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题型专练]角度(一)化学平衡中的图像图表和数据分析题1．(2016·新课标全国Ⅰ，27改编)CrO2－4和Cr2O2－7在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为1.0mol·L－1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O2－7)随c(H＋)的变化如图所示。根据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为________。解析由图中A点数据，可知：c(Cr2O2－7)＝0.25mol·L－1、c(H＋)＝1.0×10－7mol·L－1，则进一步可知c(CrO2－4)＝1.0mol·L－1－2×0.25mol·L－1＝0.5mol·L－1，根据平衡常数的定义可计算出该转化反应的平衡常数为1.0×1014。答案1.0×10142．(2016·全国Ⅱ，27改编)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：①C3H6(g)＋NH3(g)＋32O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g)ΔH＝－515kJ·mol－1②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g)ΔH＝－353kJ·mol－1(1)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460℃，低于460℃时，丙烯腈的产率________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是__________________________________________________________________；高于460℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________(双选，填标号)。A．催化剂活性降低B．平衡常数变大C．副反应增多D．反应活化能增大(2)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为________，理由是__________________________________________________________________，进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为________。解析(1)因为该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低，反应刚开始进行，主要向正反应方向进行，尚未达到平衡状态，460℃以前是建立平衡的过程，故低于460℃时，丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡产率；高于460℃时，丙烯腈产率降低，A项，催化剂在一定温度范围内活性较高，若温度过高，活性降低，正确；B项，平衡常数的大小不影响产率，错误；C项，根据题意，副产物有丙烯醛，副反应增多导致产率下降，正确；D项，反应活化能的大小不影响平衡，错误。(2)根据图像知，当n(氨)/n(丙烯)约为1.0时，该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低；根据化学反应C3H6(g)＋NH3(g)＋32O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g)，氨气、氧气、丙烯按1∶1.5∶1的体积比加入反应达到最佳状态，而空气中氧气约占20%，所以进料氨、空气、丙烯的理论体积约为1∶7.5∶1。答案(1)不是该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低AC(2)1.0该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低1∶7.5∶13．2015·全国卷Ⅱ，27(3)]甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH1②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH2③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3合成气组成n(H2)/n(CO＋CO2)＝2.60时，体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图所示。α(CO)值随温度升高而________(填“增大”或“减小”)，其原因是________________________________；图中的压强由大到小为________，其判断理由是________________。解析由图可知，压强一定时，CO的平衡转化率随温度的升高而减小，其原因是反应①为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，反应③为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，又使产生CO的量增大，而总结果是随温度升高，CO的转化率减小。反应①的正反应为气体总分子数减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，而反应③为气体总分子数不变的反应，产生CO的量不受压强的影响，因此增大压强时，CO的转化率提高，故压强p1、p2、p3的关系为p1p2p3。答案减小升高温度时，反应①为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应③为吸热反应，平衡向右移动，又产生CO的量增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低p3p2p1相同温度下，由于反应①为气体分数减小的反应，加压有利于提高CO的转化率；而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响。故增大压强时，有利于CO的转化率升高4．(2016·上海化学，29改编)目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原，所涉及的反应方程式为：(1)CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)已知H2的体积分数随温度的升高而增加。若温度从300℃升至400℃，重新达到平衡，判断下列表格中各物理量的变化。