18道化学平衡大题整理(含解析)

15．（2014·安徽理综化学卷，T28）（14分）某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞（如图1）。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。图1（1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/g①为以下实验作参照0.52.090.0②醋酸浓度的影响0.536.0③0.22.090.0（2）编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。2t时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动的方向；此时，碳粉表面发生了（填“氧化”或“还原”）反应，其电极反应式为___________________________。图2图3（3）该小组对图2中的0~1t时压强变大的原因提出如下假设。请你完成假设二：假设一：发生析氢腐蚀产生气体；假设二：；．．．．．．（4）为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。请你再设计一种方案验证假设一，写出实验步骤和结论。【答案】（14分）（1）编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/g②2.0实验步骤和结论（不要求写具体操作过程）③碳粉含量的影响（2）吸氧还原2H2O+O2+4e=4OH—（或4H++O2+4e=2H2O）（3）放热反应，温度升高（4）（本题属于开放性试题，合理答案均给分）【解析】（1）探究外界因素对化学反应速率的影响，一般采取控制变量法，即每次只能改变一个变量，所以实验②中铁的量不能发生变化，即质量为2.0g；实验③和实验①相比，只有碳粉的质量发生了变化，所以实验③室探究碳粉的质量对化学反应速率的影响；（2）因为压强的大小与气体的物质的量成正比，从所给的图像可看出，气体的量开始增加，后来逐渐减小，故1t~2t发生了吸氧腐蚀；原电池装置中，活泼金属（Fe）做负极，不活泼的C作正极，正极发生还原反应，电极反应式为2H2O+O2+4e=4OH—或4H++O2+4e=2H2O；（3）从体积的影响因素着手，温度升高，体积增大；（4）基于假设一可知，产生氢气，发生了哪些变化，具体参考答案。16．（2014·北京理综化学卷，T26）NH3经一系列反应可以得到HNO3，如下图所示。NH3NONH4NO3NO2HNO3IIIIIIIV（1）I中，NH3和O2在催化剂作用下反应，其化学方程式是_____________________。（2）II中，2NO（g）+O22NO2(g)。在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（P1、P2）下温度变化的曲线（如右图）。实验步骤和结论（不要求写具体操作过程）①药品用量和操作同编号①实验（多孔橡皮塞增加进、出导管）②通入氩气排净瓶内空气；③滴入醋酸溶液，同时测量瓶内压强变化（也可测温度变化，检验Fe2+等）。如果瓶内压强增大，假设一成立。否则假设一不成立。①比较P1、P2的大小关系：________________。②随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是________________。（3）III中，将NO2（g）转化为N2O4（l），再制备浓硝酸。①已知：2NO2（g）N2O4（g）△H12NO2（g）N2O4（l）△H2下列能量变化示意图中，正确的是（选填字母）_______________。ABC②N2O4与O2、H2O化合的化学方程式是_________________。（4）IV中，电解NO制备NH4NO3，其工作原理如右图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是_____________，说明理由：________________。【答案】（14分）（1）4NH3+5O24NO+6H2O（2）①p1p2②变小（3）①A②2N2O4+O2+2H2O=4HNO3（4）NH3根据反应8NO+7H2O4NH4NO3+2HNO3，电解产生的HNO3多【解析】（1）NH3和O2在催化剂作用下发生氧化还原反应，产物是NO和H2O，所以反应的方程式为4NH3+5O24NO+6H2O；(2)①由2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)可知该反应为气体体积减小的反应，温度相同，增大压强，平衡正向移动，NO的平衡转化率增大，根据图示和坐标含义，判断p1p2；②再看同一压强线，温度升高，NO的平衡转化率降低，平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，温度升高，平衡常数减小。(3)①降低温度，NO2(g)转变为N2O4(l)，则ΔH20，反应物能量高于生成物能量，C错误；N2O4(g)转变为N2O4(l)需要放出热量，所以NO2(g)转变为N2O4(g)比NO2(g)转变为N2O4(l)放出的热量少，B错误，所以正确的图示为A；②N2O4、O2和H2O反应生成硝酸的反应方程式为2N2O4＋O2＋2H2O===4HNO3。(4)根据工作原理装置图，可以确定阳极为NO失去电子转变为NO－3，阴极NO转变为NH＋4，根据电极反应书写电极反应式为：阳极：NO－3e－＋2H2O===NO－3＋4H＋阴极：NO＋5e－＋6H＋===NH＋4＋H2O然后根据得失电子守恒，硝酸根离子物质的量比铵根离子物质的量多，所以需要向溶液中加入的物质为NH3(即8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3)。17．（2014·福建理综化学卷，T24）(15分)铁及其化合物与生产、生活关系密切。（1）右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。①该电化腐蚀称为。②图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是(填字母)。（2）用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下：①步骤I若温度过高，将导致硝酸分解。硝酸分解的化学方程式为。