20202021年高考化学一轮复习讲解化学平衡计算与图像pdf

2020-2021年新高三化学一轮复习讲解《化学平衡计算与图像》【知识梳理】一、化学平衡计算1．有关计算量间关系（1）反应物：起始量－变化量＝平衡量；生成物：起始量＋变化量＝平衡量。（2）初始量可以是任意值；物质变化量之比等于化学方程式中计量数之比；平衡量一般不会等于化学计量数之比，但要受化学平衡常数Ｋ的制约。（3）若起始投料量是按化学计量数比例，则在平衡时平衡量之比也要等于计量数之比。（4）转化率α＝[(反应物转化的量)÷(反应物起始的量)]×100%]（5）平衡混合物中百分含量ω(B)=[(物质B平衡量)÷(平衡时各物质总量)]×100%]2．“三量法”的计算模式三量/mol3H2+N22NH3△n初始量ab0a+b变化量3xx2x-2x平衡量a-3xb-x2xa+b-2x（1）转化率：α(H2)＝(3x÷a)×100％，α(N2)＝(x÷b)×100％（2）平衡混合物中百分含量：ω(NH3)＝[2x÷(a+b-2x)]×100％（3）混合气体相对平均分子质量：Ｍr＝(2a+28b)/(a+b-2x)（4）平衡常数：K=（a-3x）3·（b-x）/（2x）2例题1、(1)雾霾天气严重影响人们的生活，其中氮氧化物和硫氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一，用活性炭还原法处理氮氧化物是消除氮的氧化物的常用方法之一。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)ΔH=QkJ·mol-1。在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下表，则Tl℃时，该反应的平衡常数K=。时间/min浓度/mol·L-101020304050NO1.000.580.400.400.480.48N200.210.300.300.360.36CO200.210.300.300.360.36(2)某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数的测定。将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：温度/℃1520253035平衡总压强/kPa5.78.312.017.124.0平衡气体总浓度/10-3mol·L-12.43.44.86.89.4根据表中数据，写出15℃时的分解平衡常数计算表达式及结果(结果保留三位有效数字)：。(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)的转化率为50%，则x=。二、化学平衡图像1．图像类型：(1)速率—时间图：此类图象定性揭示了v正、v逆随时间(含条件改变对速率的影响)变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征，以及平衡移动的方向等。（2）含量­时间­温度(压强)图：图象能说明平衡体系中各组分(或某一成分)在反应过程中的变化情况。C%指产物的质量分数；B%指某反应物的质量分数，此类图象要注意各物质曲线的折点(达平衡)时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及其比例符合化学方程式中的计量数关系。(3)恒压(温)图：该类图的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α)，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型有：(4)速率—温度(压强)图：（5）其他图：如图所示曲线是其他条件不变时，某反应物的最大转化率(α)与温度(T)的关系曲线，图中标出的1、2、3、4四个点，表示v(正)＞v(逆)的点是3，表示v(正)＜v(逆)的点是1，而2、4点表示v(正)＝v(逆)。2.解题方法:(1)看图像：一看轴，即纵、横坐标的意义；二看点：即起点、拐点、交点、终点；三看线，即线的走向和变化趋势；四看辅助线，即等温线、等压线、平衡线等；五看量的变化，如浓度变化、温度变化、转化率变化、物质的量的变化等。(2)依据图像信息，利用平衡移动原理，分析可逆反应的特征：吸热还是放热，气体的化学计量数增大、减小还是不变，有无固体或纯液体参加或生成等。(3)先拐先平：在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡，可能是该反应的温度高、浓度大、压强大或使用了催化剂。(4)定一议二：勒夏特列原理只适用于一个条件的改变，所以图像中有三个变量，先固定一个量，再讨论另外两个量的关系。例题2、(1)可逆反应：aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)ΔH=Q。根据下图回答：①p1p2；②a+bc+d；③T1T2；④ΔH0。(2)可逆反应：2A(g)+B(g)2C(g)ΔH=Q，平衡时C的百分含量、B的转化率与温度、压强的关系满足下图，根据图像回答：①p1p2；②ΔH0。③图中标出的1、2、3、4四个点表示v(正)v(逆)的点是。(3)某密闭容器中发生如下反应：X(g)+3Y(g)2Z(g)ΔH0。下图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系，t2、t3、t5时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。①t2、t3、t5时刻改变的条件依次是、、。②Z的百分含量最低的时间是。(4)将物质的量均为3.00mol的物质A、B混合于5L容器中，发生如下反应：3A+B2C。在反应过程中C的物质的量分数随温度变化如右图所示：①T0对应的反应速率v(正)(填“”、“”或“=”)v(逆)。②此反应的正反应为(填“吸”或“放”)热反应。(5)在一容积为2L的恒容密闭容器内加入0.4molA和0.6molB，一定条件下发生反应2A(g)+B(g)2C(g)，反应中C的物质的量浓度变化情况如下图。在第5min时，将容器的体积缩小一半后，若在第8min达到新的平衡时A的总转化率为75%，请在上图中画出第5min到新平衡时C的物质的量浓度的变化曲线。【课时练习】1．反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)△H＞0在某一时间段中反应速率与反应过程的曲线关系如图，下列说法正确的是（）A．