2020-2021學(xué)年高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)易錯(cuò)題12 化學(xué)平衡圖像

1、易錯(cuò)12 化學(xué)平衡圖像【易錯(cuò)分析】圖像和圖表分析能力是高中化學(xué)重點(diǎn)考查的能力之一，從近幾年的高考試題看，化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的圖像和圖表題屬于高頻考點(diǎn)，要求能夠分析圖像、圖表，結(jié)合化學(xué)平衡移動(dòng)原理答題。反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像題有如下幾種類型：分析外界條件對(duì)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡的影響、由圖像判斷反應(yīng)特征(確定反應(yīng)中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)、判斷熱效應(yīng)或氣體物質(zhì)化學(xué)計(jì)量數(shù)的變化關(guān)系)、由反應(yīng)和圖像判斷圖像中坐標(biāo)或曲線的物理意義、由反應(yīng)和圖像判斷符合圖像變化的外界條件、由反應(yīng)判斷圖像正誤等?！惧e(cuò)題糾正】例題1、合成氨工業(yè)涉及固體燃料的氣化，需要研究CO2與CO之間的轉(zhuǎn)化。為了弄清其規(guī)律，讓一定量的CO2與

2、足量碳在體積可變的密閉容器中反應(yīng)：C(s)CO2(g) 2CO(g)H，測(cè)得壓強(qiáng)、溫度對(duì)CO、CO2的平衡組成的影響如圖所示：回答下列問題：(1)p1、p2、p3的大小關(guān)系是_，欲提高C與CO2反應(yīng)中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)采取的措施為_。圖中a、b、c三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系是_。(2)900 、1.013 MPa時(shí)，1 mol CO2與足量碳反應(yīng)達(dá)平衡后容器的體積為V，CO2的轉(zhuǎn)化率為_，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K_?！窘馕觥?1)正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，CO的含量降低，根據(jù)圖像可知，在溫度相等時(shí)p1對(duì)應(yīng)的CO含量最高，則p1、p2、p3的大小關(guān)系是p1p2p3。升高溫度CO的含量升

3、高，說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以欲提高C與CO2反應(yīng)中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)采取的措施為升高溫度、降低壓強(qiáng)。平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)系，升高溫度平衡右移，平衡常數(shù)增大，則圖中a、b、c三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系是KaKbKc。(2)900 、1.013 MPa時(shí)CO的含量是80%，則C(s)CO(g) 2CO(g)起始量(mol)1 0轉(zhuǎn)化量(mol) x 2x平衡量(mol) 1x 2x因此0.8，解得x，則CO2的轉(zhuǎn)化率為66.7%，反應(yīng)的平衡常數(shù)K。【答案】(1)p1p2p3升高溫度、降低壓強(qiáng)KaKbKc(2)66.7%例題2、(1)活性炭還原NO2的反應(yīng)為2NO2(g)2C(s) N2(g)

4、2CO2(g)，在恒溫條件下，1 mol NO2和足量活性炭發(fā)生該反應(yīng)，測(cè)得平衡時(shí)NO2和CO2的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓的關(guān)系如圖所示：A、B、C三點(diǎn)中NO2的轉(zhuǎn)化率最高的是_(填“A”“B”或“C”)點(diǎn)。計(jì)算C點(diǎn)時(shí)該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp_(Kp是用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。(2)以CO作還原劑與磷石膏反應(yīng)，不同反應(yīng)溫度下可得到不同的產(chǎn)物。向盛有CaSO4的真空恒容密閉容器中充入CO，反應(yīng)體系起始總壓強(qiáng)為0.1a MPa，不同溫度下反應(yīng)后所得固體成分的物質(zhì)的量如圖所示。在低于800 時(shí)主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_；1 150 下，反應(yīng)CaSO4COCaOCO2SO2達(dá)到平

