2021年高考化学易错题专题训练（一）化学平衡图像（含解析）.docx

1、化学平衡图像【错题纠正】例题1、合成氨工业涉及固体燃料的气化，需要研究CO2与CO之间的转化。为了弄清其规律，让一定量的CO2与足量碳在体积可变的密闭容器中反应：C(s)CO2(g) 2CO(g)H，测得压强、温度对CO、CO2的平衡组成的影响如图所示：回答下列问题：(1)p1、p2、p3的大小关系是_，欲提高C与CO2反应中CO2的平衡转化率，应采取的措施为_。图中a、b、c三点对应的平衡常数大小关系是_。(2)900 、1.013 MPa时，1 mol CO2与足量碳反应达平衡后容器的体积为V，CO2的转化率为_，该反应的平衡常数K_。【解析】(1)正反应是气体体积增大的反应，增大压强，C

2、O的含量降低，根据图像可知，在温度相等时p1对应的CO含量最高，则p1、p2、p3的大小关系是p1p2p3。升高温度CO的含量升高，说明正反应是吸热反应，所以欲提高C与CO2反应中CO2的平衡转化率，应采取的措施为升高温度、降低压强。平衡常数只与温度有关系，升高温度平衡右移，平衡常数增大，则图中a、b、c三点对应的平衡常数大小关系是KaKbKc。(2)900 、1.013 MPa时CO的含量是80%，则C(s)CO(g) 2CO(g)起始量(mol)1 0转化量(mol) x 2x平衡量(mol) 1x 2x因此0.8，解得x，则CO2的转化率为66.7%，反应的平衡常数K。【答案】(1)p1

3、p2p3升高温度、降低压强KaKbKc(2)66.7%例题2、(1)活性炭还原NO2的反应为2NO2(g)2C(s) N2(g)2CO2(g)，在恒温条件下，1 mol NO2和足量活性炭发生该反应，测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示：A、B、C三点中NO2的转化率最高的是_(填“A”“B”或“C”)点。计算C点时该反应的压强平衡常数Kp_(Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。(2)以CO作还原剂与磷石膏反应，不同反应温度下可得到不同的产物。向盛有CaSO4的真空恒容密闭容器中充入CO，反应体系起始总压强为0.1a MPa，不同温度下反应后所得

4、固体成分的物质的量如图所示。在低于800 时主要反应的化学方程式为_；1 150 下，反应CaSO4COCaOCO2SO2达到平衡时，c平衡(SO2)8.0105 molL1，CO的转化率为80%，则c初始(CO)_ molL1，该反应的压强平衡常数Kp_(用含a的代数式表示；用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数；忽略副反应)。【解析】(1)增大压强，平衡左移，NO2的转化率减小，所以A点NO2的转化率最高。设C点时NO2的浓度为c molL1，则CO2的浓度也为c molL12NO2(g)2C(s) N2(g)2CO2(g)c molL1c molL1c molL1p(NO2)2

5、0 MPa8 MPap(N2)20 MPa4 MPap(CO2)20 MPa8 MPaKp4。(2)在低于800 时，固体产物为CaS，所以此时反应方程式为CaSO44COCaS4CO2c初始(CO)1.0104 molL1 CaSO4COCaOCO2SO2平衡(molL1)2.0105 8.01058.0105平衡时总压强：0.1a MPa0.18a MPap(CO2)p(SO2)0.18a MPa0.08a MPap(CO)0.18a MPa0.02a MPaKp0.32a。答案：(1)A4(2)CaSO44COCaS4CO21.01040.32a【知识清单】1.解题思路化学反应速率与化学

6、平衡图像是高考常考题型，一般考查速率（浓度）时间图像、含量(转化率)时间温度(压强)图像、恒温线(或恒压线)图像等。图像作为一种思维方法在解题过程中也有着重要作用，可以将一些较为抽象的知识，转化为图像，然后进行解决。看图像一看轴(即纵坐标与横坐标的意义)，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(如等温线、等压线、平衡线等)，五看量的变化(如浓度变化、温度变化等)想规律看清图像后联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律作判断通过对比分析，作出正确判断2.分析方法认清坐标系，弄清纵、横坐标所代表的意义，并与有关原理相结合；看清起点，分清反应物、生成物，