CO的体积分数最高的一段时间为t5-t6B．t2-t3和t3-t4时间段H2的体积分数相等C．t1时刻改变的条件是降低温度D．t4-t5时间段平衡向正反应方向移动2．已知某可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间(t)时，温度(T)和压强(P)与反应物B在混合气体中的体积分数[φ(B)]的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是A．T1＜T2，P1＞P2，m+n＞p，放热反应B．T1＞T2，P1＜P2，m+n＞p，吸热反应C．T1＜T2，P1＞P2，m+n＜p，放热反应D．T1＞T2，P1＜P2，m+n＜p，吸热反应3．一定条件下向某密闭容器中加入0.3molA、0.1molC和一定量的B三种气体，图1表示各物质浓度随时间的变化，图2表示速率随时间的变化，t2、t3、t4、t5时刻各改变一种条件，且改变的条件均不同。若t4时刻改变的条件是压强，则下列说法错误的是A．若t1=15s，则前15s的平均反应速率v(C)=0.004mol·L-1·s-1B．该反应的化学方程式为3A(g)B(g)+2C(g)C．t2、t3、t5时刻改变的条件分别是升高温度、加入催化剂、增大反应物浓度D．若t1=15s，则B的起始物质的量为0.04mol4．I2在KI溶液中存在平衡：I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)，某I2、KI混合溶液中，c(I3-)与温度T的平衡曲线图如图。下列说法不正确的是A．反应I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)的△H0B．若温度为T1、T2，反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1K2C．若反应进行到状态d时，一定有υ正υ逆D．状态a与状态b相比，状态a的c(I2)小5．已知:2CH3COCH3(1)CH3COCH2COH(CH3)2(1)。取等量CH3COCH3分别在0℃和20℃下反应,测得其转化率(α)随时间(t)变化的关系曲线如图所示。下列说法正确的是A．曲线Ⅱ表示20℃时的转化反应B．升高温度能提高反应物的平衡转化率C．在a点时,曲线Ⅰ和Ⅱ表示反应的化学平衡常数相等D．化学反应速率的大小顺序为:dbc6．K2FeO4在水中不稳定，发生反应：4FeO2-4+10H2O4Fe(OH)3（胶体）+8OH-+3O2，其稳定性与温度（T）和溶液pH的关系分别如图所示。下列说法正确的是图IK2FeO4的稳定性与温度的关系图IIK2FeO4的稳定性与溶液pH的关系A．由图I可知K2FeO4的稳定性随温度的升高而升高B．由图II可知图中a＞cC．由图I可知温度：T1＞T2＞T3D．由图I可知上述反应ΔH07．在恒容密闭容器中将CO2与含少量CO的H2混合生成甲醇，反应为：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)，下图表示按22COH+COccc分别为①1:4和②1:6两种投料比时，CO2的平衡经随温度变化的曲线。设①②两种投料比时CO2投料的物质的量浓度相等。下列有关说法正确的是A．按投料比①时，CO2的平衡转化率随温度变化的曲线对应的是图中的曲线lB．图中a点对应的H2的转化率为30%C．图中b点对应的平衡常数K的值大于c点D．23COCOCHOHccc的数值，a点比c点小8．298K时，10.180molLγ-羟基丁酸水溶液发生如下反应，生成丁内酯：HOCH2CH2CH2COOH+H/Δ+H2O不同时刻测得γ-丁内酯的浓度如下表。t/min205080100120160220∞-1c/(molL)0.0240.0500.0710.0810.0900.1040.1160.132注：该条件下副反应、溶液体积变化忽略不计。下列分析正确的是A．增大γ-羟基丁酸的浓度可提高γ-丁内酯的产率B．298K时，该反应的平衡常数为2.75C．反应至120min时，γ-羟基丁酸的转化率＜50%D．80～120min的平均反应速率：v（γ-丁内酯）＞1.2×10-3mol∙L-1∙min-19．常压下羰基化法精炼镍的原理：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)。230℃时，该反应的平衡常数K＝2×10－5。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2℃，固体杂质不参与反应。第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4；第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230℃制得高纯镍。下列判断正确的是A．增加c(CO)，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大B．该反应达到平衡时，υ生成[Ni(CO)4]）＝4υ生成(CO)C．第一阶段，在30℃和50℃两者之间选择反应温度，选50℃D．第二阶段，Ni(CO)4分解率较低10．二氧化钛在一定波长光的照射下，可有效降解甲醛、苯等有机物，效果持久，且自身对人体无害。某课题组研究了溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响，结果如图所示。下列判断正确的是A．在0～20min之间，pH＝7时R的降解速率为0.07mol·L-1·min-1B．R的起始浓度不同，无法判断溶液的酸碱性对R的降解速率的影响C．二氧化钛对pH＝2的R溶液催化效率好D．在0～50min之间，R的降解百分率pH＝2大于pH＝711．在一定条件下，CO可以去除烟气中的SO2，其反应原理为2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)。以疏松多孔的γ­Al2O3作为催化剂（其他条件相同），反应相同的时间，SO2的去除率随反应温度的变化如图所示(图中虚线表示相同条件下SO2的平衡去除率随温度的变化)。下列说法正确的是A．该反应的ΔH0B．180℃，SO2去除率较高的主要原因是SO2被γ­Al2O3吸附C．500℃时，其他条件不变，采用高效的催化剂可以提高SO2去除率D．X点恒容下再通入CO、CO2各0.1mol，达到平衡前v(正)＞v(逆)12．在钨酸盐催化作用下，以马来酸酐为原料，双氧水为氧化剂可合成环氧琥珀酸。马来酸