化学反应平衡图像问题1
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化学平衡图像一、选择题(本题包括35小题,每小题2分,共70分。
每小题有一个或两个选项符合题意。
)1.一定温度下,在2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如右图所示,下列描述正确的是()A.反应开始到10s,用Z表示的反应速率为0.158mol/(L·s)B.反应开始时10s,X的物质的量浓度减少了0.79mol/LC.反应开始时10s,Y的转化率为79.0%D.反应的化学方程式为:X(g)+Y(g)Z(g)2.T℃时,A气体与B气体反应生成C气体。
反应过程中A、B、C浓度变化如图(Ⅰ)所示,若保持其他条件不变,温度分别为T1和T2时,B的体积分数与时间的关系如图(Ⅱ)所示,则下列结论正确的是()A.在(t1+10)min时,保持其他条件不变,增大压强,平衡向逆反应方向移动B.t1+10)min时,保持容器总压强不变,通入稀有气体,平衡向逆反应方向移动C.T℃时,在相同容器中,若由0.3mol·L—1 A 0.1 mol·L—1 B和0.4 mol·L—1 C反应,达到平衡后,C的浓度仍为0.4 mol·L—1D.其他条件不变,升高温度,正、逆反应速率均增大,且A的转化率增大3.已知可逆反应aA+bB cC中,物质的含量A%和C%随温度的变化曲线如图所示,下列说法正确的是()A.该反应在T1、T3温度时达到过化学平衡B.该反应在T2温度时达到过化学平衡C.该反应的逆反应是放热反应D.升高温度,平衡会向正反应方向移动4.右图表示反应N 2(g)+3H2(g)2NH3(g);ΔH=-92.2kJ/mol。
在某段时间t0~t6中反应速率与反应过程的曲线图,则氨的百分含量最高的一段时间是()A.t0~t1B. t2~t3C. t3~t4D. t5~t65.反应过程中A(g)、B(g)、C(g)物质的量变化如图所示,根据图中所示判断下列说法正确的是()A .10~15 min 可能是加入了正催化剂B .10~15 min 可能是降低了温度C .20 min 时可能是缩小了容器体积D .20 min 时可能是增加了B 的量6.在一定条件下,将X 和Y 两种物质按不同的比例放入密闭容器中反应,平衡后测得X ,Y 的转化率与起始时两物质的物质的量之比n x /n y 的关系如图所示,则X ,Y 的反应方程式可表示为( )A . 2X +Y 3ZB . 3X +2Y 2ZC . X +3Y ZD . 3X +Y Z7.可逆反应aX (g )+bY (g )cZ (g )在一定温度下的一密闭容器内达到平衡后,t 0时改变某一外界条件,化学反应速率(v )-时间(t )图象如右图。
化学反应速率和化学平衡图像图像分析要领2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) t随后逐渐增加,说明改变的条件是增加反应物的浓度。
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH>0tmA(g)+nB(g)qC(g)+pD(g) “定一议二”。
m+n>q+p时2NO(g) + 2CO(g)N2(g)+2CO2(g) 先拐先平,先平者高。
T投料比图2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H<01.b应对应物质的化学计量数之n2.T3.平衡向右移动,分数先增大后减小定位题组1.对于可逆反应:2SO 2(g)+O 2(g)2SO 3(g)△H<0,下列研究目的和示意图相符的是2.工业上可利用CH 4(g)+H 2O(g)CO(g)+3H 2(g)反应生产合成氨原料气H 2。
已知温度、压强和水碳比[)()(42CH n O H n ]对甲烷蒸汽转化反应的影响如下图:图1(水碳比为3) 图2(水碳比为3) 图3(800℃)(1)降低反应的水碳比平衡常数K__________(选填“增大”、“减小”或“不变”);升高温度,平衡向____________方向移动(选正反应或逆反应)。
(2)图2中,两条曲线所示温度的关系是:t 1_____t 2(选填>、=或<);图1中,在800℃、2MPa 比1MPa 时的甲烷含量_______(选填高、低或不变),3.甲醇被称为21世纪的新型燃料,工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ,用CH 4和H 2O 为原料来制备甲醇。