7、浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，一般生成物多数以原点为起点；看清曲线的变化趋势，注意渐变和突变，分清正、逆反应，从而判断反应特点；注意终点，例如在浓度时间图像上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断；先拐先平数值大，例如在转化率时间图像上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该曲线对应的温度高、浓度大或压强大；定一议二，当图像中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。3.解题策略从“断点”着手，当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可能使速率时间图像的曲线出现不连续的情况，即出现“断点”。根据“断点”前后的速率

8、大小，即可对外界条件的变化情况作出判断；从“拐点”入手，同一可逆反应，若反应条件不同，达到平衡所用的时间也可能不同，反映到图像出现“拐点”的时间也就有差异。根据外界条件对化学反应速率的影响，即可判断出温度的高低、压强或浓度的大小及是否使用催化剂；从曲线的变化趋势着手，对于速率温度(或压强)图像，由于随着温度逐渐升高或压强逐渐增大，反应速率会逐渐增大，因此图像上出现的是平滑的递增曲线，注意温度或压强的改变对正、逆反应速率的影响是一致的，即要增大都增大，要减小都减小，反映到图像上，就是v(正)、v(逆)两条曲线的走势大致相同。【变式练习】1. 温度为T，向体积不等的恒容密闭容器中分别加入足量活性炭

9、和1mol NO2，发生反应：2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)反应相同时间，测得各容器中NO2的转化率与容器体积的关系如图所示。下列说法正确的是AT时，该反应的化学平衡常数为B图中c点所示条件下，v(正)v(逆)C向a点平衡体系中充入一定量的NO2，达到平衡时，NO2的转化率比原平衡大D容器内的压强：Pa:Pb6:72. （1）已知反应A(g)+B(g)2D(g)，若在起始时c(A)a mol L1， c(B)2amol L1，则该反应中各物质浓度随时间变化的曲线是_（选填字母序号）。在298K时，反应A(g)2B(g)的 KP0.1132kPa，当分压为 p(A)p(B)

10、1kPa时，反应速率正_逆（填 “ ” “ ” 或 “ ” ）。温度为 T时，某理想气体反应 A(g)B(g)C(g)M(g)，其平衡常数 K为0.25，若以 AB 11发生反应，则 A的理论转化率为_（结果保留3位有效数字）。（2）富勒烯 C60和 C180可近似看作“ 完美的” 球体，富勒烯的生成时间很快，典型的是毫秒级，在所有的合成技术中得到的 C60的量比 C180的量大得多。已知两个转化反应：反应物3C60 ，反应物C180，则势能（活化能）与反应进程的关系正确的是_（选填字母序号）。（3）甲醇脱氢和甲醇氧化都可以制取甲醛，但是O2氧化法不可避免地会深度氧化成CO。脱氢法和氧化法涉及

11、的三个化学反应的 lgK随温度 T的变化曲线如图所示。写出图中曲线的化学反应方程式_；曲线的化学反应方程式为_；曲线对应的化学反应是_（填“ 放热” 或“ 吸热” ）反应。【易错通关】1.反应为CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H”、“”、“”、“”“”或“=”)0。写出两条可同时提高反应速率和CO转化率的措施:。下列说法正确的是(填字母)。a.温度越高，该反应的平衡常数越大b.达平衡后再充入稀有气体，CO的转化率提高c.容器内气体压强不再变化时，反应达到最大限度d.图中压强：p1a2 a1b2 b1t2 t1=t2 t1”或“”)。若在150时进行上述转化，理论转化率(FeO)=_。在上

12、述反应体系中，一定可以说明该反应达到平衡状态的是_(填标号)。A.体系的压强不变 B.CO2的物质的量不变C.CO的生成速率和消耗速率相等且不等于零 D.气体的平均摩尔质量不变根据化学反应原理，分析CO2还原器温度设置在170的原因_。12.碳的化合物的转换在生产、生活中具有重要的应用。特别是CO2的低碳转型对抵御气候变化具有重要意义。在三个容积均为1L的密闭容器中以不同的氢碳比n(H2)n(CO2)充入H2和CO2，在一定条件下发生反应：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) H，CO2的平衡转化率与温度的关系如图所示。氢碳比_，Q点v(正)_v(逆)，该反应的H _0。

13、(填“大于”或“小于”)若起始时，CO2、H2的浓度分别为0.5molL-1、l molL-1，则P点对应温度的平衡常数的值为_。P点对应的平衡常数_Q点对应的平衡常数(填“”、“”或“=”)参考答案【变式练习】1. B【解析】由反应 可知容器体积越大，压强越小，反应往正方向移动，NO2的转化率提高，由图像可知，相同时间，a，b为已达到平衡点，c还未达到平衡，利用化学平衡常数和等效平衡进行分析。Aa点时反应达到平衡，NO2转化率为40%，则 T时，该反应的化学平衡常数为，故A错误；B图中c点还未达到平衡，反应往正方向进行，v(正)v(逆)，故B正确；C向a点平衡体系中充入一定量的NO2，等效于

