2020届高考化学二轮复习专题十九化学平衡及其计算含解

专题十九化学平衡及其计算
1、一定温度下,在2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图
所示:下列描述正确的是( )
A.反应的化学方程式为: X(g)+Y(g)Z(g)
B.反应开始到10s,X的物质的量浓度减少了0.79mol/L
C.反应开始到10s时,Y的转化率为79.0%
D.反应开始到10s,用Z表示的反应速率为0.158mol/(L·s)
2、(NH4)2S03氧化是氨法脱硫的重要过程。

某小组在其他条件不变时，分别研究了一段时间
内温度和(NH4)2S03，初始浓度对空气氧化(NH4)2S03速率的影响，结果如下图。

下列说法不正确的是( )
A. 60℃之前，氧化速率增大与温度升高化学反应速率加快有关
B. 60℃之后，氧化速率降低可能与02的溶解度下降及(NH4)2SO3受热易分解有关
SO 水解程度增大有关
C. (NH4)2SO3初始浓度增大到一定程度，氧化速率变化不大，与2
3
D. (NH4)2SO3初始浓度增大到一定程度，氧化速率变化不大，可能与02的溶解速率有关
3、将1mol M和2mol N置于体积为2L的恒容密闭容器中，发生反应：M(s)+2N(g)P(g)+Q(g) △H 。

反应过程中测得P的体积分数在不同温度下随时间的变化如图所示。

下列说法正确的
是( )
A．若X、Y两点的平衡常数分别为K1、K2，则K1>K2
B．温度为T1时，N的平衡转化率为80%，平衡常数K =40
C．无论温度为T1还是T2，当容器中气体密度和压强不变时，反应达平衡状态
D．降低温度、增大压强、及时分离出产物均有利于提高反应物的平衡转化率
4、温度为一定温度下，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl5,反应PCl5(g)ƒPCl3(g)+ Cl2(g)经过一段时间后达到平衡。

反应过程中测定的部分数据见下表。

下列说法正确的是( )
t/s 0 50 150 250 350
n(PCl3)/mol 0 0.16 0.19 0.20 0.20
A.反应在前50s的平均速率v(PCl3) = 0.0032mol·L-1·s-1
B.保持其他条件不变，升高温度,平衡时c(PCl3) = 0.11mol·L-1,则反应的ΔH<0
C.相同温度下,起始时向容器中充入1.0mol PCl5、0.20mol PCl3和0.20mol Cl2,反应达到平衡前v(正)> v(逆)
D.相同温度下，起始时向容器中充入2.0mol PCl3和2.0mol Cl2,达到平衡时,PCl3的转化率小于80%
5、T℃时,发生可逆反应A(g)+2B(g)2C(g)+D(g) ΔH<0。

现将1mol A和2mol B加入甲容器中,将4mol C和2mol D加入乙容器中。

起始时,两容器中的压强相等,t1时两容器内均达到平衡状态(如图所示,隔板K固定不动)。

下列说法正确的是( )
A.向甲中再加入1mol A和2mol B,达到新的平衡后,甲中C的浓度与乙中C的浓度相等
B.t1时,甲、乙两容器中的压强仍相等
C.移动活塞P,使乙的容积和甲的相等,达到新的平衡后,乙中C的体积分数是甲中C的体积分数的2倍
D.分别向甲、乙中加入等量的氦气,甲中反应速率和乙中的反应速率均不变
6、往三个不同容积的恒容密闭容器中分别充入1mol CO与2mol H2,发生反应
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH,在不同的反应条件下,测得平衡时CO的转化率和体系压强如下表。

下列说法不正确的是( )
温度(℃)
容器体积
(mL) CO转化率(%)
平衡压强
(Pa)
①200 V150 p1
②200 V270 p2
③350 V350 p3
A.起始时反应速率:②>①
B.平衡时体系压强:p1<p2
C.若容器体积V1>V3,则ΔH<0
D.若实验②中再通入1mol CO,则CO的转化率大于70%
7、臭氧是理想的烟气脱硝试剂,其脱硝反应为2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g) ΔH< 0。

