2022届高三化学一轮复习化学反应原理18化学平衡图像分析专题含解析

这是一份2022届高三化学一轮复习化学反应原理18化学平衡图像分析专题含解析，共33页。试卷主要包含了Deacn发明的直接氧化法为等内容，欢迎下载使用。
化学平衡图像分析专题
填空题（共19题）
1．在2L密闭容器内，800℃时在反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中，随时间的变化如下：
时间/
0
1
2
3
4
5
n(NO)/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)下图表示NO的变化的曲线是___________。

(2)达平衡时NO的转化率为___________。
(3)用NO2表示内该反应的平均速率ν(NO2)=___________。
(4)能说明该反应已达到平衡状态的有___________(填序号)。
a． 2n (NO2) = n (NO) b． ν(NO2) = 2ν(O2)
c．容器内压强保持不变 d． 容器内密度保持不变
e．容器内颜色保持不变 f． 容器内混合气体的平均相对分子质量不变
(5)为使该反应的反应速率增大，下列措施正确的有___________。
a． 适当升高温度 b． 增大的浓度
c． 及时分离出NO2 d． 选择高效催化剂
2．近年来甲醇用途日益广泛，越来越引起商家的关注，工业上甲醇的合成途径多种多样。现有实验室中模拟甲醇合成反应，在2L密闭容器内以物质的量比2：3充入CO和H2，400℃时反应：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，体系中n(CO)随时间的变化如表：
时间(s)
0
1
2
3
5
n(CO)(mol)
0.020
0.011
0.008
0.007
0.007

(1)如图表示反应中CH3OH的变化曲线，其中合理的是___________。
(2)用CO表示从0~2s内该反应的平均速率v(CO)=___________。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是___________。
a.v(CH3OH)=2v(H2)
b.容器内压强保持不变
c.断开2molH-H键的同时断开4molC-H键
d.容器内密度保持不变
(4)CH3OH与O2的反应可将化学能转化为电能，其工作原理如图所示，图中CH3OH从___________(填A或B)通入，a极附近溶液pH将___________(填升高，降低或不变)，b极的电极反应式是___________。

3．(1)向一体积不变的密闭容器中加入、和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如图1所示。图2为时刻后改变反应条件，平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种不同的条件。已知阶段为使用催化剂；图1中阶段未画出。
①，阶段改变的条件为_________，________B的起始物质的量为________。
②为使该反应的反应速率减慢且平衡向逆反应方向移动可以采取的措施有_________。

(2)某小组利用溶液和硫酸酸化的溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时通过测定酸性溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。已知：(未配平)。
实验编号
酸性溶液的体积
溶液的体积
的体积
实验温度/℃
溶液褪色所需时间
①
10

35
25

②
10
10
30
25

③
10
10

50

①表中___________mL，___________mL
②探究温度对化学反应速率影响的实验编号是________(填编号，下同)，可探究反应物浓度对反应速率影响的实验编号是____________。
③实验①测得溶液的褪色时间为2min，忽略混合前后溶液体积的微小变化，这段时间内平均反应速率_______________.
④已知50℃时与反应时间t的变化曲线如图。若保持其他条件不变，请在坐标图中，画出25℃时的变化曲线示意图。_________

4．(1)Deacon发明的直接氧化法为：4HCl(g)＋O2(g)⇌2Cl2(g)＋2H2O(g)。如图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：

可知反应平衡常数K(300℃)______K(400℃)(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的数据计算K(400℃)＝_____(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过高的不利影响是______。
(2)在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pc如图所示。

由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均______(填“增大”、“不变”或“减小”)。
5．(1)某温度时，在2L容器中A、B两种物质间的转化反应中，A、B物质的量随时间变化的曲线如下图所示，由图中数据分析得：