14、加压，平衡逆移，转化率降低，C错误；D由A可知a点时容器内气体物质的量为1.2mol；b点时反应三段式为则b点容器内气体物质的量为1.4mol，由于V1V2，则Pa:Pb6:7，故D错误；故答案选B。2. （1）C K，则反应向逆反应方向进行，v正v逆；温度为 T时，某理想气体反应 A(g)B(g)C(g)M(g)，设A、B的起始量为n，A的理论转化x，建立三段式有：平衡常数，A的转化率为33.3%；(2)富勒烯的生成时间很快，典型的是毫秒级，在所有的合成技术中得到的C60的量比C180的量大得多，这句话的完整理解是“单位时间内生成C60的量多速率快”，即活化能小得多，同时生成物能量不会一样B

15、选项正确，故答案为：B；(3)甲醇脱氢的化学反应方程式为CH3OH(g)= HCHO(g)+H2(g)，属于分解反应，吸热，随着温度升高，平衡常数K增大，则曲线表示的是甲醇脱氢反应，反应表示的是甲醇氧化制取甲醛，由图像可知，随着温度的升高，平衡常数K减小，则该反应是放热反应，已知O2氧化法不可避免地会深度氧化成CO，则反应是2HCHO(g)+O2(g)=2CO(g)+2H2O(g)。1. 25%小随着Y值的增大，c(CH3OH)减小，平衡CO(g)2H2(g)CH3OH(g)向逆反应方向进行，故Y为温度【解析】设反应中消耗xmolCO，由题意建立如下三段式：由M点CH3OH的体积分数为10%可

16、得关系式：100%10%，解得x0.25，则(CO)100%25%；该反应为气态物质分子数减小的放热反应，增大压强，(CH3OH)增大，升高温度，(CH3OH)减小，则由图可知，x轴代表压强，Y轴表示温度。 2. 270向右增大反应物浓度或增大压强【解析】设N2的生成量为amol， 由题意建立如下列出“三段式”：由平衡时混合气体压强为初始气体压强的0.8得关系式：0.20.1a2a0.8(2a0.22a0.1)，解得：a0.3。该反应的平衡常数K270。平衡后在此基础上再向容器中充入2a mol的N2、0.2 mol的NO时，使容器内的压强增大，平衡向气体化学计量数减小的方向移动，即向右移动。

17、根据图像知，改变某一外界条件，平衡向正反应方向移动，可增大反应物的浓度，也可增大压强。3.（1）（2）B（3）AB【解析】(1)C由题意可知，平衡常数等于气体生成物二氧化硫、二氧化碳浓度幂之积除以气体反应物一氧化碳浓度幂之积，所以反应的Kp。(2)反应为吸热反应，反应为放热反应，则A、D错误；反应的速率(v1)小于反应的速率(v2)，则反应的活化能较小，则C错误、B正确。（3）投入生石灰，生石灰与二氧化硫反应，SO2生成量减小，正确；较低的反应温度，反应逆向进行，SO2生成量减小，正确；由图象可知，减小CO的初始体积百分数，减小CaS的质量分数，增大二氧化硫的排放，错误；提高反应体系的温度，不

18、利于二氧化硫的减少，错误。答案选AB。4. =c点与b点反应均未达到平衡,但c点温度高于b点,反应速率更快,相同时间内生成CO的量更多,所以c点CO的含量更高乙EB【解析】a,b两点温度相同,平衡常数相等。起始时投入CH4和CO2,随着反应的进行,v正(CH4)递减,v逆(CO)递增(从零开始),所以曲线甲表示v逆-c(CO),曲线乙表示v正-c(CH4);温度降低,反应速率减小,新平衡的平衡常数减小,则平衡逆向移动,CH4的浓度变大(B点),CO的浓度变小(E点)。5. c2(SO3)c2(SO2)c(O2)45%24 300 (MPa)-1【解析】设SO2、O2起始物质的量分别为2a mo

