PAGEPAGE1專題突破訓練4化學平衡圖像的分類突破(建議用時：35分鐘)1．(2024·合肥模擬)在恒溫密閉容器中發(fā)生反應：CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)ΔH>0，反應達到平衡后，t1時縮小容器體積，x隨時間(t)變更的關系如圖所示。x不行能是()A．v逆(逆反應速率)B．ρ(容器內(nèi)氣體密度)C．m(容器內(nèi)CaO質(zhì)量)D．Qc(濃度商)C[t1時縮小容器體積，壓強增大，v逆瞬時增大，增大壓強，平衡逆向移動，故v逆漸漸減小，A項不符合題意；容器內(nèi)只有CO2一種氣體，縮小容器體積，氣體密度瞬時增大，隨著平衡逆向移動，CO2的質(zhì)量漸漸減小，容器內(nèi)氣體密度也漸漸減小，B項不符合題意；縮小容器體積，容器內(nèi)CaO的質(zhì)量瞬時不變，隨著平衡逆向移動，CaO的質(zhì)量漸漸減小，C項符合題意；濃度商Qc＝c(CO2)，縮小容器體積，CO2的濃度瞬時增大，隨著平衡逆向移動，CO2的濃度漸漸減小，則濃度商Qc也先瞬時增大，后漸漸減小，D項不符合題意。]2．(2024·湖北名校聯(lián)考)工業(yè)上利用Ga與NH3在高溫條件下合成固態(tài)半導體材料氮化鎵(GaN)的同時有氫氣生成。反應中，每生成3molH2放出30.8kJ的熱量。在恒溫恒容密閉體系內(nèi)進行上述反應，下列有關表達正確的是()A．Ⅰ圖像中假如縱軸為正反應速率，則t時刻變更的條件可以為升溫或加壓B．Ⅱ圖像中縱軸可以為鎵的轉(zhuǎn)化率C．Ⅲ圖像中縱軸可以為化學反應速率D．Ⅳ圖像中縱軸可以為體系內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量A[升溫或加壓均能加快化學反應速率，即升溫或加壓正反應速率均加快，A項正確；增大壓強，平衡逆向移動，Ga的轉(zhuǎn)化率降低，B項錯誤；鎵是固體，增大鎵的質(zhì)量，對化學反應速率無影響，C項錯誤；溫度相同時，加壓，平衡逆向移動，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量增大，壓強相同時，升溫，平衡逆向移動，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量增大，D項錯誤。]3．丁烯(C4H8)是制備線性低密度聚乙烯(LLDPE)的原料之一，可由丁烷(C4H10)催化脫氫制備，C4H10(g)C4H8(g)＋H2(g)ΔH＝＋123kJ·mol－1。該工藝過程中生成的副產(chǎn)物有炭(C)、C2H6、C2H4、C4H6等。進料比[eq\f(n氫氣,n丁烷)]和溫度對丁烯產(chǎn)率的影響如圖1、圖2所示。已知原料氣中氫氣的作用是活化固體催化劑。圖1圖2下列分析正確的是()A．原料氣中氫氣的作用是活化固體催化劑，變更氫氣的量不會影響丁烯的產(chǎn)率B．丁烷催化脫氫是吸熱反應，丁烯的產(chǎn)率隨溫度上升而不斷增大C．隨溫度上升丁烯裂解生成的副產(chǎn)物增多，會影響丁烯的產(chǎn)率D．肯定溫度下，限制進料比[eq\f(n氫氣,n丁烷)]越小，越有利于提高丁烯的產(chǎn)率C[由題圖1可知，變更氫氣的量會影響丁烯的產(chǎn)率，A項錯誤；依據(jù)題圖2可知，當溫度在590℃左右時，再上升溫度，副反應增多，導致丁烯產(chǎn)率降低，B項錯誤；隨溫度上升，丁烯裂解為乙烯等副產(chǎn)物，會導致丁烯的產(chǎn)率降低，C項正確；依據(jù)題圖1可知，隨著進料比[eq\f(n氫氣,n丁烷)]的增大，丁烯的產(chǎn)領先增大后減小，故肯定溫度下，不是進料比[eq\f(n氫氣,n丁烷)]越小，越有利于提高丁烯的產(chǎn)率，D項錯誤。]4．煤氣化的一種方法是在氣化爐中給煤炭加氫，發(fā)生的主要反應為C(s)＋2H2(g)CH4(g)。