(1)将1.0 mol CH 4和2.0 mol H 2O(g)通入反应室(容积为100 L),在一定条件下发生反应:CH 4(g)+H 2O(g) CO(g)+3H 2(g)……Ⅰ,CH 4的转化率与温度、压强的关系如图。
①已知100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min 。
则用H 2表示的平均反应速率为________。
化学反应速率和化学平衡的图像
1.速率-时间图此类图像定性揭示了V正、V逆随时间(含条件改变对化学反应速率的影响)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等。
2.含量―时间―温度(压强)图常见的形式有下图所示的几种(C%指某产物百分含量,B%指某反应物百分含量),这些图像的折点表示达到平衡的时间,曲线的斜率反映了反应速率的大小,可以确定T(p)的高低(大小),水平线高低反映平衡移动的方向。
3.恒压(温)线该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率( ),横坐标为温度(T)或压强(p),常见类型如下图:
小结
1.图像分析应注意“三看”
(1)看两轴:认清两坐标轴所表示的含义。
(2)看起点:从图像纵轴上的起点,一般可判断谁为反应物,谁为生成物以及平衡前反应进行的方向。
(3)看拐点:一般图像在拐点后平行于横轴则表示反应达平衡,如横轴为时间,由拐点可判断反应速率。
2.图像分析中,对于温度、浓度、压强三个因素,一般采用“定一议二”的方式进行分析。
化学图像中的lg问题(一)核心知识的考查:化学平衡、电离平衡、盐类水解平衡、沉淀溶解平衡核心素养的考查:变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知必备基础知识1、熟悉三大平衡(1)化学平衡(2)电离平衡(3)水解平衡2、把握三种守恒3、掌握K的计算(K、Ka、Kb、Kw、Kh、Ksp)4、熟悉对数的运算法则:(1)lgab=lga+lgb、lg(a/b)= lga- lgb、lg10a=a、10lgb=b。
如:pH=-lgc(H+),则c(H+)=10-pH(2)特殊值:lg1=0:lg(c(A)/c(B))=0,则c(A)=c(B);lgc(A)=0,则c(A)=1mol/L。
(3)变化趋势PM增大,-lgc(M+)增大,lgc(M+)减小,c(M+)减小PM减小,-lgc(M+)减小,lgc(M+)增大,c(M+)增大一、化学平衡图像:1、合成气(CO和H的混合气体)是一碳化学中的重要原料,向刚性密闭容器中加人一定量的焦炭与水蒸气,会发生如下两个反应:C(s)+H,0(g)CO(g)+H(g) 反应ICO(g)+H,O(g)一CO(g)+H(g) 反应Ⅱ反应I和反应Ⅱ的-1gK(K表示平衡常数)与温度T的关系如图所示。
T℃时,向2L的刚性密闭容器中充入08molCO和12mol水蒸气且只发生反应Ⅱ,4分钟后体系达到平衡状态,则0-4min内v(H2O)= mol·L-1·min-1,B点时CO的转化率为________。
二、弱电解质的电离平衡图像:2、pC类似pH,是指稀溶液中,溶质物质的量浓度的负对数。
如某溶液溶质的物质的量浓度为1x10-3mol·L-1,则该溶液中溶质的pC=-lg(1x10-3)=3。
如图所示为稀H2CO3溶液在加入强酸或强碱溶液后,平衡时溶液中几种成分的pC-pH图。
下列说法不正确的是A.H2CO3、HCO3-、CO32-不能在同一溶液中大量共存B.H2CO3的电离平衡常数K a1=10-6C.pH =7 时,溶液中存在关系c(HCO3-)>c(H,CO,)>c(CO32-)D.pH =9 时,溶液中存在关系c(H+)+c(H2CO3)= c(OH-)+c(CO32-)3、常温下,分别向等体积、浓度均为1.0mol·L-1的HCIO2溶液和HNO2溶液中加水稀释,两溶液的pH随lg(V/V0)(设稀释前酸溶液体积为V0,稀释后酸溶液总体积为V)的变化曲线如图所示。
6.2.2 化学平衡图像题解题技巧
(1)“定一议二”原则
在化学平衡图像中,了解纵轴、横轴和曲线所表示的三个量的意义。
在确定横轴所表示的量后,讨论纵轴与曲线的关系,或在确定纵轴所表示的量后,讨论横轴与曲线的关系。
比如:反应2A(g)+B(g) 2C(g)达到化学平衡时,A的平衡转化率与压强和温度的关系如图1所示[A的平衡转化率(α),横轴为反应温度(T)]。
图1
定压看温度变化,升高温度曲线走势降低,说明A的转化率降低,平衡向逆反应方向移动,正反应是放热反应。
