6速率、平衡圖表類綜合題1目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)甲醇。一定條件下發(fā)生反響：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)。(1)如圖表示該反響進(jìn)行過程中能量(單位為kJ·mol-1)的變化。在體積為4 L的恒容密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，反響達(dá)平衡后，以下措施中能使c(CH3OH)增大的是。a升高溫度b充入He(g)，使體系壓強(qiáng)增大c將H2O(g)從體系中別離出來d再充入1 mol CO2和3 mol H2(2)在一密閉的容積可變的容器中，一定溫度下，參加1 mol CO2和3 mol H2，不同壓力下反響達(dá)平衡時(shí)，測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表。壓強(qiáng)(atm)1221020n(CH3OH)(mol)由表中數(shù)據(jù)可以看出：增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡向方向移動(dòng)，而從2 atm加壓到5 atm，甲醇的物質(zhì)的量增大較多的原因可能是_ _。解析此題主要考查化學(xué)平衡理論的運(yùn)用，意在考查考生的讀圖、識(shí)表及分析判斷能力。(1)a項(xiàng)，由于反響物的總能量大于生成物的總能量，正反響為放熱反響，升溫，平衡逆向移動(dòng)，c(CH3OH)減小；b項(xiàng)，充入He(g)，平衡不移動(dòng)，c(CH3OH)不變；c項(xiàng)，將H2O(g)從體系中別離出來，平衡正向移動(dòng)，c(CH3OH)增大；d項(xiàng)，再充入1 mol CO2和3 mol H2，假設(shè)容器擴(kuò)大一倍，到達(dá)平衡再壓縮，c(CH3OH)增大。(2)從表格中的數(shù)據(jù)不難看出，加壓，平衡正向移動(dòng)，從2 atm加壓到5 atm，甲醇的物質(zhì)的量增大較多的原因可能是壓強(qiáng)增大后，CH3OH和H2O的狀態(tài)由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，有利于化學(xué)平衡正向移動(dòng)，故CH3OH的產(chǎn)量有較大提高。答案(1)cd(2)正反響壓強(qiáng)增大后，CH3OH和H2O的狀態(tài)由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，有利于化學(xué)平衡正向移動(dòng)，故CH3OH的產(chǎn)量有較大提高2化工生產(chǎn)中原料轉(zhuǎn)化與利用非常重要，現(xiàn)有反響：CCl4H2CHCl3HCl，查閱資料可知沸點(diǎn)：CCl4為77 ，CHCl3為61.2 。在密閉容器中，該反響到達(dá)平衡后，測(cè)得下表數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)序號(hào)溫度初始CCl4濃度(mol·L1)初始H2濃度(mol·L1)CCl4的平衡轉(zhuǎn)化率1110a211050%3100b(1)在100 時(shí)，此反響的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為_；在110 時(shí)的平衡常數(shù)為_。(2)在實(shí)驗(yàn)2中，假設(shè)1小時(shí)后反響到達(dá)平衡，那么H2的平均反響速率為_。在此平衡體系中再參加0.5 mol CCl4和1.0 mol HCl，平衡將向_方向移動(dòng)。(3)實(shí)驗(yàn)1中，CCl4的轉(zhuǎn)化率a_50%(填“、“或“)。實(shí)驗(yàn)3中，b的值_(填字母序號(hào))。A等于50%B大于50%C小于50%D由此題所給資料無法判斷解析此題主要考查平衡常數(shù)的計(jì)算與轉(zhuǎn)化率大小的判斷，意在考查考生根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算的能力。