①该反应的化学方程式为___________；
②反应开始至4min时，B的平均反应速率为___________，A的转化率为___________。
③4min时，反应是否达到平衡状态？___________(填“是”或“否”)，8min时，v(正)___________v(逆)(填“＞”、“＜”或“=”)。
(2)下图表示在密闭容器中反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)△H＜0达到平衡时，由于条件改变而引起反应速率和化学平衡的变化情况，a时刻改变的条件可能是___________；b时改变的条件可能是___________。

6．已知某气体反应的平衡常数可表示为K=c(CH3OCH3)c(H2O)/[c(CH3OH)]2，该反应在不同温度下的平衡常数：400℃，K=32；500℃，K=44。请回答下列问题：
(1)写出上述反应的化学方程(标出各物质状态)________。
(2)已知在密闭容器中，测得某时刻各组分的浓度如下：
物质
CH3OH(g)
CH3OCH3(g)
H2O(g)
浓度/(mol·L-1)
0.54
0.68
0.68
① 此时系统温度400℃，比较正、逆反应速率的大小：υ正____υ逆(填“＞”、“＜”或“=”)。
② 平衡时，若以甲醇百分含量为纵坐标，以温度为横坐标，此时反应点在图象的位置是图中________点，比较图中B、D两点所对应的正反应速率B_____D(填“＞”、“＜”或“=”)，理由是_______。

7．向某密闭容器中加入4 mol A、1.2 mol C和一定量的B三种气体，一定条件下发生反应，各物质的浓度随时间变化如甲图所示[已知t0～t1阶段保持恒温、恒容，且c(B)未画出]。乙图为t2时刻后改变反应条件，反应速率随时间的变化情况，已知在t2、t3、t4、t5时刻各改变一种不同的条件，其中t3时刻为使用催化剂。

(1)若t1=15 s，则t0～t1阶段的反应速率为v(C)=_______。
(2)t4时刻改变的条件为_______，B的起始物质的量为_______。
(3)t5时刻改变的条件为______。
(4)已知t0～t1阶段该反应放出或吸收的热量为Q kJ(Q为正值)，试写出该反应的热化学方程式_____________。
8．某科研小组研究臭氧氧化-碱吸收法同时脱除SO2和NO的工艺，其氧化过程的反应原理及反应热、活化能数据如下：
反应I：NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g)△H1=-200.9kJ·mol-1，E1=3.2kJ·mol-1
反应II：SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g)△H2=-241.6kJ·mol-1，E2=58kJ·mol-1
已知该体系中臭氧发生分解反应：2O3(g)3O2(g)。
保持其他条件不变，每次向容积为2L的反应器中充入含2.0molNO、2.0molSO2的模拟烟气和4.0molO3，改变温度，反应相同时间后体系中NO和SO2的转化率如图所示：

（1）臭氧氧化过程不能有效地脱硫，但后续步骤“碱吸收”可以有效脱硫。写出利用氨水吸收SO3的离子方程式：___。
（2）由图可知相同温度下NO的转化率远高于SO2，其可能原因是___。
（3）若其他条件不变时，缩小反应器的容积，可提高NO和SO2的转化率，请解释原因：___。
（4）假设100℃时，P、Q均为平衡点，此时发生分解反应的O3占充入O3总量的10%，体系中剩余O3的物质的量是___。试分析反应II中SO2转化率随温度变化先增大后减小的可能原因：___。
9．甲醇是一种重要的试剂，氢气和二氧化碳在一定条件下可以合成甲醇：，在密闭容器中充入氢气和二氧化碳，测得混合气体中甲醇的体积分数与温度的关系如图所示：

试回答下列问题。
(1)该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。该反应的平衡常数的表达式为_______。为了降低合成甲醇的成本可采用的措施是_________(写一条即可)。
(2)解释温度低于时，甲醇的体积分数逐渐增大的原因：______。
(3)氢气在Q点的转化率______(填“大于”“小于”或“等于”，下同)氢气在W点的转化率；其他条件相同时，甲醇在Q点的正反应速率_______甲醇在M点的正反应速率。
(4)下图表示氢气的转化率与投料比的关系，请在图中画出压强分别为和(其他条件相同)时对应的变化曲线并标出相应的条件______。