若上述反应在恒容密闭容器中进行,则下列对该反应相关图像的判断正确的是( )
A.甲图中t0时刻改变的反应条件为增大压强
B.乙图中温度T2>T1,纵坐标可代表NO2的百分含量
C.丙图为升高温度时的速率变化曲线
D.丁图中a、b、c三点中b点对应的平衡常数K最小
8、温度为T1时，在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应: 2NO22NO+O2(正反
应吸热)。

实验测得:222=(NO )=(NO )v v k c 正正消耗，222=(NO)=2(O )=(NO)(O )v v v k c c ⋅逆消耗消耗逆，k 正、k 逆为速率常数，受温度影响。

下列说法正确的是( ) 容器编号
物质的起始浓度(mol·L -1
)
物质的平衡浓度(mol·L -1
)
2(NO )c
(NO)c
2(O )c 2(O )c
I 06 0 0 0.2 II 0.3 0.5 0.2 Ⅲ
0.5
0.35
A. 达平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为 4:5
B. 达平衡时，容器Ⅱ中
22(O )
(NO )
c c 比容器Ⅰ中的大
C. 达平衡时，容器Ⅲ中NO 的体积分数大于50%
D. 当温度改变为T 2时，若k 正=k 逆，则T 2>T 1
9、在容积为2.0L 的密闭容器内,物质D 在T ℃时发生反应,反应物和生成物的物质的量随时间t 的变化关系如图所示,下列叙述不正确的是( )
A.从反应开始到第一次达到平衡时,物质A 的平均反应速率为0.0667mol/(L·min)
B.该反应的化学方程式为2D(s)
2A(g)+B(g),该反应的平衡常数表达式为K =c 2
(A)·c(B)
C.已知反应的ΔΗ>0,则第5分钟时图像呈现上述变化的原因可能是升高体系的温度
D.若在第7分钟时增加D 的物质的量,则表示A 的物质的最变化的是a 曲线 10、合理利用和转化NO 2、SO 2、CO 、NO 等污染性气体是环保领域的電要课题。

(1)用CH 4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物污染。

已知：
①CH 4(g) + 4NO 2(g)=4NO(g)+CO 2(g)+2H 2O(g) H ∆=-574. 0 kJ/mol ②CH 4(g) + 4NO(g)=2N 2(g) + CO 2(g) + 2H 2O(g) H ∆ = -1160.0 kJ/mol
③H 2O(g)=H 2O(l) H ∆=-44.0 kJ/mol
CH 4(g)与NO 2(g)反应生成N2(g)、CO 2(g)和H 2O(l)的热化学方程式是
(2)已知2NO(g)+O 2(g) 2NO 2(g)的反应历程分两步:
①2NO( g)
N 2O 2 (g)(快）v 1正=k 1正，2(NO)c ，
v 1逆=k 1逆•22(N O )c ② N 2O 2(g) +O 2(g)
2NO 2(慢) v 2正=k 2正•22(N O )c ，v 2逆=k 2逆•2(NO)c
一定温度下，反应2NO(g)+O 2(g) 2NO 2(g)达到平衡状态，该反应的平衡常数的表达
式K =
(用k 1正、k 1正、k 1逆、k 1逆表示)，反应①的活化能E 1与反应②的活化能E 2
的大小关系为E 1
E 2(填“>”“<”或“=”)
(3)用活性炭还原法处理氮氧化物的有关拉应为：C(S ) + 2NO(g)
N 2(g)+CO 2(g)。

向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,恒温（T C ︒)时.各物质的浓度随时间的变化如下表：
NO N 2
CO 2
0 0. 100 0 0 10 0.058 0.021 0.021 20 0.040 0.030 0.030 30 0.040 0.030 0.030 40 0.032 0.034 0.017 50
0.032
0.034
0.017
①T C ︒时，该反应的平衡常数为
（保留两位有效数字）
②在31 min 时，若只改变某一条件使平衡发生移动，40 min 、50 min 时各物质的浓度如上表所示，则改变的条件是。