定温看压强变化,因为此反应是反应后气体体积减小的反应,压强增大,平衡向正反应方向移动,A的转化率增大,故p2>p1。
(2)“先拐先平数值大”原则
对于同一化学反应在化学平衡图像中,先出现拐点的反应先达到平衡状态,先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图2所示,α表示反应物的转化率)或压强较大[如图3所示,φ(A)表示反应物A的体积分数]。
图2 图3
图2:T2>T1,正反应放热。
图3:p1<p2,正反应为气体体积减小的反应。
(3)三步分析法
一看反应速率是增大还是减小;二看v正、v逆的相对大小;三看化学平衡移动的方向。
一、单选题1.在某容积一定的密闭容器中,可逆反应:A(g)+B(g)xC(g),有图Ⅰ所示的反应曲线,试判断对图Ⅰ的说法中正确的是(T 表示温度,p 表示压强,C%表示C 的体积分数)A .p 3>p 4,y 轴表示A 的物质的量B .p 3<p 4,y 轴表示C 的体积分数 C .p 3<p 4,y 轴表示混合气体的密度D .p 3>p 4,y 轴表示混合气体的平均相对分子质量2.臭氧在烟气脱硝中的反应为2NO 2(g)+O 3(g) N 2O 5(g)+O 2(g)。
若此反应在恒容密闭容器中进行,相关图像如下,其中对应分析结论正确的是A .恒温,t 1时再充入O 3B .0~2 s 内,υ(O 3)=0.2 mol·L -1·s-1C .υ正:b 点<a 点,b 点:υ逆<υ正D .平衡后降温,NO 2含量降低3.在密闭容器中进行反应:()()()X g 3Y g 2Z g +,有关下列图像的说法错误的是A .依据图a 可判断正反应为吸热反应B .在图b 中,虚线可表示使用了催化剂C .若正反应的Δ0H <,图c 可表示升高温度使平衡向逆反应方向移动D .由图d 中混合气体的平均相对分子质量随温度的变化情况,可推知正反应的Δ0H <4.在某容积一定的密闭容器中,有下列的可逆反应:A (g )+B (g )⇌xC (g ),有图 I (T 表示温度,P 表示压强,C%表示 C 的体积分数)所示的反应曲线,试判断对图 II 的说法中正确的是 A .若 P 3>P 4,则 y 轴表示 B 的百分含量 B .若 P 3>P 4,则 y 轴表示混合气体的平均摩尔质量 C .若 P 3<P 4,则 y 轴表示 B 的体积分数 D .若 P 3<P 4,则 y 轴表示混合气体的密度5.给定物质A 、B 、C 的量,在一定条件下发生反应,建立如下化学中衡:aA(g)+bB(g)=xC(g),符合下图所示的关系(c%表示平衡混合气中产物C 的百分含量。
化学平衡图像问题专项练习1.(2007·全国高考真题)右图是恒温下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图。
下列叙述与示意图不相符合的是()A.反应达平衡时,正反应速率和逆反应速率相等B.该反应达到平衡态Ⅰ后,增大反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡态ⅡC.该反应达到平衡态后,减小反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡态ⅡD.同一种反应物在平衡态Ⅰ和平衡Ⅱ时浓度不相等2.(2009·安徽高考真题)汽车尾气净化中的一个反应如下:NO(g)+CO(g)⇌12N2(g)+CO2(g) △H=-373.4KJ/mol。
在恒容的密闭容器中,反应达到平衡后,改变某一条件,下列示意图正确的是:A.B.C.D.3.(2014·安徽高考真题)臭氧是理想的烟气脱硝剂,其脱硝反应为:2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g),反应在恒容密闭容器中进行,下列由该反应相关图像作出的判断正确的是A B C D升高温度,平衡常数减小0~3s内,反应速率为v(NO2)=0.2mol•L-1t1时仅加入催化剂,平衡向正方向移动达平衡时,仅改变x,则x为c(O2)4.(2013·安徽高考真题)一定条件下,通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO,MgSO3(s) + CO(g)MgO(s) + CO2(g) +SO2(g) △H>0。