10．硫及其化合物在工业生产中有重要的应用，它们性质的研究对工业生产有重要的指导意义。
（1）2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，反应过程的能量变化如图所示。

已知1mol SO2(g)氧化为1mol SO3(g)放出的热量为99kJ。请回答下列问题：
①图中E表示_____________，E的大小对该反应的反应热有无影响？_______________。该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点升高还是降低？____________，理由是_____________；
②图中ΔH＝____________kJ·mol－1；
（2）下图表示在密闭容器中反应2SO2+O22SO3 达到平衡时，由于条件改变而引起反应速度和化学平衡的变化情况。

①a-b过程中改变的条件可能是___________________；
②b-c过程中改变的条件可能是___________________；
③若增大压强时，反应速率变化情况画在c-d处。_____________
11．固定和利用CO2能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体。工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。某科学实验将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如图曲线Ⅱ所示。a，b，c，d，e括号内数据表示坐标。

(1)a—b，b—c，c—d，d—e四段中，平均反应速率最大的时间段是__，该时间段内H2的平均反应速率是___。
(2)若在反应中加入了催化剂，则反应过程将变为图中的曲线___(填“Ⅰ”或“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
(3)平衡时CO2的转化率是___；反应前后容器内的压强比是___。
12．在恒压密闭容器中，充入一定量的H2和CO2 发生如下可逆反应：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）ΔH ＜0，实验测得反应物在不同温度下，反应体系中CO2的平衡转化率与压强的关系曲线如图所示。

（1）该反应的ΔS______0（填＞或＜），该反应在_______（填“低温”或“高温”）条件下利于自发进行；
（2）比较T1与T2的大小关系：T1__T2（填“＜”、“＝”或“＞”），理由是_______。
（3）在T1和P6的条件下，往密闭容器中充入3 mol H2和1 mol CO2，该反应在第5 min时达到平衡，此时容器的体积为1.8 L；则该反应在此温度下的平衡常数为____；若温度不变，压强恒定在P8的条件下重新达到平衡时，容器的体积变为_____L。
13．汽车尾气中含有CO、NOx等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。
I.已知4CO（g）+2NO2（g）4CO2（g）+N2（g）∆H=﹣1200kJ•mol﹣1
（1）该反应在___（填“高温、低温或任何温度”）下能自发进行。
（2）对于该反应，改变某一反应条件（温度T1＞T2），下列图象正确的是___（填标号）。

（3）某实验小组模拟上述净化过程，一定温度下，在2L的恒容密闭容器中，起始时按照甲、乙两种方式进行投料。甲：NO2 0.2mol，CO 0.4mol；乙：NO2 0.1mol，CO 0.2mol。
经过一段时间后达到平衡状态。
①N2的平衡体积分数：甲___乙（填“＞、＝、＜或不确定”，下同）。
②NO2的平衡浓度：甲___乙。
③甲中CO的转化率为50%，该反应的平衡常数为___。
II.柴油汽车尾气中的碳烟（C）和NOx可通过某含钴催化剂催化消除。不同温度下，将模拟尾气（成分如表所示）以相同的流速通过该催化剂测得所有产物（CO2、N2、N2O）与NO的相关数据结果如图所示。

模拟尾气
气体（10mol）
碳烟
NO
O2
He
物质的量（mol）
0.025
0.5
9.475
一定量
（4）375℃时，测得排出的气体中含amol O2和0.0525 mol CO2，已知X为N2，Y为N2O，则a=___。
（5）实验过程中采用NO模拟NOx，而不采用NO2的原因是___。
14．甲醇是一种重要的化工原料，又是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。
(1)在一容积为2L的密闭容器内，充入0.2molCO与0.4molH2发生反应如下：CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)，CO的平衡转化率与温度，压强的关系如图所示。

①A、B两点对应的压强大小关系是PA________PB(填“>、