5、衡時(shí)，c平衡(SO2)8.0105 molL1，CO的轉(zhuǎn)化率為80%，則c初始(CO)_ molL1，該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp_(用含a的代數(shù)式表示；用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；忽略副反應(yīng))?！窘馕觥?1)增大壓強(qiáng)，平衡左移，NO2的轉(zhuǎn)化率減小，所以A點(diǎn)NO2的轉(zhuǎn)化率最高。設(shè)C點(diǎn)時(shí)NO2的濃度為c molL1，則CO2的濃度也為c molL12NO2(g)2C(s) N2(g)2CO2(g)c molL1c molL1c molL1p(NO2)20 MPa8 MPap(N2)20 MPa4 MPap(CO2)20 MPa8 MPaKp4。(2)在低于800 時(shí)，固體產(chǎn)物為

6、CaS，所以此時(shí)反應(yīng)方程式為CaSO44COCaS4CO2c初始(CO)1.0104 molL1 CaSO4COCaOCO2SO2平衡(molL1)2.0105 8.01058.0105平衡時(shí)總壓強(qiáng)：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【知識(shí)清單】1.解題思路化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像是高考?？碱}型，一般考查速率（濃度）時(shí)間圖像、含量(轉(zhuǎn)化率)時(shí)間溫度(壓強(qiáng))圖像、恒溫線(或恒壓線)圖像等。圖像作為一種

7、思維方法在解題過程中也有著重要作用，可以將一些較為抽象的知識(shí)，轉(zhuǎn)化為圖像，然后進(jìn)行解決?？磮D像一看軸(即縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)的意義)，二看點(diǎn)(即起點(diǎn)、拐點(diǎn)、交點(diǎn)、終點(diǎn))，三看線(即線的走向和變化趨勢(shì))，四看輔助線(如等溫線、等壓線、平衡線等)，五看量的變化(如濃度變化、溫度變化等)想規(guī)律看清圖像后聯(lián)想外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響規(guī)律作判斷通過對(duì)比分析，作出正確判斷2.分析方法認(rèn)清坐標(biāo)系，弄清縱、橫坐標(biāo)所代表的意義，并與有關(guān)原理相結(jié)合；看清起點(diǎn)，分清反應(yīng)物、生成物，濃度減小的是反應(yīng)物，濃度增大的是生成物，一般生成物多數(shù)以原點(diǎn)為起點(diǎn)；看清曲線的變化趨勢(shì)，注意漸變和突變，分清正、逆反應(yīng)，從而判斷

8、反應(yīng)特點(diǎn)；注意終點(diǎn)，例如在濃度時(shí)間圖像上，一定要看清終點(diǎn)時(shí)反應(yīng)物的消耗量、生成物的增加量，并結(jié)合有關(guān)原理進(jìn)行推理判斷；先拐先平數(shù)值大，例如在轉(zhuǎn)化率時(shí)間圖像上，先出現(xiàn)拐點(diǎn)的曲線先達(dá)到平衡，此時(shí)逆向推理可得該曲線對(duì)應(yīng)的溫度高、濃度大或壓強(qiáng)大；定一議二，當(dāng)圖像中有三個(gè)量時(shí)，先確定一個(gè)量不變?cè)儆懻摿硗鈨蓚€(gè)量的關(guān)系。3.解題策略從“斷點(diǎn)”著手，當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到一種平衡后，若某一時(shí)刻外界條件發(fā)生改變，都可能使速率時(shí)間圖像的曲線出現(xiàn)不連續(xù)的情況，即出現(xiàn)“斷點(diǎn)”。根據(jù)“斷點(diǎn)”前后的速率大小，即可對(duì)外界條件的變化情況作出判斷；從“拐點(diǎn)”入手，同一可逆反應(yīng)，若反應(yīng)條件不同，達(dá)到平衡所用的時(shí)間也可能不同，反映到圖像出

