2019高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 微專題4 陌生平衡圖像的理解與分析專題集訓(xùn).doc

微專題4陌生平衡圖像的理解與分析專題集訓(xùn)1.二氧化碳的捕集、利用與封存是我國(guó)能源領(lǐng)域的一個(gè)重要戰(zhàn)略方向,發(fā)展成一項(xiàng)重要的新興產(chǎn)業(yè)。二氧化碳催化加氫合成低碳烯烴,起始時(shí)以 0.1 MPa,n(H2)n(CO2)=31的投料比充入反應(yīng)器中,發(fā)生反應(yīng):2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)H。(1)溫度對(duì)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和催化效率的影響如圖1所示。圖中M點(diǎn)時(shí),乙烯的體積分?jǐn)?shù)為(保留兩位有效數(shù)字);為提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率,除改變溫度外,還可采取的措施有 (任寫兩條)。(2)不同溫度下平衡時(shí)的四種氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量如圖2所示:b曲線代表的物質(zhì)是;T1溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率為,相對(duì)于起始狀態(tài),平衡時(shí)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量增大的百分率為(保留三位有效數(shù)字)。解析:(1)設(shè)H2的物質(zhì)的量為3n mol,則CO2的物質(zhì)的量為n mol,由圖知,M點(diǎn)時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為50%,則有:6H2(g)+2CO2(g)C2H4(g)+4H2O(g)n(起始)/mol 3n n 0 0n(變化)/mol 1.5n 0.5n 0.25n nn(M點(diǎn))/mol 1.5n 0.5n 0.25n n乙烯的體積分?jǐn)?shù)為0.25n1.5n+0.5n+0.25n+n100%=7.7%;提高CO2平衡轉(zhuǎn)化率的措施還有:增大壓強(qiáng)、增大n(H2)n(CO2)的值、將產(chǎn)物乙烯氣體分離出來(lái)等。(2)由圖1可知,升高溫度,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),圖2表示的是不同溫度下平衡時(shí)的四種氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量隨溫度的升高而變化的情況,b曲線隨溫度的升高物質(zhì)的量減小,則為生成物,且變化趨勢(shì)大,應(yīng)該是化學(xué)計(jì)量數(shù)大的H2O(g),即b曲線代表的物質(zhì)是H2O(g);起始時(shí)以H2和CO2投料,T1時(shí)n(H2)=6 mol,n(H2O)=4 mol,生成4 mol H2O,需反應(yīng)6 mol H2,則開始投料時(shí)n(H2)=6 mol+6 mol=12 mol,轉(zhuǎn)化率為6mol12mol100%=50%。6H2(g)+2CO2(g)C2H4(g)+4H2O(g)n(起始)/mol12 4 0 0n(變化)/mol 6 2 1 4n(T1點(diǎn))/mol 6 2 1 4平衡時(shí)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量與氣體的物質(zhì)的量成反比,則增大的百分率為26+442+281+18413-212+44416212+44416100%=23.1%。答案:(1)7.7%(或0.077)增大壓強(qiáng)或提高H2和CO2的物質(zhì)的量的比值,或?qū)a(chǎn)物乙烯氣體分離出來(lái)等(任選兩條)(2)H2O(g)50%23.1%2.在容積可變的密閉容器中投入1 mol CO和2 mol H2,在不同條件下發(fā)生反應(yīng):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得平衡時(shí)CH3OH的物質(zhì)的量隨溫度、壓強(qiáng)變化如圖1所示。(1)M點(diǎn)時(shí),H2的轉(zhuǎn)化率為 ;壓強(qiáng):p1 (填“>”“<”或“=”)p2。(2)反應(yīng)速率:N點(diǎn)v正(CO)(填“>”“<”或“=”)M點(diǎn)v逆(CO)。(3)若壓強(qiáng)為p1、在1 L恒容密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng)(起始投料不變),在不同溫度下上述反應(yīng)的平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)(lg K)如圖2所示。