在VL的密閉容器中投入amol碳(足量)，同時通入2amolH2，限制條件使其發(fā)生上述反應，試驗測得碳的平衡轉(zhuǎn)化率隨壓強及溫度的變更關系如圖所示。下列說法正確的是()A．上述正反應為吸熱反應B．在4MPa、1200K時，圖中X點v(H2)正<v(H2)逆C．在5MPa、800K時，該反應的平衡常數(shù)為eq\f(V2,a2)D．工業(yè)上維持6MPa、1000K而不采納10MPa、1000K，主要是因為前者碳的轉(zhuǎn)化率高A[A項，由圖視察，溫度越高，碳的平衡轉(zhuǎn)化率越大，平衡正向移動，正反應為吸熱反應，正確；B項，X點是未平衡時，反應正向進行，正反應速率大于逆反應速率，錯誤；C項，此時碳轉(zhuǎn)化率為50%C(s)＋2H2(g)CH4(g)起始量/mola2a轉(zhuǎn)化量/mol0.5aa平衡量/mol0.5aaK＝eq\f(\f(0.5a,V),\f(a,V)2)＝eq\f(0.5V,a)，錯誤；D項，該選擇的緣由是兩者轉(zhuǎn)化率相差不大，但壓強增大對設備要求高，能量需求大，錯誤。]5.(2024·試題調(diào)研)將肯定量硫化氫氣體加入密閉容器中，發(fā)生反應2H2S(g)S2(g)＋2H2(g)。該反應的平衡常數(shù)的負對數(shù)(－lgK)隨溫度(T)的變更曲線如圖所示，下列說法錯誤的是()A．c點對應的平衡常數(shù)K＝1.0×10－3.638B．該反應的ΔH>0C．a(chǎn)、c點反應速率：va>vcD．30℃時，b點對應狀態(tài)的v正>v逆D[A項，c點－lgK＝3.638，則平衡常數(shù)K＝1.0×10－3.638，正確。B項，－lgK越大，則平衡常數(shù)K越小，由題圖可知，隨溫度的上升，平衡常數(shù)增大，則平衡向正反應方向移動，正反應為吸熱反應，故該反應的ΔH>0，正確。C項，a點溫度高于c點，va>vc，正確。D項，b點eq\f(cS2·c2H2,c2H2S)的值大于平衡常數(shù)的值，反應向逆反應方向進行，則b點對應的v正<v逆，錯誤。]6．(2024·名校聯(lián)考)某絕熱恒容容器中充入2mol·L－1NO2，發(fā)生反應2NO2(g)N2O4(g)ΔH＝－56.9kJ·mol－1，下列分析不正確的是()A．5s時NO2的轉(zhuǎn)化率為75%B．0～3s內(nèi)v(NO2)增大是因為體系溫度上升C．3s時化學反應處于平衡狀態(tài)D．9s時再充入N2O4，平衡后K較第一次平衡時大C[分析圖像可知，0～5s內(nèi)Δc(NO2)＝2mol·L－1－0.5mol·L－1＝1.5mol·L－1，結(jié)合轉(zhuǎn)化率的概念計算出NO2的轉(zhuǎn)化率為eq\f(1.5mol·L－1,2mol·L－1)×100%＝75%，A項正確；該反應的正反應是放熱反應，在絕熱恒容容器中，隨著反應進行不斷放出熱量，體系溫度上升，反應速率增大，故0～3s內(nèi)v(NO2)增大是因為體系溫度上升，B項正確；3s時二氧化氮反應速率最大，3～7s時v(NO2)隨時間減小，7s后v(NO2)不變，反應才處于平衡狀態(tài)，C項錯誤；9s時反應處于平衡狀態(tài)，再充入N2O4，平衡逆向進行，體系溫度降低，平衡向放熱方向進行，平衡常數(shù)增大，D項正確。]7．(2024·河南名校聯(lián)考)血紅蛋白(Hb)和肌紅蛋白(Mb)分別存在于血液和肌肉中，都能與氧氣結(jié)合，與氧氣的結(jié)合度α(吸附O2的Hb或Mb的量占總Hb或Mb的量的比值)和氧氣分壓p(O2)親密相關。回答下列問題：(1)人體中的血紅蛋白(Hb)能吸附O2、H＋，相關反應的熱化學方程式及平衡常數(shù)如下：Ⅰ.Hb(aq)＋H＋(aq)HbH＋(aq)ΔH1K1Ⅱ.HbH＋(aq)＋O2(g)HbO2(aq)＋H＋(aq)ΔH2K2Ⅲ.Hb(aq)＋O2(g)HbO2(aq)ΔH3K3ΔH3＝________(用ΔH1、ΔH2表示)，K3＝________(用K1、K2表示)。