②步骤II中发生反应：4Fe(NO3)2＋O2＋(2n＋4)H2O＝2Fe2O3·nH2O＋8HNO3，反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2，该反应的化学方程式为。③上述生产流程中，能体现“绿色化学”思想的是(任写一项)。（3）已知t℃时，反应FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)的平衡常数K＝0.25。①t℃时，反应达到平衡时n(CO)：n(CO2)＝。②若在1L密闭容器中加入0.02molFeO(s)，并通入xmolCO，t℃时反应达到平衡。此时FeO(s)转化率为50%，则x＝。【答案】（15分）（1）①吸氧腐蚀②B（2）①4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O②4Fe+10HNO3=4Fe(NO3)3+NH4NO3+3H2O③氮氧化物排放少（或其他合理答案）（3）①4:1②0.05【解析】（1）由图看出，在海水中，该电化腐蚀属于吸氧腐蚀，在ABCD四个区域中，生成铁锈最多是B区，能接触到氧气。（2）浓硝酸分解的化学方程式为4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O,硝酸氧化废铁皮中铁的化学方程式为4Fe+10HNO3=4Fe(NO3)3+NH4NO3+3H2O，生产过程中体现绿色思想的是整个过程中氮氧化物排放减少。根据反应FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)，平衡常数K为0.25，因为固体的浓度为1，则反应达到平衡时n(CO)：n(CO2)=4:1，若在1L密闭容器中加入0.02molFeO(s)，并通入xmolCO，t℃时反应达到平衡。此时FeO(s)转化率为率为50%，FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)起始0.02x00变化0.010.010.010.01平衡时0.01x-0.010.010.01根据平衡常数K=0.25得：.0.25.001x001，解得x=0.05。18．（2014·广东理综化学卷，T31）（16分）用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应①为主反应，反应②和③为副反应。①14CaSO4(s)+CO(g)14CaS(s)+CO2(g)∆H1=—47.3kJ∙mol-1②CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+CO2(g)+SO2(g)∆H2=+210.5kJ∙mol-1③CO(g)12C(s)+12CO2(g)∆H3=—86.2kJ∙mol-1[来^*源:中教%网~&]（1）反应2CaSO4(s)+7CO(g)CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g)的∆H＝___________（用∆H1、∆H2和∆H3表示）（2）反应①－③的平衡常数的对数lgK随反应温度T的变化曲线见图18，结合各反应的∆H，归纳lgK-T曲线变化规律：a)_______________________________；b)____________________________。（3）向盛有CaSO4的真空恒容密闭容器中充入CO，反应①于900℃达到平衡，c平衡(CO)=8.0×10-5mol∙L-1，计算CO的转化率（忽略副反应，结果保留两位有效数字）。（4）为减少副产物，获得更纯净的CO2，可在初始燃料中适量加入____________。（5）以反应①中生成的CaS为原料，在一定条件下经原子利用率100%的高温反应，可再生CaSO4，该反应的化学方程式为_______________；在一定条件下，CO2可与对二甲苯反应，在其苯环上引入一个羧基，产物的结构简式为________________。【答案】（16分）（1）∆H＝4∆H1+∆H2+2∆H3（2分）（2）a)反应②为吸热反应，温度升高K值增大，lgK也增大（2分）b)反应①③为放热反应，温度升高K值减小，lgK也减小（2分）（3）99%14CaSO4(s)+CO(g)14CaS(s)+CO2(g)初始浓度（mol/L）a0转化浓度（mol/L）a-c平衡（CO）a-c平衡（CO）平衡浓度（mol/L）c平衡（CO）a-c平衡（CO）依题意，K=2COaCOa.100COCO.cccc5580108010平衡平衡平衡平衡（）（）（）（），a=8.08×10—3mol∙L—1CO的转化率：————aCO..100%100%99%a.c31513180810molL8010molL80810molL平衡（）（5分）（4）氧气（2分）（5）CaS+2O2CaSO4（2分）（1分）【解析】（1）根据盖斯定律，①×4+②+③×2得：2CaSO4(s)+7CO(g)CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g)，所以∆H＝4∆H1+∆H2+2∆H3；（2）结合图像及反应的∆H可知，反应①③为放热反应，温度升高K值减小，lgK也减小，反应②为吸热反应，温度升高K值增大，lgK也增大。（3）由图可可知，900℃时14CaSO4(s)+CO(g)14CaS(s)+CO2(g)的lgK=2，即K=100，K=100cc2COCO，可知平衡时c(CO2)=8.0×10—3mol∙L—1，CO的转化率为.100%..3131518010molL8010molL8010molL()=99%；（5）CaS转化为CaSO4，从元素守恒角度分析，CaS与O2按照1:2反应转化为CaSO4，才能满足原子利用率100%，所以化学方程式为CaS+2O2CaSO4；CO2可与对二甲苯反应，在其苯环上引入一个羧基，因为对二甲苯的苯环上的氢原子只有1种，所以结构简式为。—CH3CH3—COOH—CH3CH3—COOH19．（2014·广东理综化学卷，T33）（17分）H2O2是一种绿色氧化还原试剂，在化学研究中应用广泛。（1）某小组拟在同浓度Fe3+的催化下，探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。限选试剂与仪器：30%H2O2、0.1mol∙L-1Fe2(SO4)3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器①写出本实验H2O2分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目：____________②设计实验方案：在不