该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后,若仅改变图中横坐标x的值,重新达到平衡后,纵坐标y随x变化趋势合理的是选项x yA 温度容器内混合气体的密度B CO的物质的量CO2与CO的物质的量之比C SO2的浓度平衡常数KD MgSO 4的质量(忽略体积) CO 的转化率5.(2011·重庆高考真题)一定条件下,下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合题图10 的是A .CO 2(g)+2NH 3(g)CO(NH 2)2(s)+H 2O(g);△H <0 B .CO 2(g)+H 2(g)CO(g)+H 2O(g);△H >0 C .CH 3CH 2OH (g)CH 2=CH 2(g)+H 2O(g);△H >0D .2C 6H 5CH 2CH 3(g)+O 2(g)2 C 6H 5CH=CH 2(g)+2H 2O(g);△H <0 6.(2010·天津高考真题)下列各表述与示意图一致的是A .图①表示25℃时,用0.1 mol·L -1盐酸滴定20 mL 0.1 mol·L -1NaOH 溶液,溶液的pH 随加入酸体积的变化B .图②中曲线表示反应2SO 2(g) + O 2(g)2SO 3(g);ΔH < 0 正、逆反应的平衡常数K 随温度的变化C .图③表示10 mL 0.01 mol·L -1KMnO 4酸性溶液与过量的0.1 mol·L -1H 2C 2O 4溶液混合时,n(Mn 2+) 随时间的变化D .图④中a 、b 曲线分别表示反应CH 2=CH 2(g) + H 2(g)→催化剂CH 3CH 3(g);ΔH< 0使用和未使用催化剂时,反应过程中的能量变化7.(2011·安徽高考真题)电镀废液中2-27Cr O 可通过下列反应转化成铬黄4PbCrO ():()()()()2++22-274aq +2Pb +H O l Cr O 2PbCrO s +2H aq ΔH < 0该反应达平衡后,改变横坐标表示的反应条件,下列示意图正确的是A .B .C .D .8.(2009·重庆高考真题)各可逆反应达平衡后,改变反应条件,其变化趋势正确的是A .B .C .D .9.(2011·北京高考真题)已知反应:2CH 3COCH 3(l)CH 3COCH 2COH(CH 3)2(l)。
取等量CH 3COCH 3,分别在0 ℃和20 ℃下,测得其转化分数随时间变化的关系曲线(Y-t )如图所示。
下列说法正确的是A .b 代表0C ︒下CH 3COCH 3的Y-t 曲线B .反应进行到20min 末,H 3COCH 3的(0)1(20)v C v C ︒>︒ C .升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率D .从Y=0到Y=0.113,CH 3COCH 2COH(CH 3)2的(0)1(20)n C n C ∆︒=∆︒ 10.(2009·江苏高考真题)I 2在KI 溶液中存在下列平衡:I 2(aq) + I -(aq) I 3-(aq)。
某I 2、KI 混合溶液中,I 3-的物质的量浓度c(I 3-)与温度T 的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。
下列说法正确的是A .反应 I 2(aq) + I -(aq) I 3-(aq)的△H >0B .状态A 与状态B 相比,状态A 的c(I 2)大C .若温度为T 1、T 2,反应的平衡常数分别为K 1、K 2,则K 1<K 2D .若反应进行到状态D 时,一定有v 正>v 逆11.(2015·四川高考真题)一定量的CO 2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO 2(g)2CO(g)。
平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示:已知:气体分压(P 分)=气体总压(P 总)×体积分数。
下列说法正确的是A .550℃时,若充入惰性气体,ʋ正,ʋ逆 均减小,平衡不移动B .650℃时,反应达平衡后CO 2的转化率为25.0%C .T ℃时,若充入等体积的CO 2和CO ,平衡向逆反应方向移动D .925℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K P =24.0P 总12.(2011·天津高考真题)向绝热恒容密闭容器中通入SO 2和NO 2,一定条件下使反应223()()()()SO g NO g SO g NO g ++达到平衡,正反应速率随时间变化的示意图如下所示。
