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化学平衡图像、平衡判断、分压表示平衡常数1．甲烷以天然气和可燃冰两种主要形式存在于地球上，储量巨大，充分利用甲烷对人类的未来发展具有重要意义。
（1）乙炔（CH≡CH）是重要的化工原料。
工业上可用甲烷裂解法制取乙炔，反应为：2CH4(g）C2H2(g）+ 3H2(g）。
甲烷裂解时还发生副反应： 2CH4(g）C2H4(g）+2H2(g）。
甲烷裂解时，几种气体平衡时分压（Pa）的对数即lgP与温度（℃）之间的关系如图所示。
①1725℃时，向恒容密闭容器中充入CH4，达到平衡时CH4生成C2H2的平衡转化率为_______。
②1725℃时，若图中H2的lgP=5，则反应2CH4(g）C2H2(g）+ 3H2(g）的平衡常数K p=____________________________（注：用平衡分压Pa代替平衡浓度mol/L进行计算）。
③根据图判断，2CH4(g）C2H2(g）+3H2(g）△H_____0（填“＞”或“＜”）。
由图可知，甲烷裂解制乙炔过程中有副产物乙烯生成。
为提高甲烷制乙炔的产率，除改变温度外，还可采取的措施有__________________________________________________________。
（2）工业上用甲烷和水蒸气在高温和催化剂存在的条件下制得合成气（CO、H2），发生反应为：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) △H ＞0 图中a、b、c、d四条曲线中的两条代表压强分别为1MPa、2MPa时甲烷含量曲线，其中表示1MPa的是________（填字母）。
在实际生产中采用图中M点而不是N点对应的反应条件，运用化学反应速率和平衡知识，同时考虑实际生产，说明选择该反应条件的主要原因是___________________________________________________________________________________________________________. （3）利用CH4、CO2在一定条件下重整的技术可得到富含CO的气体，在能源和环境上具有双重重大意义。
【考向分析】化学平衡是中学化学重要基础理论之一，在生活、工业生产中都有涉及，在高中化学中占有重要地位。
化学平衡是中学化学所涉及的沉淀溶解平衡、电离平衡、等知识的核心，对很多知识的学习起着指导作用.化学平衡是高考历年来必考点之一，对于平衡图像的考察特别能体现理科素养，因此平衡图像提成为高考青睐的题型之一.图像和图表分析能力是高中化学重点考查的能力之一，从近几年的高考试题看，化学反应速率、化学平衡的图像和图表题属于高频考点,要求能够分析图像、图表，结合化学平衡移动原理答题。
反应速率与化学平衡图像题有如下几种类型:分析外界条件对反应速率及化学平衡的影响、由图像判断反应特征(确定反应中各物质的化学计量数、判断热效应或气体物质化学计量数的变化关系)、由反应和图像判断图像中坐标或曲线的物理意义、由反应和图像判断符合图像变化的外界条件、由反应判断图像正误等。
【考点归纳】1.速率-温度（压强)图象：对于N2(g)＋3H2(g）2NH3（g）ΔH ＝－92。
4 kJ·mol－1，曲线的意义是外界条件（如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。
图中交点是平衡状态,温度升高后逆反应速率增大得快，平衡逆向移动；压强增大后正反应速率增大得快,平衡正向移动。
2。
百分含量(或转化率)—时间—温度（压强)图象：已知不同温度或压强下,反应物的转化率α（或百分含量）与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。
以A（g）＋B(g）C（g）中反应物的转化率αA 为例，分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化.①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。
如甲中T2>T1。
②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短.如乙中p1>p2。
③若为是否使用催化剂,使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。
如图丙中a使用催化剂。
化学平衡图像问题的综合性强，思维难度大，对于平衡图像的考察特别能体现理科素养。
化学平衡图像题的特征是以图像的形式将一些相关量之间的关系通过形象直观的曲线表示出来，把习题中的化学原理抽象为数学问题，旨在考查对曲线的数学意义和化学意义之间对应关系的分析、理解和运用能力。
该类试题经常涉及的图像类型有含量—时间—温度(压强)图像、恒温、恒压曲线等，图像中蕴含着丰富的信息，具有简明、直观、形象的特点，命题形式灵活，难度不大，解题的关键是根据反应特点，明确反应条件，认真分析图像，充分挖掘蕴含的信息，紧扣化学原理，找准切入点解决问题。
1.速率—时间图像：此类图象定性地揭示了v正、v逆随时间（含条件改变对速率的影响）而变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征，以及平衡移动的方向。
分析时需分清正、逆反应，分清各因素(浓度、温度、压强、催化剂)对反应速率和平衡移动的影响。