(1)根據(jù)題給各物質(zhì)的沸點(diǎn)及反響溫度可知所有物質(zhì)均為氣態(tài)，該反響的平衡常數(shù)表達(dá)式K；由實(shí)驗(yàn)2可知，CCl4的轉(zhuǎn)化率為50%，那么平衡時(shí)c(CCl4)c(H2)c(CHCl3)c(HCl)0.5 mol·L1，那么代入平衡常數(shù)表達(dá)式可得K1。(2)到達(dá)平衡后H2的轉(zhuǎn)化濃度為0.5 mol·L1，那么H2的平均反響速率為0.5 mol/(L·h)；由于參加HCl的物質(zhì)的量大于參加的CCl4的物質(zhì)的量，使QK，那么平衡向逆反響方向移動(dòng)。(3)實(shí)驗(yàn)1中，設(shè)CCl4轉(zhuǎn)化濃度為x mol·L1，K，解得x0.48，那么CCl4的轉(zhuǎn)化率×100%60%50%；實(shí)驗(yàn)3中，由于不知道該反響是放熱反響還是吸熱反響，故無法判斷。答案(1)K1(2)0.5 mol/(L·h)逆反響(3)D3汽車尾氣中含有CO、NO2等有毒氣體，對(duì)汽車加裝尾氣凈化裝置，可使有毒氣體相互反響轉(zhuǎn)化為無毒氣體。(1)4CO(g)2NO2(g)=4CO2(g)N2(g)H1 200 kJ·mol1對(duì)于該反響，溫度不同(T2T1)、其他條件相同時(shí)，以下圖像正確的選項(xiàng)是_(填代號(hào))。(2)汽車尾氣中CO與H2O(g)在一定條件下可以發(fā)生反響：CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)H0。820 時(shí)在甲、乙、丙三個(gè)恒容密閉容器中，起始時(shí)按照下表進(jìn)行投料，到達(dá)平衡狀態(tài)，K1.0。起始物質(zhì)的量甲乙丙n(H2O)/moln(CO)/mol該反響的平衡常數(shù)表達(dá)式為_。平衡時(shí)，甲容器中CO的轉(zhuǎn)化率是_。比擬以下容器中CO的轉(zhuǎn)化率：乙_甲；丙_甲(填“、“或“)。丙容器中，通過改變溫度，使CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，那么溫度_(填“升高或“降低)，平衡常數(shù)K_(填“增大、“減小或“不變)。解析(1)4CO(g)2NO2(g)=4CO2(g)N2(g)H0，該反響是放熱反響，當(dāng)升高溫度時(shí)，正、逆反響速度都增大，甲中正反響速率在剛升溫到T2時(shí)沒有增大，故錯(cuò)誤；升高溫度，化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，CO的濃度增大，CO的體積分?jǐn)?shù)增大，故丙不正確。(2)甲容器中起始時(shí)n(CO)n(H2O)0.10 mol，根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算可得到CO的轉(zhuǎn)化率為50%。乙容器中起始時(shí)n(H2O)0.20 mol，相當(dāng)于在甲容器中增大c(H2O)，平衡正向移動(dòng)，n(CO)減少，CO的轉(zhuǎn)化率增大；丙容器中起始時(shí)n(CO2)n(H2)0.20 mol，相當(dāng)于兩個(gè)甲容器中的量，假設(shè)兩個(gè)甲容器合二為一，反響到達(dá)平衡后，縮小體積至一半變成丙容器，對(duì)體系加壓，平衡不移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率不變化。丙容器中改變溫度，CO的轉(zhuǎn)化率增大說明平衡正向移動(dòng)，正反響為放熱反響，故需降低溫度；平衡正向移動(dòng)，生成物濃度增大，反響物濃度減小，故K增大。答案(1)乙(2)K50%降低增大4鐵和鋁是兩種重要的金屬，它們的單質(zhì)及化合物有著各自的性質(zhì)。(1)在一定溫度下，氧化鐵可以與一氧化碳發(fā)生反響：Fe2O3(s)3CO(g)2Fe(s)3CO2(g)。該反響在不同溫度下的平衡常數(shù)如下表：溫度/1 0001 1501 300平衡常數(shù)請(qǐng)答復(fù)以下問題：該反響的平衡常數(shù)表達(dá)式K_，H_0(填“、“或“)。在一個(gè)容積為10 L的密閉容器中，1 000 時(shí)參加Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol，反響經(jīng)過10 min后到達(dá)平衡。求該時(shí)間范圍內(nèi)反響的平均反響速率v(CO2)_，CO的平衡轉(zhuǎn)化率為_。欲提高中CO的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是_。