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專題56 化學(xué)平衡中三維坐標(biāo)的考查 1．為了探究外界條件對反應(yīng)aX(g)+bY(g)?cZ(g)的影響，以X和Y物質(zhì)的量比為a：b開始反應(yīng)，通過實驗得到不同條件下達到平衡時Z的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，實驗結(jié)果如圖所示。以下判斷正確的是（ ） A． ΔH＞0，ΔS＞0 B． ΔH＞0，ΔS＜0 C． ΔH＜0，ΔS＞0 D． ΔH＜0，ΔS＜0 【答案】D 2．為探究外界條件對反應(yīng)：mA(g)+nB(g)cZ(g) △H的影響，以A和B物質(zhì)的量之比為m∶n開始反應(yīng)，通過實驗得到不同條件下達到平衡時Z的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，實驗結(jié)果如下圖所示。下列判斷正確的是 A． 在恒溫恒壓條件下，向已達到平衡的體系中加入少量Z，達新平衡時，Z的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大 B． 升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，平衡常數(shù)增大 C． 溫度不變，減小壓強，平衡逆向移動，達新平衡時，A的濃度比原平衡減小 D． △H＞0，m+n＞c 【答案】C 3．降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2，已引起了全世界的普遍重視 （1）CO2加氫合成DME（二甲醚）是解決能源危機的研究方向之一。 ①2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(g) △H= -122.4kJmol-1 某溫度下，將2.0 mol CO2(g) 和6.0 mol H2(g)充入容積為2 L的密閉容器中，反應(yīng)到達平衡時，改變壓強和溫度，平衡體系中 CH3OCH3(g) 的物質(zhì)分?jǐn)?shù)變化情況如圖所示，則P1_______P2（填“>”“<”或“=”，下同）。若T1、P1，T3、P3時平衡常數(shù)分別為K1、K3，則K1________K3，T1、P1時H2的平衡轉(zhuǎn)化率為______________。 ②在恒容密閉容器里按體積比為1∶3充入二氧化碳和氫氣，一定條件下反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。當(dāng)改變反應(yīng)的某一個條件后，下列能說明平衡一定向逆反應(yīng)方向移動的是______（填序號）。 A．反應(yīng)物的濃度增大 B．混合氣體的密度減小 C．正反應(yīng)速率小于逆反應(yīng)速率 D．氫氣的轉(zhuǎn)化率減小 （2）將一定量的CO2氣體通入氫氧化鈉的溶液中，向所得溶液中邊滴加稀鹽酸邊振蕩至過量、產(chǎn)生的氣體與加入鹽酸物質(zhì)的量的關(guān)系如圖（忽略氣體的溶解和HCl的揮發(fā)）。請回答：當(dāng)加入HCl 的物質(zhì)的量為1 mol時，溶液中所含溶質(zhì)的化學(xué)式__________，a點溶液中各離子濃度由大到小的關(guān)系式為 ____________________________________。 （3）CO2在自然界循環(huán)時可與CaCO3反應(yīng)，CaCO3是一種難溶物質(zhì)，其Ksp = 2.810－9。CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，現(xiàn)將等體積的CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合，若混合前Na2CO3溶液的濃度為210－4 molL－1，則生成沉淀加入CaCl2溶液的最小濃度為___________ molL－1。 【答案】> <57.1%CNa2CO3、NaClc(Na+) > c(Cl－) > c(HCO3－) > c(OH－) > c(H+) > c(CO32－)5.610-5 ②在恒容密閉容器里按體積比為1：3充入二氧化碳和氫氣，一定條件下反應(yīng)達到平衡狀。當(dāng)改變反應(yīng)的某一個條件后，A. 反應(yīng)物的濃度增大，可能是增大了反應(yīng)物的濃度（再加入少量的反應(yīng)物）使平衡向正反應(yīng)方向移動的結(jié)果，也可能是增大生成物濃度（或升高溫度）使平衡向逆反應(yīng)方向移動的結(jié)果； B. 混合氣體的密度減小，有可能是減小反應(yīng)物濃度使平衡逆向移動，也有可能是減小生成物濃度（如降低溫度使部分水液化）使平衡正向移動的結(jié)果；C. 正反應(yīng)速率小于逆反應(yīng)速率，平衡一定向逆反應(yīng)方向移動；D. 氫氣的轉(zhuǎn)化率減小，可能是增大氫氣的濃度（再加入少量氫氣）使平衡正向移動的結(jié)果，也可能是升高溫度使平衡逆向移動的結(jié)果。綜上所述，能說明平衡一定向逆反應(yīng)方向移動的是C；（2）由圖可知，反應(yīng)明顯分為兩個階段，前后兩個階段所消耗的HCl的物持的量之比為3:2，說明原溶液中的溶質(zhì)為碳酸鈉和氫氧化鈉，且兩者物質(zhì)的量之比為2:1，兩者物質(zhì)的量分別是2mol、1mol。通入1mol HCl時，氫氧化鈉恰好反應(yīng)完全，溶液中所含溶質(zhì)為Na2CO3、NaCl。