③在51 min 时，保持温度和容器体积不变再充人NO 和N 2，使二者的浓度均增加至原来的两倍，则化学平衡
(填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”）。

(4)反应N 2O 4(g)
2NO 2(g) H ∆>0,在一定条件下N 2O 4与NO 2的消耗速率与各自的分压(分
压 =总压×物质的量分数）有如下关系22(N O )v =k 1•24(N O )p ，22(N O )v =k 2•22(N O)p 其中是k 1、k 2与温度有关的常数，相应的速率与 N 2O 4或NO 2的分压关系如图所
示。

在T C
时，图中M、N点能表示该反应达到平衡状态，理由是。

改变温度，v(NO2)会由M点变为A、B或C，v(N2O4)会由N点变为D、E或F，当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为（填字母）。

11、以氧化铝为原料，通过碳热还原法可合成氮化铝（AlN）；通过电解法可制取铝。

电解
铝时阳极产生的CO2，可通过二氧化碳甲醇化再利用。

请回答：
1.已知：2Al2O3（s）＝4Al（g）+3O2（g）△H1＝+3 351kJ•mol﹣1
2C（s）+O2（g）＝2CO（g）△H2＝﹣221kJ•mol﹣1
2Al（g）+N2（g）＝2AlN（s）△H3＝﹣318kJ•mol﹣1
则碳热还原Al2O3合成氮化铝的总热化学方程式为。

2.在常压，Ru/TiO2催化下，CO2和H2混合气体（体积比1：4，总物质的量a mol）进行反应，测得CO2的转化率、CH4和CO的选择性随温度的变化情况分别如图1和图2所示（选择性：转化的CO2中生成CH4和CO的百分比）。

反应Ⅰ：CO2（g）+4H2（g）⇌CH4（g）+2H2O（g）△H1
反应Ⅱ：CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）△H2
①下列说法不正确的是（填序号）。

A．△H1小于零
B．温度可影响产物的选择性
C．CO2的平衡转化率随温度升高先增大后减少
D．其他条件不变将CO2和H2的初始体积比改变为1：3，可提高CO2的平衡转化率
②350℃时，反应Ⅰ在t1时刻达到平衡，平衡时容器的体积为VL．则该温度下反应Ⅰ的
平衡常数为
_______ （用a、V表示）。

③350℃时，CH4的物质的量随时间的变化曲线如图所示。

画出400℃时，0～t1时间段内，
CH4的物质的量随时间的变化曲线。

3.CO2和H2在一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g），平衡常数K
．在容积为2L的密闭容器中，充入2 mol CO2和6 mol H2，恒温恒容时达到平衡。

相＝4
27
同条件下，在另一个2 L的密闭容器中充入a mol CO2、b mol H2、c mol CH3OH、d mol H2O （g），要使两容器达到相同的平衡状态，且起始时反应逆向进行，则d的取值范围为。

4.研究表明，CO2可以在硫酸溶液中用情性电极电解生成甲醇，则生成甲醇的电极反应式为。

12、C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的不利影响。

(1)在催化剂存在的条件下，用H2将NO还原为N2。

已知：
则氢气和一氧化氮反应生成氮气和水蒸气的热化学方程式是_________________。

(2)在500℃下合成甲醇的反应原理为：
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)在1L的密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，压强为p0，测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

(可逆反应的平衡常数可以用平
衡浓度计算，也可以用平衡分压K p代替平衡浓度，计算分压＝总压×物质的量分数)
①反应进行到4min时，v(正)______v(逆) (填“>”“<”或“＝”)。

0～4min，H2的平均反应速率v(H2)＝__________mol ·L－1·min－1。

②CO2平衡时的体积分数为________，该温度下K p为____________(用含有p0的式子表示)。

③下列能说明该反应已达到平衡状态的是_________。

A.v正(CH3OH)＝3v逆(H2)
B.CO2、H2、CH3OH和H2O浓度之比为1:3:1:1
C.恒温恒压下，气体的体积不再变化
D.恒温恒容下，气体的密度不再变化
④500℃、在2个容积都是2L的密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：
容器容器甲容器乙
反应物起始投入量1mol CO2，3mol H20.5mol CO2，1mol H2
1mol CH3OH，1mol H2O
CH3OH的平衡浓度/mol ·L－1C1C2
则乙容器中反应起始向__________方向进行；c1_______c2。