9、現(xiàn)“拐點(diǎn)”的時(shí)間也就有差異。根據(jù)外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，即可判斷出溫度的高低、壓強(qiáng)或濃度的大小及是否使用催化劑；從曲線的變化趨勢(shì)著手，對(duì)于速率溫度(或壓強(qiáng))圖像，由于隨著溫度逐漸升高或壓強(qiáng)逐漸增大，反應(yīng)速率會(huì)逐漸增大，因此圖像上出現(xiàn)的是平滑的遞增曲線，注意溫度或壓強(qiáng)的改變對(duì)正、逆反應(yīng)速率的影響是一致的，即要增大都增大，要減小都減小，反映到圖像上，就是v(正)、v(逆)兩條曲線的走勢(shì)大致相同。【變式練習(xí)】1. 溫度為T，向體積不等的恒容密閉容器中分別加入足量活性炭和1mol NO2，發(fā)生反應(yīng)：2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)反應(yīng)相同時(shí)間，測(cè)得各容器中NO2的轉(zhuǎn)化率與容器

10、體積的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是AT時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為B圖中c點(diǎn)所示條件下，v(正)v(逆)C向a點(diǎn)平衡體系中充入一定量的NO2，達(dá)到平衡時(shí)，NO2的轉(zhuǎn)化率比原平衡大D容器內(nèi)的壓強(qiáng)：Pa:Pb6:72. （1）已知反應(yīng)A(g)+B(g)2D(g)，若在起始時(shí)c(A)a mol L1， c(B)2amol L1，則該反應(yīng)中各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化的曲線是_（選填字母序號(hào)）。在298K時(shí)，反應(yīng)A(g)2B(g)的 KP0.1132kPa，當(dāng)分壓為 p(A)p(B)1kPa時(shí)，反應(yīng)速率正_逆（填 “ ” “ ” 或 “ ” ）。溫度為 T時(shí)，某理想氣體反應(yīng) A(g)B(g)C(g)M(g)，

11、其平衡常數(shù) K為0.25，若以 AB 11發(fā)生反應(yīng)，則 A的理論轉(zhuǎn)化率為_（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。（2）富勒烯 C60和 C180可近似看作“ 完美的” 球體，富勒烯的生成時(shí)間很快，典型的是毫秒級(jí)，在所有的合成技術(shù)中得到的 C60的量比 C180的量大得多。已知兩個(gè)轉(zhuǎn)化反應(yīng)：反應(yīng)物3C60 ，反應(yīng)物C180，則勢(shì)能（活化能）與反應(yīng)進(jìn)程的關(guān)系正確的是_（選填字母序號(hào)）。（3）甲醇脫氫和甲醇氧化都可以制取甲醛，但是O2氧化法不可避免地會(huì)深度氧化成CO。脫氫法和氧化法涉及的三個(gè)化學(xué)反應(yīng)的 lgK隨溫度 T的變化曲線如圖所示。寫出圖中曲線的化學(xué)反應(yīng)方程式_；曲線的化學(xué)反應(yīng)方程式為_；曲線對(duì)應(yīng)的化學(xué)反

12、應(yīng)是_（填“ 放熱” 或“ 吸熱” ）反應(yīng)?！疽族e(cuò)通關(guān)】1.反應(yīng)為CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H”、“”、“”、“”“”或“=”)0。寫出兩條可同時(shí)提高反應(yīng)速率和CO轉(zhuǎn)化率的措施:。下列說法正確的是(填字母)。a.溫度越高，該反應(yīng)的平衡常數(shù)越大b.達(dá)平衡后再充入稀有氣體，CO的轉(zhuǎn)化率提高c.容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不再變化時(shí)，反應(yīng)達(dá)到最大限度d.圖中壓強(qiáng)：p1a2 a1b2 b1t2 t1=t2 t1”或“”)。若在150時(shí)進(jìn)行上述轉(zhuǎn)化，理論轉(zhuǎn)化率(FeO)=_。在上述反應(yīng)體系中，一定可以說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_(填標(biāo)號(hào))。A.體系的壓強(qiáng)不變 B.CO2的物質(zhì)的量不變C.CO的生成速率和消