則溫度為506 K時(shí),平衡常數(shù)K=(保留三位小數(shù)),B、C、D、E四點(diǎn)中能正確表示該反應(yīng)的lg K與T的關(guān)系的點(diǎn)為。(4)在2 L恒容密閉容器中充入a(a>0)mol H2、2 mol CO 和7.4 mol CH3OH(g),在506 K下進(jìn)行上述反應(yīng)。為了使該反應(yīng)逆向進(jìn)行,a的范圍為。解析:(1)M點(diǎn)時(shí),生成的CH3OH為0.25 mol,消耗H2的物質(zhì)的量為0.25 mol2=0.50 mol,則H2的轉(zhuǎn)化率 (H2)=0.50mol2mol100%=25%。此反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。由題圖1知,在相同溫度下,p2到p1,CH3OH的物質(zhì)的量增大,說(shuō)明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),即p1>p2。(2)M、N點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度相同,但M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)較大,反應(yīng)速率較大。(3)506 K時(shí), CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)起始(molL-1) 1 2 0轉(zhuǎn)化(molL-1) 0.25 0.50 0.25平衡(molL-1) 0.75 1.50 0.25K=c(CH3OH)c(CO)c2(H2)=0.250.751.5020.148。K越大,lg K越大,該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡常數(shù)K減小,所以,B、E點(diǎn)符合題意。(4)溫度不變,平衡常數(shù)不變,K=0.148。為了使反應(yīng)逆向進(jìn)行,必須使Qc>K,即3.71(a2)2>0.148,解得a<10,又因?yàn)镠2的物質(zhì)的量必須大于0,所以a的范圍為 0<a<10。答案:(1)25%>(2)<(3)0.148BE(4)0<a<103.(2018山東日照模擬)SO2和氮氧化物的轉(zhuǎn)化和綜合利用既有利于節(jié)約資源,又有利于保護(hù)環(huán)境。(1)SO2經(jīng)過(guò)凈化后與空氣混合進(jìn)行催化氧化可制取硫酸,其中SO2發(fā)生催化氧化的反應(yīng)為2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。若在T1 、0.1 MPa條件下,向一密閉容器通入SO2和O2其中n(SO2)n(O2)=21,測(cè)得容器內(nèi)總壓強(qiáng)與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系如圖所示。圖中A點(diǎn)時(shí),SO2的轉(zhuǎn)化率為。在其他條件不變的情況下,測(cè)得T2 時(shí)壓強(qiáng)的變化曲線如圖所示,則C點(diǎn)的正反應(yīng)速率vC(正)與A點(diǎn)的逆反應(yīng)速率vA(逆)的大小關(guān)系為vC(正)(填“>”“<”或“=”)vA(逆)。圖中B點(diǎn)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。(2)利用脫氮菌可凈化低濃度NO廢氣。當(dāng)廢氣在塔內(nèi)停留時(shí)間均為90 s的情況下,測(cè)得不同條件下NO的脫氮率如圖、所示。由圖知,當(dāng)廢氣中的NO含量增加時(shí),宜選用法提高脫氮效率。圖中,循環(huán)吸收液中加入Fe2+、Mn2+提高了脫氮的效率,其可能原因?yàn)?。(3)研究表明:NaClO2/H2O2酸性復(fù)合吸收劑可同時(shí)有效脫硫、脫硝。圖所示為復(fù)合吸收劑組成一定時(shí),溫度對(duì)脫硫脫硝的影響。寫出廢氣中的SO2與NaClO2反應(yīng)的離子方程式: 。溫度高于60 后,NO去除率隨溫度升高而下降的原因?yàn)?。解析:(1)依據(jù)三段式法計(jì)算,設(shè)消耗O2的物質(zhì)的量為x mol2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)起始量(mol) 2a a 0變化量(mol) 2x x 2x平衡量(mol) 2a-2x a-x 2x圖中A點(diǎn)時(shí),氣體壓強(qiáng)為0.085 MPa,則2a-2x+a-x+2x2a+a=0.0850.10,x=0.45a,SO2的轉(zhuǎn)化率=0.45a22a100%=45%。