(填“>”“<”或“＝”) (3)甲醇作为一种燃料还可用于燃料电池。

在温度为650℃的熔融盐燃料电池中用甲醇、空气与CO2的混合气体作反应物，镍作电极，用Li2CO3和Na2CO3混合物作电解质。

该电池的负极反应式为__________________。

答案以及解析
1答案及解析：
答案：C
解析：由图象可以看出,反应中X 、Y 的物质的量减小,Z 的物质的量增多,则X 、Y 为反应物,Z 为生成物,且Δn(Y):Δn(X):Δn(Z)=0.79mol:0.79mol:1.58mol=1:1:2,则反应的化学方程式为:X+Y
2Z,
A 、由以上分析可知反应的化学方程式为:X+Y
2Z,故错误;
B 、由图象可知反应开始到10s,X 的物质的量浓度减少了0.79mol
0.395mol/L 2L
=,故错误; C 、反应开始到10s 时,Y 的转化率为
0.79mol
100%79.0%1.00mol
⨯=,故正确;
D 、反应开始到10s,用Z 表示的反应速率为
()1.58mol
0.079mol /L s 2L 10s
=⋅,故错误。

2答案及解析： 答案：C
解析：A. 60 C ︒之前，随苕温度升高，化学反应速 率加快，鉍化速率增大，故A 正确；B. 60 C ︒之后，随着温度升髙，氧气的溶解度降低，氧化速率降低， (NH 4)2SO 3受热易分解，反应物减少，氧化速率降 低，故B 正确；C. (NH 4)2SO 3初始浓度增大到一定程 度，氧化速率变化不大，可能与氧化剂O 2的溶解速率 有关.盐类水解程
度微弱，且盐浓度越大，水解程度越 小，与23SO -水解程度无关，故C 错误,D. (NH 4)2SO 3
氧化是亚硫酸铵被氧气氧化，当（NH 4)2SO 3初始浓度增大到一定程度，氧化速率变化不大，可能与O 2的 溶解速率有关，故D 正确。

3答案及解析： 答案：A 解析：
4答案及解析： 答案：C 解析：
5答案及解析： 答案：B 解析：
6答案及解析： 答案：D 解析：
7答案及解析： 答案：D 解析：
8答案及解析： 答案：D 解析：
9答案及解析： 答案：D 解析：根据c v t ∆=
∆计算得物质A 的平均反位速率为()()0.4
/0.0667/23
mol L min mol L min ⋅≈⋅⨯,故A 正确;根椐图像可知第一次达到平衡时A 的物质的量增加了0.4mol,B 的物质的量增加了0.2mol,所以A 、B 为生成物,D 的物质的量减少了0.4mol,所以D 为反应物,D 、A 、B 物质的量的变化量之比为0.4:0.4:0.2=2:2:1,反应方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质物质的量的变化量之比,化学方程式为2D(s)
2A(g)+B(g),该反应的平衡常数表达式为
K=c 2
(A)•c(B),故B 正确;第5分钟时A 、B 的物质的量在原来的基础上增加,而D 的物质的量在原来的基础上减小,说明平衡正向移动,因为反应的ΔΗ>0,所以此时改变的条件可能是升高温度,故C 正确;因为D 是固体,其量的改变不影响化学平衡移动,所以A 的物质的量不变,故D 错误。