(2)Hb與氧氣的結(jié)合實力受到c(H＋)的影響，相關反應如下：HbO2(aq)＋H＋(aq)HbH＋(aq)＋O2(g)。37℃，pH分別為7.2、7.4、7.6時氧氣分壓p(O2)與達到平衡時Hb與氧氣的結(jié)合度α的關系如圖1所示，pH＝7.6時對應的曲線為________(填“A”或“B”)。圖1圖2(3)Mb與氧氣結(jié)合的反應如下：Mb(aq)＋O2(g)MbO2(aq)ΔH,37℃時，氧氣分壓p(O2)與達平衡時Mb與氧氣的結(jié)合度α的關系如圖2所示。①已知Mb與氧氣結(jié)合反應的平衡常數(shù)的表達式K＝eq\f(cMbO2,cMb·pO2)，計算37℃時K＝________kPa－1。②人正常呼吸時，體溫約為37℃，氧氣分壓約為20.00kPa，計算此時Mb與氧氣的最大結(jié)合度為______(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。③經(jīng)測定，體溫上升，Mb與氧氣的結(jié)合度降低，則該反應的ΔH________(填“>”或“<”)0。④已知37℃時，上述反應的正反應速率v(正)＝k1·c(Mb)·p(O2)，逆反應速率v(逆)＝k2·c(MbO2)，若k1＝120s－1·kPa－1，則k2＝________。37℃時，圖2中C點時，v(正)/v(逆)＝________。[解析](1)由蓋斯定律可知，反應Ⅰ＋反應Ⅱ＝反應Ⅲ，所以ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，K3＝K1·K2。(2)其他條件肯定，pH＝7.6時與pH＝7.4相比，氫離子濃度減小，該反應的平衡逆向移動，增大了血紅蛋白與氧氣的結(jié)合度，因此A曲線符合。(3)①當p(O2)＝2.00kPa時，此時Mb與氧氣的結(jié)合度為80.0%，即c(MbO2)＝4c(Mb)，故K＝eq\f(4,2.00kPa)＝2.00kPa－1。②依據(jù)平衡常數(shù)表達式K＝eq\f(cMbO2,cMb·pO2)，代入數(shù)據(jù)得2.00＝eq\f(α,1－α×20.00)，解得α＝97.6%。③體溫上升時，Mb與氧氣的結(jié)合度降低，即上升溫度平衡逆向移動，所以正反應為放熱反應，ΔH<0。④37℃反應達到平衡時，v(正)＝v(逆)，即k1·c(Mb)·p(O2)＝k2·c(MbO2)，k1＝k2·K，代入相關數(shù)據(jù)，解得k2＝60s－1。C點時eq\f(v正,v逆)＝eq\f(k1·cMb·pO2,k2·cMbO2)＝eq\f(1,2)×2.00＝1.00。[答案](1)ΔH1＋ΔH2K1·K2(2)A(3)①2.00②97.6%③<④60s－11.008．(2024·平頂山一模)處理、回收CO是環(huán)境科學家探討的熱點課題。(1)CO用于處理大氣污染物N2O所發(fā)生的反應為N2O(g)＋CO(g)CO2(g)＋N2(g)ΔH。幾種物質(zhì)的相對能量如下：物質(zhì)N2O(g)CO(g)CO2(g)N2(g)相對能量/(kJ·mol－1)475.52830393.5①ΔH＝________kJ·mol－1。變更下列“量”，肯定會引起ΔH發(fā)生變更的是________(填代號)。A．溫度 B．反應物濃度C．催化劑 D．化學計量數(shù)②有人提出上述反應可以用“Fe＋”作催化劑。其總反應分兩步進行：第一步：Fe＋＋N2O=FeO＋＋N2；其次步：________________________________________(寫化學方程式)。其次步反應不影響總反應達到平衡所用時間，由此推知，其次步反應速率________第一步反應速率(填“大于”或“等于”)。(2)在試驗室，采納I2O5測定空氣中CO的含量。在密閉容器中充入足量的I2O5粉末和肯定量的CO，發(fā)生反應：I2O5(s)＋5CO(g)5CO2(g)＋I2(s)。測得CO的轉(zhuǎn)化率如圖1所示。①相對曲線a，曲線b僅變更一個條件，變更的條件可能是________。