13、耗速率相等且不等于零 D.氣體的平均摩爾質(zhì)量不變根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理，分析CO2還原器溫度設(shè)置在170的原因_。12.碳的化合物的轉(zhuǎn)換在生產(chǎn)、生活中具有重要的應(yīng)用。特別是CO2的低碳轉(zhuǎn)型對(duì)抵御氣候變化具有重要意義。在三個(gè)容積均為1L的密閉容器中以不同的氫碳比n(H2)n(CO2)充入H2和CO2，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) H，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示。氫碳比_，Q點(diǎn)v(正)_v(逆)，該反應(yīng)的H _0。(填“大于”或“小于”)若起始時(shí)，CO2、H2的濃度分別為0.5molL-1、l molL-1，則P點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度的平衡常數(shù)的值為_

14、。P點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)_Q點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)(填“”、“”或“=”)答案【變式練習(xí)】1. B【解析】由反應(yīng) 可知容器體積越大，壓強(qiáng)越小，反應(yīng)往正方向移動(dòng)，NO2的轉(zhuǎn)化率提高，由圖像可知，相同時(shí)間，a，b為已達(dá)到平衡點(diǎn)，c還未達(dá)到平衡，利用化學(xué)平衡常數(shù)和等效平衡進(jìn)行分析。Aa點(diǎn)時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，NO2轉(zhuǎn)化率為40%，則 T時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為，故A錯(cuò)誤；B圖中c點(diǎn)還未達(dá)到平衡，反應(yīng)往正方向進(jìn)行，v(正)v(逆)，故B正確；C向a點(diǎn)平衡體系中充入一定量的NO2，等效于加壓，平衡逆移，轉(zhuǎn)化率降低，C錯(cuò)誤；D由A可知a點(diǎn)時(shí)容器內(nèi)氣體物質(zhì)的量為1.2mol；b點(diǎn)時(shí)反應(yīng)三段式為則b點(diǎn)容器內(nèi)氣體物質(zhì)的量為1

15、.4mol，由于V1V2，則Pa:Pb6:7，故D錯(cuò)誤；故答案選B。2. （1）C K，則反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，v正v逆；溫度為 T時(shí)，某理想氣體反應(yīng) A(g)B(g)C(g)M(g)，設(shè)A、B的起始量為n，A的理論轉(zhuǎn)化x，建立三段式有：平衡常數(shù)，A的轉(zhuǎn)化率為33.3%；(2)富勒烯的生成時(shí)間很快，典型的是毫秒級(jí)，在所有的合成技術(shù)中得到的C60的量比C180的量大得多，這句話的完整理解是“單位時(shí)間內(nèi)生成C60的量多速率快”，即活化能小得多，同時(shí)生成物能量不會(huì)一樣B選項(xiàng)正確，故答案為：B；(3)甲醇脫氫的化學(xué)反應(yīng)方程式為CH3OH(g)= HCHO(g)+H2(g)，屬于分解反應(yīng)，吸熱，隨著溫度

16、升高，平衡常數(shù)K增大，則曲線表示的是甲醇脫氫反應(yīng)，反應(yīng)表示的是甲醇氧化制取甲醛，由圖像可知，隨著溫度的升高，平衡常數(shù)K減小，則該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，已知O2氧化法不可避免地會(huì)深度氧化成CO，則反應(yīng)是2HCHO(g)+O2(g)=2CO(g)+2H2O(g)。1. 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【解析】設(shè)反應(yīng)中消耗xmolCO，由題意建立如下三段式：由M點(diǎn)CH3OH的體積分?jǐn)?shù)為10%可得關(guān)系式：100%10%，解得x0.25，則(CO)100%25%；該反應(yīng)為氣態(tài)物質(zhì)分子數(shù)減小的放熱反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，(CH3OH)增