10答案及解析：
答案：（1）CH 4(g)+2NO 2(g)=N 2(g)+CO 2(g)+2H 2O(l) H ∆=-955.5kJ/mol （2）
1212k k k k g g 正正
逆逆
；<
（3）①0.56②减小CO 2浓度（其他合理也可）③正向移动 （4）M 点v (NO 2)是N 点v (N 2O 4 )的2倍，根据化学方程式N 2O 4(g)
2NO 2(g)可以
判断出该反应的正反应速率等于逆反应速率（其他合理答案也可）；B 、F 解析：
解析：(1)① CH 4 (g) + 4NO 2(g)= 4NO (g) + CO 2(g) + 2H 2O(g) H ∆=-574.0 kJ./mol ②CH 4(g) + 4NO(g)=2N 2(g)+CO 2(g) +2H 2O (g) H ∆=-1160. 0 kJ/mol
③H 2O(g) = H 2O(1) H ∆= -44.0 kJ/mol
根据盖斯定律计算（①+②+③×4) ×12得到 C H 4(g )与NO 2(g)反应生成C H 4(g )、C O 2(g)与H 2O 2
(1)热化学方程式：CH 4(g) + 2NO 2(g)=N 2(g) + CO 2 (g)+ 2H 2O(l) H ∆=- 955. 0 kJ/mol ；
(2)v 1正=k 1正 • c 2(NO)，v 1逆=k 1逆 • c (N 2O 2 )，v 2正=k 2正• c (N 2O 2 ) • c (O 2 )，v 2逆=k 2逆•c 2(NO)，可知211(NO)v c k =正正，1221(N O )v c k =逆逆，22222(N O )(NO )v c c k =g 正正，2222(NO )v c k =逆逆因而111k k K k k =g g 正2正逆逆
① 2NO(g)
N 2O 2 (g)(快）；②N 2O 2 (g)+O 2(g) 2NO ； (g)(慢），反应①的速率大于反应②，可知活化能E 1<E 2;
(3)①平衡状态物质的平衡浓度为， c (NO)=0.04 mol/L; c (N 2 ) = 0.03 mol/L ； c (CO 2 )=0.03m o l /L 2222
(N )(CO )0.030.030.56(NO)0.04c c K c ⨯===;②31 min 时改变某一条件，反应重新达到平衡, 根据平衡常数计算得到c (NO)=0.032 mol/L;c (N 2) = 0.034 mol/L;c(CO 2)=0.017mol/L ；2222
(N )(CO )0.0340.0170.56(NO)0.032c c K c ⨯===,化学平衡常数随溫度变化，乎衡常数不变说 明改变的条件一定不是温度；根据数据分析，氮气农 度增大，二氧化碳和一氧化氮浓度减小，反应前后气 体体积不变，所以可能是减小二氡化碳浓度；③在51 min 时保持溫度和容器体积不变再充入NO 和N 2，使 二者的浓度均增加至原来的两倍，则此时
22c 2
(N )(CO )0.03420.017=0.280.56(NO)(0.0322)c c Q K c ⨯⨯==<=⨯，则化学平衡正向移动； （4）当 2v (N 2O 4) = v (NO 2)时,证明 v (正）=v (逆），反 应达到平衡状态，图中只有M 点的NO 2的消耗速率 是N 点的消耗速率的2倍，所以表示达到化学 平衡状态的点是M 、N ；
反应N 2O 4(g)正反应为吸热反应，升温平衡向正反方向移动，N O 2浓度增大，平衡分压增加, N 2O 4浓度减小，平衡分压减小，当升高到某一溫度时，反应重新达到平衡，所以相应的点分别为B 、F 。