a點溶液中有3mol NaCl和1molNaHCO3，由于碳酸氫根離子的水解程度大于電離程度，所以，各離子濃度由大到小的關(guān)系式為c(Na+)＞c(Cl-)＞c(HC03-)＞c(OH-)＞c(H+)＞ c(CO32-)；（3）CO2在自然界循環(huán)時可與CaCO3反應(yīng)，CaCO3是一種難容物質(zhì)，其Ksp = 2.810－9。CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，現(xiàn)將等體積的CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的濃度為210－4molL-1，則生成沉淀所需CaCl2溶液的最小濃度為molL-1。 4．隨著科技的進步，合理利用資源、保護環(huán)境成為當(dāng)今社會關(guān)注的焦點。甲胺鉛碘(CH3NH3PbI3)可用于全固態(tài)鈣鈦礦敏化太陽能電池的敏化劑，由CH3NH2、PbI2及HI為原料合成，回答下列問題： （1）制取甲胺的反應(yīng)為CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g)△H。已知該反應(yīng)中相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下： 共價鍵 C-O H-O N-H C-N 鍵能/kJ?mol-1 351 463 393 293 則該反應(yīng)的△H=________kJ?mol-1 （2）上述反應(yīng)中所需甲醇工業(yè)上利用水煤氣合成，反應(yīng)為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H＜0。在一定條件下，將l mol CO和2mol H2通入密閉容器中進行反應(yīng)，當(dāng)改變某一外界條件（溫度或壓強）時，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)φ(CH3OH)變化趨勢如圖所示： ①平衡時，M點CH3OH的體積分?jǐn)?shù)為10%，則CO的轉(zhuǎn)化率為____________________。 ②X軸上a點的數(shù)值比b點_______（填“大”或“小”）。某同學(xué)認(rèn)為上圖中Y軸表示溫度，你認(rèn)為他判斷的理由是______________________________________。 （3）常溫下，已知：Ksp(PbI2)=410-9；已知Ksp(PbCl2)=1.610-5，則反應(yīng)PbCl2(s)+2I-(aq)PbI2(s)+2Cl-(aq)的平衡常數(shù)K=_______________。 （4）分解HI曲線和液相法制備HI反應(yīng)曲線分別如圖1和圖2所示： ①反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g) 的△H_______（填“>”或“<”）0。 ②將二氧化硫通入碘水中會發(fā)生反應(yīng)：SO2+I2+2H2O3H++HSO4-+2I-，I2+I-I3-，圖2中曲線a、b分別代表的微粒是_______、__________（填微粒符號）；由圖2 知要提高碘的還原率，除控制溫度外，還可以采取的措施是減小___________________________________。 【答案】 -12 25% 小 隨著Y值的增大，c(CH3OH)減小，平衡CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)向逆反應(yīng)方向進行，故Y為溫度 4000 < 2H+ I3- 減小的投料比 詳解：（1）設(shè)C-H鍵能為x kJ?mol-1，△H =反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能=3x kJ?mol-1+351 kJ?mol-1+463 kJ?mol-1+3393 kJ?mol-1-（3x kJ?mol-1+293 kJ?mol-1+2393 kJ?mol-1+2463 kJ?mol-1）=-12 kJ?mol-1。 （2）①設(shè)CO的轉(zhuǎn)化率為α，CO和H2的初始物質(zhì)的量分別為l mol、2 mol，則CO反應(yīng)了α mol，由化學(xué)方程式列三段式可得： ，因為CH3OH(g)的體積分?jǐn)?shù)=CH3OH(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，平衡時，M點CH3OH的體積分?jǐn)?shù)為10%，則100%=10%，解得：α=25%。 ②根據(jù)圖示信息：X軸上a點的數(shù)值比b點小，隨著Y值的增加，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)φ（CH3OH）減小，平衡“CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H＜0”向逆反應(yīng)方向進行，故Y表示溫度。 （3）由已知，發(fā)生反應(yīng)PbCl2(s)+2I-(aq)PbI2(s)+2Cl-(aq)的溶液為PbCl2和PbI2的飽和溶液，所以K====4000。 5．（題文）合成氨廠和硝酸廠的煙氣中含有大量的氮氧化物(NOx)，脫硝通常是指將煙氣中的氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒無害的物質(zhì)的化學(xué)過程。 （1）選擇性催化還原技術(shù)（SCR）是目前最成熟的脫硝技術(shù)，即在金屬催化劑的作用下，用還原劑（如NH3）選擇性的與NOx反應(yīng)生成N2和H2O。 