下列叙述正确的是( ) A .反应在c 点达到平衡状态B .反应物浓度:a 点小于b 点C .反应物的总能量低于生成物的总能量D .12t t ∆=∆时,SO 2的转化率:~a b 段小于~b c 段13.(2017·浙江高考真题)在催化剂作用下,用乙醇制乙烯,乙醇转化率和乙烯选择性(生成乙烯的物质的量与乙醇转化的物质的量的比值)随温度、乙醇进料量(单位:mL·min -1)的关系如图所示(保持其他条件相同)。
在410~440℃温度范围内,下列说法不正确...的是 A .当乙醇进料量一定,随乙醇转化率增大,乙烯选择性升高B .当乙醇进料量一定,随温度的升高,乙烯选择性不一定增大C .当温度一定,随乙醇进料量增大,乙醇转化率减小D .当温度一定,随乙醇进料量增大,乙烯选择性增大14.(2017·全国高考真题)砷(As )是第四周期ⅤA 族元素,可以形成As 2S 3、As 2O 5、H 3AsO 3、H 3AsO 4等化合物,有着广泛的用途。
回答下列问题:(4)298 K 时,将20 mL 3x mol·L −1 Na 3AsO 3、20 mL 3x mol·L −1 I 2和20 mL NaOH 溶液混合,发生反应:33AsO -(aq)+I 2(aq)+2OH −(aq)34AsO -(aq)+2I −(aq)+ H 2O(l)。
溶液中c(34AsO -)与反应时间(t )的关系如图所示。
①下列可判断反应达到平衡的是__________(填标号)。
a .溶液的pH 不再变化b .v(I −)=2v(33AsO -)c .c(34AsO -)/c(33AsO -)不再变化d .c(I −)=y mol·L −1②t m 时,v 正_____ v 逆(填“大于”“小于”或“等于”)。
③t m 时v 逆_____ t n 时v 逆(填“大于”“小于”或“等于”),理由是_____________。
④若平衡时溶液的pH=14,则该反应的平衡常数K 为___________。
15.(2019·全国高考真题)近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。
因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。
回答下列问题:(1)Deacon 发明的直接氧化法为:4HCl(g)+O 2(g)=2Cl 2(g)+2H 2O(g)。
下图为刚性容器中,进料浓度比c (HCl) ∶c (O 2)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c 0,根据进料浓度比c (HCl)∶c (O 2)=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 (O 2)过低、过高的不利影响分别是____________。
16、中科院大连化学物理研究所的一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯,甲烷在催化作用下脱氢,在气相中经自由基偶联反应生成乙烯,如图所示。
(1)已知相关物质的燃烧热如上表,写出甲烷制备乙烯的热化学方程式_________________________________________。
(2)在400 ℃时,向1 L 的恒容反应器中充入1 mol CH 4,发生上述反应,测得平衡混合气体中C 2H 4的体积分数为20.0%。
则在该温度下,其平衡常数K =________。
按化学平衡移动原理,在下图中画出CH 4的平衡转化率与温度及压强(p 1>p 2)的关系曲线。
(3)在制备C 2H 4时,通常存在副反应:2CH 4(g)===C 2H 6(g)+H 2(g)。
在常温下,向体积为1 L 的恒容反应器中充入1 mol CH 4,然后不断升高温度,得到上图。
①在200 ℃时,测出乙烷的量比乙烯多的主要原因是________________。
②在600 ℃后,乙烯的体积分数减少的主要原因是________________________________。
(4)工业上常采用除杂效率高的吸收—电解联合法,除去天然气中杂质气体H 2S ,并将其转化为可回收利用的单质硫,其装置如下图所示。
通电前,先通入一段时间含H 2S 的甲烷气,使部分NaOH 吸收H 2S 转化为Na 2S ,再接通电源,继续通入含H 2S 杂质的甲烷气,并控制好通气速率。
则装置中右端碳棒为________极,左端碳棒上的电极反应为________,右池中的c (NaOH)∶c (Na 2S)________(填“增大”、“基本不变”或“减小”)。