11答案及解析：
答案：1. 3C（s）+Al2O3（s）+N2（g）＝2AlN（s）+3CO（g）△H＝△H1×1
2
+△H2×
3
2
+
△H3＝+1026kJ•mol﹣1
2. CD
2
2 625V a
3. 1＜d＜2
4. CO2+6H++6e﹣═CH3OH+H2O
解析：1. 已知：①2Al2O3（s）＝4Al（g）+3O2（g）△H1＝3 351 kJ•mol﹣1，
②2C（s）+O2（g）＝2CO（g）△H2＝﹣221 kJ•mol﹣1，
③2Al（g）+N2（g）＝2AlN（s）△H3＝﹣318 kJ•mol﹣1，
根据盖斯定律①×+②×+③即得到碳热还原Al2O3合成AlN的总热化学方程式是3C （s）+Al2O3（s）+N2（g）＝2AlN（s）+3CO（g）△H＝△H1×+△H2×+△H3＝+1026 kJ •mol﹣1，
故答案为：3C（s）+Al2O3（s）+N2（g）＝2AlN（s）+3CO（g）△H＝△H1×+△H2×+△H3＝+1026 kJ•mol﹣1；
2.①A．图1中，二氧化碳转化率先增大是反应正向进行，到一定温度达到平衡状态，升
温平衡逆向移动，二氧化碳的转化率随温度升高而减小，说明正反应为放热反应，△H4＜0，故A正确；
B．图2分析可知，图中曲线变化趋势随温度升高到400℃以上，CH4和CO选择性受温度影响，甲烷减少，一氧化碳增多，温度可影响产物的选择性，故B正确；
C．二氧化碳转化率先增大是反应正向进行未达到平衡状态，达到平衡状态后随温度升高二氧化碳转化率减小，选故C错误；
D．CO2和H2混和气体（体积比1：4，总物质的量a mol）进行反应，将CO2和H2的初始体积比改变为1：3，二氧化碳的转化率减小，故D错误；
故答案为：CD；
②在常压、Ru/TiO2催化下，CO2和H2混和气体（体积比1：4，总物质的量a mol）进行
反应，350℃时，反应Ⅰ在t1时刻达到平衡，平衡时容器体积为VL，二氧化碳的转化率为80%，
CO2（g）+4H2（g）⇌CH4（g）+2H2O（g）
起始（mol） 0.2a 0.8a 0 0
变化（mol） 0.16a 0.64a 0.16a 0.32a
平衡（mol） 0.04a 0.16a 0.16a 0.32a
反应Ⅰ的平衡常数K＝＝，
故答案为：；
③反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，二氧化碳的转化率减小，由图分析可知，接近72.5%，甲烷的物质的量减小，小于350℃时甲烷的物质的量，达到平衡所需要时间缩短，
CO2（g）+4H2（g）⇌CH4（g）+2H2O（g）
起始量（mol） 0.2a 0.8a 0 0
变化量（mol） 0.145a 0.58a 0.145a 0.29a
平衡量（mol） 0.055a 0.22a 0.145a 0.29a
达到平衡状态甲烷0.145amol，升高温度加快反应速率，达到平衡所需要时间缩短，据此画出图象为：
，
故答案为：；
3.CO2和H2在一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g），平衡常数
，在容积为2L的密闭容器中，充入2 mol CO2和6 mol H2，恒温恒容时达到平衡，K＝4
27
设平衡时转化的CO2的物质的量为x，
CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g），
初始（mol）2 6 0 0
转化（mol）x 3x x x
平衡（mol）2﹣x 6﹣3x x x
则平衡常数K＝＝4
，解得：x＝1，即平衡时H2O（g）的物质的量为
27
1mol；
相同条件下，在另一个2L的密闭容器中充入a mol CO2、b mol H2、c mol CH3OH、d mol H2O（g），要使两容器达到相同的平衡状态，且起始时反应逆向进行，说明两个平衡互为等效平衡，则必须满足：a：b＝1：3，a+d＝2，c＝d，当反应物只有甲醇和水时，d 的物质的量最大，最大为2mol；
平衡时水的物质的量为1mol，若要使平衡向逆向移动，则d＞1mol，所以d的范围为：1＜d＜2，
故答案为：1＜d＜2；
4.CO2可以在酸性水溶液中电解生成甲醇，结合电荷守恒和原子守恒配平生成甲醇的电极反应式为：CO2+6H++6e﹣═CH3OH+H2O，
故答案为：CO2+6H++6e﹣═CH3OH+H2O。

12答案及解析：
答案：(1)2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=－734.7kJ·mol-1
(2)①>; 0.375
②10% ;256/(320
p ) 或2085.3P ③C
④逆反应; <
(3)CH 3OH －6e －
+323CO =4CO 2↑+2H 2O 解析：。