②在此溫度下，該可逆反應的平衡常數(shù)K＝________(用含x的代數(shù)式表示)。圖1圖2(3)工業(yè)上，利用CO和H2合成CH3OH。在1L恒容密閉容器中充入1molCO(g)和nmolH2，在250℃發(fā)生反應：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，測得混合氣體中CH3OH的體積分數(shù)與H2的物質(zhì)的量的關系如圖2所示。在a、b、c、d點中，CO的平衡轉(zhuǎn)化率最大的點是________。(4)有人提出，利用2CO(g)=2C(s)＋O2(g)消退CO對環(huán)境的污染，你的評價是________(填“可行”或“不行行”)。[解析](1)①ΔH＝生成物所具有的總能量－反應物所具有的總能量＝(393.5＋0－475.5－283)kJ·mol－1＝－365kJ·mol－1；反應熱只與詳細反應的化學計量數(shù)有關。與溫度、壓強、催化劑、轉(zhuǎn)化率、反應物濃度等無關。②依據(jù)催化劑定義，其次步反應中，中間產(chǎn)物(FeO＋)氧化CO生成CO2本身被還原成Fe＋，其次步反應對總反應速率沒有影響，說明第一步是慢反應，限制總反應速率。(2)①曲線b和曲線a的平衡狀態(tài)相同，曲線b反應速率較大，對于氣體分子數(shù)相同的反應，加壓可以增大濃度，正、逆反應速率同倍數(shù)增大；加入催化劑，正、逆反應速率同倍數(shù)增大，平衡不移動；②設CO的起始濃度為c(對于等氣體分子數(shù)反應，體積始終不變)，平衡時，c(CO)＝(1－x)cmol·L－1，c(CO2)＝xcmol·L－1，K＝c5(CO2)/c5(CO)＝eq\f(x5,1－x5)。(3)圖2中，b點代表平衡點，增大H2、CO的投料比，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大。(4)該反應是焓增、熵減反應，任何溫度下不能自發(fā)進行，故不行行。[答案](1)①－365D②FeO＋＋CO=Fe＋＋CO2大于(2)①加入催化劑(或增大壓強)②eq\f(x5,1－x5)(3)d(4)不行行9．(2024·長郡中學模擬)肯定壓強下，向密閉容器中充入肯定量的CH2=CHCH3和Cl2發(fā)生反應：CH2=CHCH3(g)＋Cl2(g)CH2=CHCH2Cl(g)＋HCl(g)ΔH2＝－102kJ·mol－1。設起始的eq\f(nCH2=CHCH3,nCl2)＝w，平衡時Cl2的體積分數(shù)(φ)與溫度(T)、w的關系如圖甲所示。w＝1時，正、逆反應的平衡常數(shù)(K)與溫度(T)的關系如圖乙所示。圖甲圖乙(1)圖甲中，w2________1(填“>”“<”或“＝”)。(2)圖乙中，表示正反應平衡常數(shù)的曲線為_____(填“A”或“B”)，理由為______________________________________________________________________。(3)T1K下，平衡時α(Cl2)＝________。[解析](1)從題圖甲可以看出，溫度相同，w2時φ(Cl2)較小，在反應中，增大eq\f(nCH2=CHCH3,nCl2)，φ(Cl2)減小，故w2>1。(2)反應的正反應為放熱反應，上升溫度平衡逆向移動，則正反應平衡常數(shù)減小，故B曲線表示正反應平衡常數(shù)的曲線。(3)T1K時正反應平衡常數(shù)與逆反應平衡常數(shù)相等，且eq\f(nCH2=CHCH3,nCl2)＝1，則平衡時反應中各物質(zhì)濃度均相同，Cl2的轉(zhuǎn)化率為50%。[答案](1)>(2)B反應的正反應為放熱反應，溫度上升，正反應平衡常數(shù)減小(3)50%10．(2024·試題調(diào)研)合成氨工藝是人工固氮最重要的途徑。2024年是合成氨工業(yè)先驅(qū)哈伯(F.Haber)獲得諾貝爾獎100周年。