由圖像分析可知,T2>T1,溫度越高,反應(yīng)速率越大,而且B、C點(diǎn)是平衡狀態(tài),vC(正)>vB(正)=vB(逆),A點(diǎn)反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài),vA(逆)比vB(逆)小,因此vC(正)與 vA(逆)的大小關(guān)系為vC(正)>vA(逆)。對(duì)圖中B點(diǎn),依據(jù)三段式法計(jì)算,設(shè)消耗O2的物質(zhì)的量為y mol2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)起始量(mol)2a a 0變化量(mol)2y y 2y平衡量(mol)2a-2y a-y 2yB點(diǎn)氣體壓強(qiáng)為0.07 MPa,則2a-2y+a-y+2y2a+a=0.070.10,y=0.9a,平衡時(shí),n(SO2)= 0.2a mol,n(O2)=0.1a mol,n(SO3)=1.8a mol,p(SO2)=0.22.10.07 MPa, p(O2)=0.12.10.07 MPa,p(SO3)=1.82.10.07 MPa,Kp=p2(SO3)p2(SO2)p(O2)=(1.82.10.07)2(0.22.10.07)2(0.12.10.07)=24 300。(2)由圖知,當(dāng)廢氣中的NO含量增加時(shí),脫氮率較高的是好氧硝化法,故宜選用好氧硝化法提高脫氮效率;圖中,Fe2+、Mn2+對(duì)該反應(yīng)有催化作用,循環(huán)吸收液中加入Fe2+、Mn2+提高了脫氮的效率。(3)廢氣中的SO2與NaClO2反應(yīng)生成硫酸鈉和鹽酸,其離子方程式為2H2O+ClO2-+2SO2Cl-+2SO42-+4H+。溫度高于60 后,溫度升高,H2O2分解速率加快,NO去除率隨溫度升高而下降。答案:(1)45%>24 300(2)好氧硝化Fe2+、Mn2+對(duì)該反應(yīng)有催化作用(3)2H2O+ClO2-+2SO2Cl-+2SO42-+4H+溫度升高,H2O2分解速率加快4.(1)在某溫度下,2 L密閉容器中充入NO、CO各0.4 mol進(jìn)行反應(yīng),測(cè)得NO物質(zhì)的量變化如圖1所示,5 min末反應(yīng)達(dá)到平衡。第6 min繼續(xù)加入0.2 mol NO、0.2 mol CO、0.2 mol CO2和 0.3 mol N2,請(qǐng)?jiān)趫D1中畫出到 9 min末反應(yīng)達(dá)到平衡NO的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線。(2)沉淀物并非絕對(duì)不溶,且在水及各種不同的溶液中溶解度有所不同,同離子效應(yīng)、絡(luò)合物的形成等都會(huì)使沉淀物的溶解度有所改變。已知AgCl+Cl-AgCl2-,圖2是某溫度下AgCl在NaCl、AgNO3溶液中的溶解情況。由圖知,該溫度下AgCl的溶度積常數(shù)為。AgCl在NaCl溶液中的溶解度出現(xiàn)如圖2所示情況(先變小后變大)的原因是 。解析:(1)由題意知反應(yīng)為2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),2 L密閉容器中充入NO、CO各0.4 mol,達(dá)到平衡時(shí)NO為0.2 mol。2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)起始(molL-1) 0.2 0.2 0 0轉(zhuǎn)化(molL-1) 0.1 0.1 0.050.1平衡(molL-1) 0.1 0.1 0.050.1K=c(N2)c2(CO2)c2(NO)c2(CO)=0.050.120.120.12=5,第6 min繼續(xù)加入0.2 mol NO、0.2 mol CO、0.2 mol CO2、0.3 mol N2,此時(shí),c(NO)=c(CO)=c(CO2)=c(N2)=0.2 molL-1, Q=c(N2)c2(CO2)c2(NO)c2(CO)=0.20.220.220.22=5=K,說(shuō)明是平衡狀態(tài),所以第6 min繼續(xù)加入0.2 mol NO、0.2 mol CO、0.2 mol CO2和0.3 mol N2,仍是平衡狀態(tài),但是NO的物質(zhì)的量變?yōu)樵瓉?lái)的2倍。(2)由題圖2可知,當(dāng)c(Ag+)=10-7 molL-1時(shí),c(Cl-)=10-5 molL-1,AgCl的溶度積常數(shù)Ksp=c(Ag+)c(Cl-)=10-510-7=10-12;根據(jù)沉淀溶解平衡:AgCl(s)Cl-(aq)+Ag+(aq),將AgCl放在NaCl溶液中,Cl-抑制了AgCl的溶解,但隨c(Cl-)增大,發(fā)生反應(yīng)AgCl+Cl-AgCl2-,使AgCl的溶解度增大。答案:(1)如圖所示(2)10-12開始Cl-抑制了AgCl的溶解,AgCl的溶解度變小,但c(Cl-)增大使AgCl形成AgCl2-絡(luò)合物,所以AgCl的溶解度又變大