A減少Fe的量 B增加Fe2O3的量C移出局部CO2 D提高反響溫度E減小容器的容積 F參加適宜的催化劑(2)某些金屬氧化物粉末和Al粉在鎂條的引燃下可以發(fā)生鋁熱反響，以下反響速率(v)和溫度(T)的關(guān)系示意圖中與鋁熱反響最接近的是_。(3)寫出氫氧化鋁在水中發(fā)生酸式電離的電離方程式：_。欲使上述體系中Al3濃度增加，可參加的物質(zhì)是_。解析(1)書寫平衡常數(shù)的表達(dá)式時(shí)固體不需寫入。由表可知溫度越高，K越小，可知升高溫度平衡向逆反響方向移動(dòng)，所以正反響為放熱反響，H0。Fe2O3(s)3CO(g)2Fe(s)3CO2(g)c(始)(mol·L1) 0.1 c(轉(zhuǎn))(mol·L1) x xc(平)(mol·L1) 0.1x 0.1x由K64.0，解得x0.06，故v(CO2)0.006 mol·L1·min1。CO的轉(zhuǎn)化率為60%。該反響的正反響是放熱反響，溫度升高平衡逆向移動(dòng)，CO 平衡轉(zhuǎn)化率降低，這是一個(gè)反響前后氣體體積不變的反響，不能從壓強(qiáng)方面考慮，F(xiàn)e、Fe2O3為固體，也不影響平衡，所以應(yīng)從CO、CO2的濃度方面考慮。(2)鋁熱反響在常溫下不反響，高溫時(shí)瞬間反響。(3)欲使Al3濃度增加，根據(jù)Al(OH)3發(fā)生堿式電離的方程式：Al(OH)3Al33OH，使平衡右移，可參加酸性物質(zhì)，如HCl、H2SO4等。答案(1)CO23/CO30.006 mol·L1·min160%C(2)b(3)Al(OH)3H2OHAl(OH)4鹽酸(合理即可)5在100 時(shí)，將0.40 mol的二氧化氮?dú)怏w充入2 L真空的密閉容器中，每隔一段時(shí)間就對(duì)該容器內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析，得到數(shù)據(jù)如表所示：時(shí)間(s)020406080n(NO2)/moln1n3n4n(N2O4)/moln2(1)在上述條件下，從反響開始直至20 s時(shí)，二氧化氮的平均反響速率為_mol·L1·s1。(2)n3_n4(填“、“或“)，該反響的平衡常數(shù)為_(保存小數(shù)點(diǎn)后一位)。(3)假設(shè)在相同情況下，最初向該容器中充入的是四氧化二氮?dú)怏w，要到達(dá)上述同樣的平衡狀態(tài)，四氧化二氮的起始濃度是_mol·L1，假設(shè)在80 s時(shí)到達(dá)平衡，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出并標(biāo)明該條件下此反響中N2O4和NO2的濃度隨時(shí)間變化的曲線。(4)到達(dá)平衡后，如升高溫度，氣體顏色會(huì)變深，那么升高溫度后，反響2NO2(g)N2O4(g)的平衡常數(shù)將_(填“增大、“減小或“不變)。(5)到達(dá)平衡后，如向該密閉容器中再充入0.32 mol氦氣，并把容器體積擴(kuò)大為4 L，那么平衡將_(填“向左移動(dòng)、“向右移動(dòng)或“不移動(dòng))，其理由是_ _。解析根據(jù)反響速率的定義不難解答問題(1)。根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知6080 s反響已到達(dá)平衡，故n3n4。由方程式2NO2(g)N2O4(g)及平衡常數(shù)公式可計(jì)算出其平衡常數(shù)約為2.8 mol1·L。因溫度、體積不變，故到達(dá)等效平衡時(shí)需要N2O4的起始物質(zhì)的量為0.20 mol，即濃度為0.10 mol·L1。由于再充入0.32 mol氦氣時(shí)對(duì)平衡無影響，但容器體積擴(kuò)大為4 L時(shí)相當(dāng)于給原平衡減壓，故平衡逆向移動(dòng)。答案(1)0.002 5(2)2.8(3)0.10如圖(4)減小(5)向左移動(dòng)氦氣是稀有氣體，不參與反響；擴(kuò)大體積的瞬間，c(NO2)和c(N2O4)都降低為原來的一半，使c(N2O4)/c2(NO2)增大，并大于該溫度下的平衡常數(shù)K，平衡會(huì)向左移動(dòng)(或氦氣是惰性氣體，不參與反響，擴(kuò)大體積相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，平衡向左移動(dòng))