已知：4NH3(g)+5O2(g)?4NO（g）+6H2O（g）△H=-905.5kJ?mol-1 N2(g)+O2(g)?2NO(g) △H=+180kJ?mol-1 脫硝反應(yīng)：4NH3(g)+6NO(g)?5N2(g)+6H2O(g)的△H=_______kJ?mol-1 （2）將amolN2和3amolH2通入一密閉容器中在不同的溫度和壓強下發(fā)生反應(yīng)：N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)。測得平衡體系中NH3的物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù)如圖所示。 ①下列可提高氨氣產(chǎn)率的途徑是__________。 A．盡量提高反應(yīng)溫度 B．對原料氣適當(dāng)加壓 C．采用適當(dāng)?shù)拇呋瘎? D．將氨氣液化，不斷移出液氨 ②上圖所示平衡體系中當(dāng)NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為0.549和0.429時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1和K2，則K1________K2(填寫“＞”，“＜”或“＝”）。當(dāng)NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.600時，容器的體積為2L，此時該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=________。 （3）常溫下，將NO和H2的混合氣體通入Ce(SO4)2與Ce2(SO4)3的混合溶液中其物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程如圖所示， ①反應(yīng)I中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_______。 ②寫出該過程的總化學(xué)反應(yīng)方程式_____________________________________。 （4）直接電解吸收也是脫硝的一種方法，先用6%的稀硝酸吸收NOx，會生成HNO2（一種一元弱酸），再將吸收液導(dǎo)入電解槽中進行電解，使之轉(zhuǎn)化為硝酸，其電解裝置如圖所示。 ①圖中b應(yīng)連接電源的_______(“正極”或“負(fù)極”）。 ②陽極的電極反應(yīng)式為___________________。 【答案】-1805.5BD>256/3a22:12H2+2NON2+2H2O負(fù)極H2O+HNO2-2e-=NO3-+3H+ 【解析】本題考查蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡圖像的分析、化學(xué)平衡常數(shù)的計算、氧化還原反應(yīng)的分析、電解原理的應(yīng)用。 （1）將兩個反應(yīng)依次編號為①式、②式，應(yīng)用應(yīng)用蓋斯定律，①式-②式5消去O2。 （2）采用“定一議二”法分析圖像，得出反應(yīng)N2（g）+3H2（g）2NH3（g）的特點：正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的放熱反應(yīng)。 ①根據(jù)勒夏特列原理，判斷改變條件后平衡移動的方向。 ②該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度化學(xué)平衡常數(shù)減小。用三段式和化學(xué)平衡常數(shù)表達式計算化學(xué)平衡常數(shù)。 （2）根據(jù)圖像，在相同壓強下升高溫度，NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動，反應(yīng)N2（g）+3H2（g）2NH3（g）的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。 ①A項，盡量提高反應(yīng)溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，NH3的產(chǎn)率減小；B項，對原料氣適當(dāng)加壓，平衡向正反應(yīng)方向移動，NH3的產(chǎn)率增大；C項，采用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，平衡不移動，NH3的產(chǎn)率不變；D項，將NH3液化，不斷移出液氨，平衡向正反應(yīng)方向移動，NH3的產(chǎn)率增大；可提高NH3產(chǎn)率的途徑是BD，答案選BD。 ②根據(jù)圖像，NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為0.549和0.429時，壓強相同、溫度分別為400℃和450℃，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，NH3物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，K值減小，K1K2。設(shè)轉(zhuǎn)化N2物質(zhì)的量為xmol，用三段式 N2（g） + 3H2（g）2NH3（g） n（起始）（mol）a 3a 0 n（轉(zhuǎn)化）（mol）x 3x 2x n（平衡）（mol）a-x 3a-3x 2x 平衡時NH3物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.600，=0.600，解得x=0.75a，平衡時N2、H2、NH3物質(zhì)的量依次為0.25amol、0.75amol、1.5amol，容器的體積為2L，平衡時N2、H2、NH3物質(zhì)的量濃度依次為0.125amol/L、0.375amol/L、0.75amol/L，此反應(yīng)的平衡常數(shù)K===。