2022高考化學(xué) 難點(diǎn)剖析 專題56 化學(xué)平衡中三維坐標(biāo)的考查講解

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1、2022高考化學(xué) 難點(diǎn)剖析 專題56 化學(xué)平衡中三維坐標(biāo)的考查講解 1.為了探究外界條件對(duì)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(shí)驗(yàn)得到不同條件下達(dá)到平衡時(shí)Z的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),實(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí)驗(yàn)得到不同條件下達(dá)到平衡時(shí)Z的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示。下列判斷正確的

2、是 A. 在恒溫恒壓條件下,向已達(dá)到平衡的體系中加入少量Z,達(dá)新平衡時(shí),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(qiáng),平衡逆向移動(dòng),達(dá)新平衡時(shí),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(jī)的研究方向之一。 ①2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(g) △H= -122.4kJ·mol-1 某溫度下,將2.0 mol CO2(g) 和6.0 m

3、ol H2(g)充入容積為2 L的密閉容器中,反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí),改變壓強(qiáng)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(shí)平衡常數(shù)分別為K1、K3,則K1________K3,T1、P1時(shí)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(dá)到平衡狀態(tài)。當(dāng)改變反應(yīng)的某一個(gè)條件后,下列能說明平衡一定向逆反應(yīng)方向移動(dòng)的是______(填序號(hào))。 A.反應(yīng)物的濃度增大 B.混合氣體的密度減小 C.正反

4、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(qǐng)回答:當(dāng)加入HCl 的物質(zhì)的量為1 mol時(shí),溶液中所含溶質(zhì)的化學(xué)式__________,a點(diǎn)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(shí)可與CaCO3反應(yīng),CaCO3是一種難溶物質(zhì),其Ksp = 2.8×10-9。CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,現(xiàn)將等體積

5、的CaCl2溶液與Na2CO3溶液混合,若混合前Na2CO3溶液的濃度為2×10-4 mol·L-1,則生成沉淀加入CaCl2溶液的最小濃度為___________ mol·L-1。 【答案】> <57.1%CNa2CO3、NaClc(Na+) > c(Cl-) > c(HCO3-) > c(OH-) > c(H+) > c(CO32-)5.6×10-5 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(dá)到平衡狀。當(dāng)改變反應(yīng)的某一個(gè)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(dòng)的結(jié)果,也可能是增大生成物濃度(或升高溫

6、度)使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)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(dòng),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(dòng)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(dòng);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(dòng)的結(jié)果,也可能是升高溫度使平衡逆向移動(dòng)的結(jié)果。綜上所述,能說明平衡一定向逆反應(yīng)方向移動(dòng)的是C;(2)由圖可知,反應(yīng)明顯分為兩個(gè)階段,前后兩個(gè)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1m

7、ol HCl時(shí),氫氧化鈉恰好反應(yīng)完全,溶液中所含溶質(zhì)為Na2CO3、NaCl。a點(diǎn)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(shí)可與CaCO3反應(yīng),CaCO3是一種難容物質(zhì),其Ksp = 2.8×10-9。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2×10-4mol·L-1,則生成沉淀所需CaCl2溶液的最小

8、濃度為mol·L-1。 4.隨著科技的進(jìn)步,合理利用資源、保護(hù)環(huán)境成為當(dāng)今社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。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(jià)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

9、)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(jìn)行反應(yīng),當(dāng)改變某一外界條件(溫度或壓強(qiáng))時(shí),CH3OH的體積分?jǐn)?shù)φ(CH3OH)變化趨勢(shì)如圖所示: ①平衡時(shí),M點(diǎn)CH3OH的體積分?jǐn)?shù)為10%,則CO的轉(zhuǎn)化率為____________________。 ②X軸上a點(diǎn)的數(shù)值比b點(diǎn)_______(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)=4×10-9;已知Ksp(PbCl2)=1.6×10-5,則反

10、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(huì)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(hào));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___________________________________

11、。 【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(jìn)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+3×393 kJ?mol-1-(3x kJ?mol-1+293 kJ?mol-1+2×393 kJ?mol-1+2×463 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

12、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?yàn)镃H3OH(g)的體積分?jǐn)?shù)=CH3OH(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),平衡時(shí),M點(diǎn)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(diǎn)的數(shù)值比b點(diǎn)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(jìn)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

13、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

14、同的溫度和壓強(qiáng)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(duì)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(shí),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(shí),容器的體積為2L,此時(shí)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=________。 (3)常溫下,將NO和H2

15、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(huì)生成HNO2(一種一元弱酸),再將吸收液導(dǎo)入電解槽中進(jìn)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>25

16、6/3a22:12H2+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(jì)算、氧化還原反應(yīng)的分析、電解原理的應(yīng)用。 (1)將兩個(gè)反應(yīng)依次編號(hào)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(diǎn):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(dòng)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(dá)式計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)。 (2)根據(jù)圖像,在相同壓強(qiáng)下

17、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(dòng),反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。 ①A項(xiàng),盡量提高反應(yīng)溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),NH3的產(chǎn)率減小;B項(xiàng),對(duì)原料氣適當(dāng)加壓,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),NH3的產(chǎn)率增大;C項(xiàng),采用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?,平衡不移?dòng),NH3的產(chǎn)率不變;D項(xiàng),將NH3液化,不斷移出液氨,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),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(shí),壓強(qiáng)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(dòng),NH3物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小,K值減小,K1

18、K2。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(shí)NH3物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.600,=0.600,解得x=0.75a,平衡時(shí)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(shí)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===。

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