（1）若无断点，则平衡移动肯定是改变某一物质的浓度导致。
（2）若有断点，则平衡移动可能是由于以下原因所导致：同时不同程度地改变反应物（或生成物）的浓度；改变反应体系的压强；改变反应体系的温度。
（3）若平衡无移动，则可能是由于以下原因所导致：反应前后气体分子个数不变；使用了催化剂。
（4）若v正在v逆的上方，即平衡向正反应方向移动；若v逆在v正的上方，即平衡向逆反应方向移动。
2.含量—时间—温度（压强）图像：这类图象反映了反应物或生成物的量在不同温度（压强）下对时间的关系，解题时要注意一定条件下物质含量不再改变时，应是化学反应达到平衡的特征。
分析时依据“先拐先平”。
在转化率－时间图像或物质的百分含量－时间图像中，先出现拐点的曲线先达到平衡(代表温度高或压强大或使用合适的催化剂)。
（1）由曲线的拐点作垂直于时间轴（t线）的垂线，其交点即为该条件下达到平衡的时间。
（2）由达到平衡的时间长短，推断P1与P2、T1与T2的相对大小（对于此图像：P2<P1、T1<T2）。
化学反应速率、平衡图像复习目标 1.系统掌握速率、平衡图像的分析方法。
2.加深外因对化学反应速率影响的理解。
3.能正确解答实际工业生产中有关图像的问题。
考点一常规图像分类突破1．瞬时速率—时间图像(1)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，根据出现“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断。
如图：t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。
(2)“渐变”类v－t图像图像分析结论t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变，增大反应物的浓度t1时v′正突然减小，v′逆逐渐减小；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动t1时其他条件不变，减小反应物的浓度t 1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动t 1时其他条件不变，增大生成物的浓度t1时v′逆突然减小，v′正逐渐减小；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变，减小生成物的浓度(3)利用图像“断点”判断影响速率的外因图像t1时刻所改变的条件温度升高降低升高降低正反应为放热的反应正反应为吸热的反应压强增大减小增大减小正反应为气体物质的量增大的反应正反应为气体物质的量减小的反应在一密闭容器中发生反应N2＋3H22NH3ΔH＜0，达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。
回答下列问题：(1)处于平衡状态的时间段是________(填字母，下同)。
A．t0～t1B．t1～t2C．t2～t3D．t3～t4E．t4～t5F．t5～t6(2)判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。
A．增大压强B．减小压强C．升高温度D．降低温度 E．加催化剂F．充入氮气t1时刻________；t3时刻________；t4时刻________。
化学反应的平衡常数表达式化学反应的平衡常数表达式是指描述化学反应在平衡状态下浓度之间的关系的数学表达式。
平衡常数表达式可以通过浓度、压力或摩尔分数来表示。
它是化学平衡的关键参数，可以帮助我们了解反应的进行方向以及反应物和生成物的相对浓度。
平衡常数表达式通常由反应物和生成物浓度的乘积来表示。
以一般化学反应A + B ⇌ C + D为例，平衡常数表达式为Kc，Kp或Kx，分别表示使用浓度、压力或摩尔分数来表示平衡常数。
1. 平衡常数表达式的表示形式：- 使用浓度表示的平衡常数，一般以大写字母Kc表示，其中c表示浓度(concentration)。
对于一般反应aA + bB ⇌ cC + dD，在平衡状态下，A、B、C和D的浓度分别为[A]、[B]、[C]和[D]，平衡常数表达式为：Kc = [C]^c[D]^d / [A]^a[B]^b。
- 使用压力表示的平衡常数，一般以大写字母Kp表示，其中p表示压力(pressure)。
对于一般反应aA + bB ⇌cC + dD，在平衡状态下，A、B、C和D的分压分别为pA、pB、pC和pD，平衡常数表达式为：Kp = pC^c * pD^d / pA^a * pB^b。
- 使用摩尔分数表示的平衡常数，一般以大写字母Kx表示，其中x表示摩尔分数(mole fraction)。
对于一般反应aA + bB ⇌ cC + dD，在平衡状态下，A、B、C和D的摩尔分数分别为xA、xB、xC和xD，平衡常数表达式为：Kx = xC^c * xD^d / xA^a * xB^b。
2. 平衡常数表达式的意义及应用：平衡常数表达式可以告诉我们反应的进行方向以及反应物和生成物的相对浓度。
在平衡状态下，当Kc、Kp或Kx大于1时，生成物的浓度、压力或摩尔分数较高；当Kc、Kp或Kx小于1时，反应物的浓度、压力或摩尔分数较高。
当Kc、Kp或Kx等于1时，反应物和生成物浓度、压力或摩尔分数相等。
化学平衡图像、平衡判断、分压表示平衡常数1．甲烷以天然气和可燃冰两种主要形式存在于地球上，储量巨大，充分利用甲烷对人类的未来发展具有重要意义。