19、l、a mol,转化物质的量为2x mol、x mol。 2SO2(g) +O2(g)2SO3(g)起始/mol:2aa0转化/mol:2xx2x平衡/mol:2a-2xa-x 2x(2a-2x)+(a-x)+2x2a+a=0.0850.1,解得x=0.45a转化率=2x2a100%=45% 2SO2(g) +O2(g)2SO3(g)起始/mol:2aa0转化/mol:2xx2x平衡/mol:2a-2xa-x 2x(2a-2x)+(a-x)+2x2a+a=0.070.1,解得x=0.9aKp=(0.07 MPa1.8a0.2a+0.1a+1.8a)2(0.07 MPa0.2a0.2a+0.1a

20、+1.8a)2(0.07MPa0.1a0.2a+0.1a+1.8a)=24 300(MPa)-1先达到平衡的反应速率快,则温度高,T1vA (逆),C点时,达到平衡状态,vC (正) =vC (逆),T2T1,温度越高,反应速率越快,则vC (正) =vC(逆)vA (正)v A (逆),因此vC (正)vA(逆)。6. 增大 0.018【解析】据图可知：温度升高，H2S的平衡转化率增大，平衡正向移动，平衡常数K增大。985时，H2S的平衡转化率为40%，起始浓度H2S的浓度为c mol/L，则平衡时c(H2S)=0.6c mol/L，c(H2)=0.4c mol/L，c(S2)=0.2c m

21、ol/L，则K=0.04=，解得c=0.018。7. (1)0.042mol/(Lmin) 减小 bc(2)1050kPa前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO转化率提高 50%(3)(0.412)20.212(0.61.2)21.1106Pa或(13)216141.1106Pa【解析】(1) 由表格数据可知，010min内，c(NO)=（1.00.58）mol/L，则NO的平均反应速率v(NO)=1.0-0.58mol/L10min=0.042mol/(Lmin)。反应a是放热反应，升高反应温度，平衡逆向移动，该反应的平衡常数K减小。 a.30min后加入一定量的活性炭，平衡不

22、移动，NO浓度不变，错误；b.30min后通入一定量的NO，平衡正向移动，NO和氮气浓度均增大，正确；c.30min后适当缩小容器的体积，增大压强，平衡不移动，NO和氮气浓度均增大，正确； d.30min后加入合适的催化剂平衡不移动，NO浓度不变，错误。故选bc。(2)由题给图示可知1050kPa前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO2消耗量增大，NO2转化率提高；在1100 kPa时，NO2的转化率为40%,假设开始加入二氧化氮的物质的量为1mol，依据题意建立如下三段式： 2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) 起始量(mol) 1 0 0 变化量(mol) 0

23、.4 0.2 0.4 平衡量(mol) 0.6 0.2 0.4 由三段式数据可得二氧化氮的体积分数为0.60.6+0.2+0.4=50%。(3)在T2、1.1106Pa时，各物质的平衡分压分别为：p（NO2）=1.1106Pa，p（N2）=1.1106Pa，p（CO2）=1.1106Pa，则该反应的化学平衡常数Kp=(0.41.2)20.21.2(0.61.2)21.1106Pa或(13)216141.1106Pa。8. 增大H2浓度或增大压强 cd 115(或0.067) 6.25 正向【解析】由图可知，温度越高，CO的平衡转化率越低，反应逆向进行，可推断该反应的正反应为放热反应，H2a2

24、、b1b2 ；压强减小，平衡达到平衡所需时间越长，则t1t2 ；因化学方程式两边气态物质的量相等，化学平衡不移动，但反应物和生物的浓度均减小，则图1阴影部分面积更大，故正确。11. (1)BC 不变 Fe3O4+H23FeO+H2O(2) 小于512 =【解析】由图像可知在相同温度下，曲线的CO2的平衡转化率大于曲线的，则说明氢碳比，由于Q点在平衡线的下方，即该点时反应还未到达平衡，因此Q点时的v(正)v(逆)，温度越高，CO2的平衡转化率越小，则说明该反应的正向是放热反应，故H0；若起始时，CO2、H2的浓度分别为0.5molL-1、l molL-1，根据题意建立如下三段式： 2CO2(g) + 6H2(g)C2H4(g)+ 4H2O(g) 起始量/ molL-1 0.5 1 0 0 转化量/ molL-1 0.550% 0.75 0.125 0.5 平衡量/ molL-1 0.25 0.25 0.125 0.5由三段式所得数据计算，反应的平衡常数K= c(C2H4)c4(H2O)c2(CO2)c6(H2) =512，因为P和Q对应的温度相同，故平衡常数相同。