(选填“增大”、“减小”或“不变”)v正v逆平衡常数K转化率α(2)相同温度时，上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡，各物质的平衡浓度如下表：CO2]/mol·L－1H2]/mol·L－1CH4]/mol·L－1H2O]/mol·L－1平衡Ⅰabcd平衡Ⅱmnxya、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为__________________________________________________________________。解析(1)H2的体积分数随温度的升高而增加，这说明升高温度平衡向逆反应方向进行，即正反应是放热反应。升高温度正、逆反应速率均增大，平衡向逆反应方向进行，平衡常数减小，反应物的转化率减小。(2)相同温度时平衡常数不变，则a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为cd2ab4＝xy2mn4。答案(1)v正v逆平衡常数K转化率α增大增大减小减小(2)cd2ab4＝xy2mn45．(2014·海南卷节选)硝基苯甲酸乙酯在OH－存在下发生水解反应：O2NC6H4COOC2H5＋OH－O2NC6H4COO－＋C2H5OH两种反应物的初始浓度均为0.050mol·L－1，15℃时测得O2NC6H4COOC2H5的转化率α随时间变化的数据如表所示。回答下列问题：t/s0120180240330530600700800α/%033.041.848.858.069.070.471.071.0(1)列式计算该反应在120～180s与180～240s区间的平均反应速率________、________；比较两者大小可得出的结论是____________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)列式计算15℃时该反应的平衡常数________。解析(1)v＝0.050mol·L－1×（41.8%－33.0%）（180－120）s＝7.3×10－5mol·L－1·s－1v＝0.050mol·L－1×（48.8%－41.8%）（240－180）s＝5.8×10－5mol·L－1·s－1随着反应的进行，反应物浓度降低，反应速率减慢(2)K＝（0.050mol·L－1×71.0%）2[0.050mol·L－1×（1－71.0%）]2＝6.0或K＝（71.0%）2（1－71.0%）2＝6.0答案(1)7.3×10－5mol·L－1·s－15.8×10－5mol·L－1·s－1随着反应的进行，反应物浓度降低，反应速率减慢(2)6.0角度(二)电解质溶液中的图像图表和数据分析题1．(2016·江苏化学，14改编)H2C2O4为二元弱酸。20℃时，配制一组c(H2C2O4)＋c(HC2O－4)＋c(C2O2－4)＝0.100mol·L－1的H2C2O4和NaOH混合溶液，溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH的变化曲线如图所示。回答下列问题：(1)c(Na＋)＝0.100mol·L－1的溶液中：c(H＋)＋c(H2C2O4)________c(OH－)＋c(C2O2－4)。(填“＞”“＝”或“＜”)(2)pH＝7.0的溶液中：c(Na＋)________2c(C2O2－4)(填“＞”“＝”或“＜”)。解析(1)当c(Na＋)＝0.100mol·L－1时，此时应为NaHC2O4溶液，由电荷守恒有c(H＋)＋c(Na＋)＝c(OH－)＋2c(C2O2－4)＋c(HC2O－4)，由物料守恒有c(Na＋)＝c(C2O2－4)＋c(HC2O－4)＋c(H2C2O4)，联立得质子守恒式有：c(H＋)＋c(H2C2O4)＝c(OH－)＋c(C2O2－4)；(2)由电荷守恒有c(H＋)＋c(Na＋)＝c(OH－)＋2c(C2O2－4)＋c(HC2O－4)，pH＝7，即c(H＋)＝c(OH－)，有c(Na＋)＝2c(C2O2－4)＋c(HC2O－4)，即c(Na＋)2c(C2O2－4)。答案(1)＝(2)＞2．2015·福建，23(2)]25℃，在0.10mol·L－1H2S溶液中，通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH，溶液pH与c(S2－)关系如下图(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。(1)pH＝13时，溶液中的c(H2S)＋c(HS－)＝________mol·L－1。(2)某溶液含0.020mol·L－1Mn2＋、0.10mol·L－1H2S，当溶液pH＝________时，Mn2＋开始沉淀。已知：Ksp(MnS)＝2.8×10－13]解析(1)根据图像可知，pH＝13时，c(S2－)＝5.7×10－2mol·L－1，由于H2S溶液的浓度为0.10mol·L－1，所以根据S原子守恒有：c(S2－)＋c(H2S)＋c(HS－)＝0.1mol·L－1，所以c(H2S)＋c(HS－)＝0.1mol·L－1－5.7×10－2mol·L－1＝0.043mol·L－1。(2)由于Ksp(MnS)＝2.8×10－13，c(Mn2＋)＝0.020mol·L－1，则开始形成沉淀时需要的c(S2－)＝Ksp(MnS)/c(Mn2＋)＝(2.8×10－13÷0.020)mol·L－1＝1.4×10－11mol·L－1，根据图像中c(S2－)与溶液的pH关系可知此时溶液pH＝5。答案(1)0.043(2)53．(2013·江苏化学，20)磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素，主要以难溶于水的磷酸盐如Ca3(PO4)2等形式存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。(1)磷的重要化合物NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4可通过H3PO4与NaOH溶液反应获得，含磷各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系如图所示。①为获得尽可能纯的NaH2PO4，pH应控制在________；pH＝8时，溶液中主要含磷物种浓度大小关系为________。②Na2HPO4溶液显碱性，若向溶液中加入足量的CaCl2溶液，溶液则显酸性，其原因是____________________________________(用离子方程式表示)。解析(1)①为获得尽可能纯的NaH2PO4，pH应控制从图表中找出H2PO－4分布分数最大值的区间，即4～5.5左右。pH＝8时，溶液中主要含磷物种浓度大小关系也从图表中找出，即c(HPO2－4)＞c(H2PO－4)②Na2HPO4溶液显碱性，若向溶液中加入足量的CaCl2溶液，溶液则显酸性，其原因是有Ca3(PO4)2沉淀后，溶液中氢离子浓度增加。答案(1)①4～5.5(