（1）乙炔（CH≡CH）是重要的化工原料。
工业上可用甲烷裂解法制取乙炔，反应为：2CH4(g）C2H2(g）+ 3H2(g）。
甲烷裂解时还发生副反应： 2CH4(g）C2H4(g）+2H2(g）。
甲烷裂解时，几种气体平衡时分压（Pa）的对数即lgP与温度（℃）之间的关系如图所示。
①1725℃时，向恒容密闭容器中充入CH4，达到平衡时CH4生成C2H2的平衡转化率为_______。
②1725℃时，若图中H2的lgP=5，则反应2CH4(g）C2H2(g）+ 3H2(g）的平衡常数K p=____________________________（注：用平衡分压Pa代替平衡浓度mol/L进行计算）。
③根据图判断，2CH4(g）C2H2(g）+3H2(g）△H_____0（填“＞”或“＜”）。
由图可知，甲烷裂解制乙炔过程中有副产物乙烯生成。
为提高甲烷制乙炔的产率，除改变温度外，还可采取的措施有__________________________________________________________。
（2）工业上用甲烷和水蒸气在高温和催化剂存在的条件下制得合成气（CO、H2），发生反应为：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) △H ＞0 图中a、b、c、d四条曲线中的两条代表压强分别为1MPa、2MPa时甲烷含量曲线，其中表示1MPa的是________（填字母）。
在实际生产中采用图中M点而不是N点对应的反应条件，运用化学反应速率和平衡知识，同时考虑实际生产，说明选择该反应条件的主要原因是___________________________________________________________________________________________________________. （3）利用CH4、CO2在一定条件下重整的技术可得到富含CO的气体，在能源和环境上具有双重重大意义。
重整过程中的催化转化原理如图所示:已知： CH4(g)+ H2O(g) CO (g )+ 3H2(g) △H=+206.2 kJ/molCH4(g)+ 2H2O(g) CO2(g )+4H2(g) △H=+158.6 kJ/mol则：①过程II中第二步反应的化学方程式为_____________________________________________________________________。
②只有过程I投料比()()42n CHn CO=______，过程II中催化剂组成才会保持不变。
③该技术总反应的热化学方程式为__________________________________________________________________________。
2．“雾霾”成为人们越来越关心的环境问题．雾霾中含有二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物等污染性物质．请回答下列问题：（1）某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫，将得到的Na2SO3溶液进行电解，其中阴阳膜组合电解装置如图所示，电极材料为石墨．①a表示____离子交换膜（填“阴”或“阳”）．A﹣E分别代表生产中的原料或产品．其中C为硫酸，则A表示______．E表示_______．②阳极的电极反应式为___________________________________．(2)Na2SO3溶液吸收SO2的过程中，pH随n(SO32﹣):n(HSO3﹣)变化关系如下表:n(SO3²﹣):n(HSO3﹣)99：11：11：99pH8.27.2 6.2①Na2SO3溶液显______性，理由（请用离子方程式表示）_______________________②当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母): ____a．c（Na＋）=2c（SO32-）＋c（HSO3－），b．c（Na＋）> c（HSO3－）> c（SO32-）>c（H＋）=c（OH－）c．c（Na＋）+c（H＋）= c（SO32-）+ c（HSO3－）+c（OH－）（3）SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化可制取硫酸，其中SO2发生催化氧化的反应为：2SO2（g）+O2（g） 2SO3（g）．若在T1℃、0.1MPa条件下，往一密闭容器通入SO2和O2（其中n（SO2）：n（O2）=2：1），测得容器内总压强与反应时间如图所示．①图中A点时，SO2的转化率为________．②在其他条件不变的情况下，测得T2℃时压强的变化曲线如图所示，C点的正反应速率v c（正）与A点的逆反应速率v A（逆）的大小关系为v c（正）_____v A（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）③图中B点的压强平衡常数k p=__________（用平衡分压代替平衡浓度计算．分压=总压×物质的量分数）．(4).汽车尾气是雾霾形成的原因之一．尾气治理可用汽油中挥发出来的烃类物质（CxHy）催化还原尾气中的NO气体，该过程的化学方程式______________________________________________________________________________________________________________ 3．氯乙烯是合成聚氯乙烯的单体，制取氯乙烯的方法有乙炔加成法、乙烯氧氯化法等。
