100 ℃时，相同时间内反应未达到平衡，温度升高，化学反应速率加快，NO转化率高温度高时，反应速率快，相同时间内已达到平衡，温度升高平衡左移，发生反应NO2＋O===NO＋O2

3．铝的利用成为人们研究的热点。在高温条件下进行反应：2Al(l)＋AlCl 3(g)3AlCl(g)。

(1)向图1所示的等容积A、B密闭容器中加入足量的Al粉，再分别充入1 mol AlCl3(g)，在相同的高温下进行反应。图2表示A容器内的AlCl3(g)体积分数随时间的变化图，在图2中画出B容器内AlCl3(g)体积分数随时间的变化曲线。

(2)1 100 ℃时，向2 L密闭容器中通入3 mol AlCl(g)，发生反应：3AlCl(g)2Al(l)＋AlCl 3(g)。

已知该温度下AlCl(g)的平衡转化率为80%，则该反应的平衡常数K＝________。

解析：(1)由图1可知容器A是一个恒温恒容的密闭容器，容器B是一个恒温恒压的密闭容器，起始两容器投料量相同，反应2Al(l)＋AlCl 3(g)3AlCl(g)正反应是一个气体体积增大的反应，容器A压强不断增大，容器B保持压强不变，则体积不断增大，p A>p B，从A→B，相当于减压，平衡向正反应方向移动，平衡时容器B中AlCl3(g)体积分数减小，且反应速率较慢，到达平衡所用时间较长。

则B 容器内AlCl 3(g)体积分数随时间的变化曲线如答案图所示。

(2)1 100 ℃时，反应： 3AlCl(g)

2Al(l)＋AlCl 3(g)。

初始浓度/(mol ·L －1) 1.5 0 变化浓度/(mol ·L －1) 1.5×80%＝1.2 0.4 平衡浓度/(mol ·L －1) 0.3 0.4 则该反应的平衡常数K ＝0.40.33＝400

27

。

答案：(1) (2)40027

4．(2019·江苏高考)CO 2的资源化利用能有效减少CO 2排放，充分利用碳资源。

(1)CaO 可在较高温度下捕集CO 2，在更高温度下将捕集的CO 2释放利用。CaC 2O 4·H 2O 热分解可制备CaO ，CaC 2O 4·H 2O 加热升温过程中固体的质量变化如图1所示。

①写出400～600 ℃范围内分解反应的化学方程式：____________________________。

②与CaCO 3热分解制备的CaO 相比，CaC 2O 4·H 2O 热分解制备的CaO 具有更好的CO 2捕集性能，其原因是____________________________ __________________________________________________________。

(2)电解法转化CO 2可实现CO 2资源化利用。电解CO 2制HCOOH 的原理示意图如图2所示。

①写出阴极CO 2还原为HCOO

－

的电极反应式：

_________________________________________________________。

②电解一段时间后，阳极区的KHCO 3溶液浓度降低，其原因是_____________________________________________________________________________________________________________________。

(3)CO 2催化加氢合成二甲醚是一种CO 2转化方法，其过程中主要发生下列反应：

反应Ⅰ：CO 2(g)＋H 2(g)===CO(g)＋H 2O(g) ΔH ＝41.2 kJ ·mol －1

反应 Ⅱ：2CO 2(g)＋6H 2(g)===CH 3OCH 3(g)＋3H 2O(g)ΔH ＝－122.5 kJ ·mol －1

在恒压、CO 2和H 2的起始量一定的条件下，CO 2平衡转化率和平衡时CH 3OCH 3的选择性随温度的变化如图3所示。

其中：CH 3OCH 3的选择性＝2×CH 3OCH 3的物质的量

反应的CO 2的物质的量×100%

①温度高于300 ℃，CO 2平衡转化率随温度升高而上升的原因是__________________________________________________________。

②220 ℃时，在催化剂作用下CO 2与H 2反应一段时间后，测得CH 3OCH 3的选择性为48%(图3中A 点)。不改变反应时间和温度，一定