合成氨反應中有關化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表：化學鍵H—HN≡NN—HE/(kJ·mol－1)436946391回答下列問題：(1)已知合成氨反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH1的活化能Ea＝508kJ·mol－1，則氨分解反應2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)ΔH2的活化能Ea＝________。(2)其他條件相同時，分別選用A、B、C三種催化劑進行合成氨試驗，所得結(jié)果如圖1所示：圖1則生產(chǎn)中相宜選擇的催化劑是________(填“A”“B”或“C”)，理由是________。(3)向恒容密閉的反應容器中充入1molN2、3molH2，在不同溫度、不同壓強下合成氨反應分別達平衡時，混合氣體中NH3的物質(zhì)的量分數(shù)如圖2所示：圖2①曲線A、B、C對應的溫度由低到高的依次是________(用代表曲線的字母表示)。圖中X、Y、Z三點的平衡常數(shù)大小關系：K(X)________(填“>”“<”或“＝”，下同)K(Y)________K(Z)。②Y點對應的H2的轉(zhuǎn)化率是________；若僅將起始投料加倍，其他條件不變，反應達到新平衡時，則H2的轉(zhuǎn)化率將會________(填“上升”“降低”或“不變”)。[解析](1)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH1＝反應物總鍵能－生成物總鍵能＝(946＋436×3)kJ·mol－1－(6×391)kJ·mol－1＝－92kJ·mol－1；正反應的活化能Ea＝508kJ·mol－1，則逆反應的活化能Ea＝(508＋92)kJ·mol－1＝600kJ·mol－1，即2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)ΔH2的活化能Ea＝600kJ·mol－1。(2)由圖1可知，A和B的催化效率分別在T1、T2溫度下最高，T1<T2，A在較低溫度下具備較高的催化活性，一方面可節(jié)約能源，另一方面，合成氨是放熱反應，低溫對氨的合成有利，所以，生產(chǎn)中相宜選擇的催化劑是A。(3)①因為合成氨的反應是放熱反應，相同壓強下，投料相同時，上升溫度平衡逆向移動，氨氣的含量減小，所以曲線A、B、C對應的溫度由低到高的依次是A<B<C。因為K只受溫度影響，溫度不變，化學反應的平衡常數(shù)不變，圖2中X、Y點在同一條曲線上，所以兩點對應的平衡常數(shù)相等，Z點對應溫度較高，因為正反應是放熱反應，上升溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，所以X、Y、Z三點的平衡常數(shù)大小關系為K(X)＝K(Y)>K(Z)。②設反應達到Y(jié)點對應平衡狀態(tài)時，N2轉(zhuǎn)化了xmol，依據(jù)反應：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)起始(mol)130轉(zhuǎn)化(mol)x3x2x平衡(mol)1－x3－3x2xY點時氨氣的物質(zhì)的量分數(shù)為60%，所以2x/(1－x＋3－3x＋2x)×100%＝60%，解得x＝0.75，Y點對應的H2的轉(zhuǎn)化率為eq\f(3×0.75mol,3mol)×100%＝75%。若僅將起始投料加倍，壓強增大平衡正向移動，則反應達到新平衡時，H2的轉(zhuǎn)化率將上升。[答案](1)600kJ·mol－1(2)A催化劑A在較低溫度下具備較高的催化活性，一方面可節(jié)約能源，另一方面低溫有利于氨的合成(3)①A<B<C＝>②75%上升11．(2024·專家原創(chuàng))對于2NO2(g)N2O4(g)反應體系，標準平衡常數(shù)