（1）乙炔加成法包含的主要反应如下：CaO+3C CaC2+CO↑CaC2+2H2O→Ca(OH)2+HC≡CH↑HC≡CH+HCl CH2=CHCl①CaC2的电子式为__________。
②该方法具有设备简单、投资低、收率高等优点;其缺点是___________________________________________________________________________________________________________(列举2点)。
（2）乙烯氧氯化法包含的反应如下：CH2=CH2(g)+Cl2(g)→ClCH2-CH2Cl(g) △H1 2CH2=CH2(g)+4HCl(g)+O2(g)→2ClCH2-CH2Cl(g)+2H2O(g)△H2ClCH2-CH2Cl(g)→CH2=CHCl(g)+HCl(g)△H3总反应：4CH2=CH2(g)+2Cl2(g)+O2(g)→4CH2=CHCl(g)+2H2O(g) △H4则△H4=_________________________________________________________________(用含△H1、△H2、△H3的代数式表示)。
（3）将一定量的1，2-二氯乙烷充入密闭容器中，发生反应：ClCH2-CH2Cl(g)→CH2=CHCl(g)+HCl(g)，两种物质的物质的量分数(w) 与温度的关系如图所示。
①温度低于290℃时，氯乙烯的产率为0，其原因是______________________;该反应的△H________(填“>”或“<”) 0。
②已知A点的总压强为101kPa，则A点对应温度下的平衡常数K p=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，保留小数点后两位数字)。
③不考虑反应的选择性，若要进一步提高氯乙烯的平衡产率，则可以采取的措施是____________________________________________________________________(任写两条)。
4．2017年5月18日，中国国土资源部地质调查局宣布，我国在南海进行的可燃冰试采获得成功，成为全球第一个海域试采可燃冰成功的国家，可燃冰即天然气水合物，甲烷含量占80%至99.9%。
化工生产中用甲烷和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体，这种混合气体可用于生产甲醇或合成氨，回答下列问题:(1)对甲烷而言，有如下两个主要反应:①CH4(g)+1/2O2(g)=CO(g)+2H2(g) △H1 =-36kJ·mol-1 ②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2=+216kJ·mol-1若不考虑热量耗散，物料转化率均为100%，最终炉中出来的气体只有CO、H2，为维持热平衡，每生产lmolCO，转移电子的数目为__________。
(2)甲醇是一种用途广泛的化工原料，工业上常用下列两种反应制备甲醇:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H1 =-90kJ·mol-1 K1 CO2(g)+3H2(g)= CH3OH(g)+H2O(l) △H2 K2己知: CO(g)+H2O(g)= CO2(g)+H2(g) △H3 =-41.1kJ·mol-1 K3 H2O(l)=H2O(g) △H4=+44.0kJ·mol-1 K4则△H2=______ K2=_______ (用含K1、K3、K 4的代数式表示)(3)在一恒温恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2模拟工业合成甲醇的反应:CO2(g)十3H2(g) CH3OH(g)十H2O(g)①下列能说明该反应已达到平衡状态的是______________________。
A．混合气体平均相对分子质量不变 B．混合气体密度不变C．容器内压强恒定不变 D．反应速率满足以下关系:V正(CO2)=3V逆(H2)E.CO2、H2、CH3OH、H2O物质的量浓度之比为1:3:1:1F.单位时间内断裂3N A H-H键的同时形成2molH-O键②模拟过程中测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图所示，若此时容器内压强为P，则用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K P为_____________(用含P的代数式表示，数值保留两位小数)，若此时再向容器内充入0.25molCO2和0.25molCH3OH的混合气体，则平衡______(填“正向“逆向“不”)移动。
(已知:气体分压=气体总压×体积分数)(4)甲醇可在电解银催化作用下制甲醛，从贵金属阳极泥中可提取“粗银”“粗银”(含Ag、Cu、Au)可用电解槽电解精炼，纯银作阴极，采用AgNO3和稀HNO3的混合液作电解液，阴极的主要电极反应式为_____。
阴极还有少量副反应发生，产生的气体遇空气迅速变为红棕色，该副反应的电极反应式为_______。
硝酸浓度不能过大，其原因是___________________________________________。