17、大，升高溫度，(CH3OH)減小，則由圖可知，x軸代表壓強(qiáng)，Y軸表示溫度。 2. 270向右增大反應(yīng)物濃度或增大壓強(qiáng)【解析】設(shè)N2的生成量為amol， 由題意建立如下列出“三段式”：由平衡時(shí)混合氣體壓強(qiáng)為初始?xì)怏w壓強(qiáng)的0.8得關(guān)系式：0.20.1a2a0.8(2a0.22a0.1)，解得：a0.3。該反應(yīng)的平衡常數(shù)K270。平衡后在此基礎(chǔ)上再向容器中充入2a mol的N2、0.2 mol的NO時(shí)，使容器內(nèi)的壓強(qiáng)增大，平衡向氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)減小的方向移動(dòng)，即向右移動(dòng)。根據(jù)圖像知，改變某一外界條件，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，可增大反應(yīng)物的濃度，也可增大壓強(qiáng)。3.（1）（2）B（3）AB【解析】(1)C由

18、題意可知，平衡常數(shù)等于氣體生成物二氧化硫、二氧化碳濃度冪之積除以氣體反應(yīng)物一氧化碳濃度冪之積，所以反應(yīng)的Kp。(2)反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則A、D錯(cuò)誤；反應(yīng)的速率(v1)小于反應(yīng)的速率(v2)，則反應(yīng)的活化能較小，則C錯(cuò)誤、B正確。（3）投入生石灰，生石灰與二氧化硫反應(yīng)，SO2生成量減小，正確；較低的反應(yīng)溫度，反應(yīng)逆向進(jìn)行，SO2生成量減小，正確；由圖象可知，減小CO的初始體積百分?jǐn)?shù)，減小CaS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，增大二氧化硫的排放，錯(cuò)誤；提高反應(yīng)體系的溫度，不利于二氧化硫的減少，錯(cuò)誤。答案選AB。4. =c點(diǎn)與b點(diǎn)反應(yīng)均未達(dá)到平衡,但c點(diǎn)溫度高于b點(diǎn),反應(yīng)速率更快,相同時(shí)間內(nèi)生成CO的量更

19、多,所以c點(diǎn)CO的含量更高乙EB【解析】a,b兩點(diǎn)溫度相同,平衡常數(shù)相等。起始時(shí)投入CH4和CO2,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,v正(CH4)遞減,v逆(CO)遞增(從零開始),所以曲線甲表示v逆-c(CO),曲線乙表示v正-c(CH4);溫度降低,反應(yīng)速率減小,新平衡的平衡常數(shù)減小,則平衡逆向移動(dòng),CH4的濃度變大(B點(diǎn)),CO的濃度變小(E點(diǎn))。5. c2(SO3)c2(SO2)c(O2)45%24 300 (MPa)-1【解析】設(shè)SO2、O2起始物質(zhì)的量分別為2a mol、a mol,轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量為2x mol、x mol。 2SO2(g) +O2(g)2SO3(g)起始/mol:2aa0轉(zhuǎn)化/mo

20、l:2xx2x平衡/mol:2a-2xa-x 2x(2a-2x)+(a-x)+2x2a+a=0.0850.1,解得x=0.45a轉(zhuǎn)化率=2x2a100%=45% 2SO2(g) +O2(g)2SO3(g)起始/mol:2aa0轉(zhuǎn)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+1.8a)2(0.07MPa0.1a0.2a+0.1a+1.8a)=24 300(MPa)-1先達(dá)到平衡的反應(yīng)速率快,則溫度高,T

21、1vA (逆),C點(diǎn)時(shí),達(dá)到平衡狀態(tài),vC (正) =vC (逆),T2T1,溫度越高,反應(yīng)速率越快,則vC (正) =vC(逆)vA (正)v A (逆),因此vC (正)vA(逆)。6. 增大 0.018【解析】據(jù)圖可知：溫度升高，H2S的平衡轉(zhuǎn)化率增大，平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)K增大。985時(shí)，H2S的平衡轉(zhuǎn)化率為40%，起始濃度H2S的濃度為c mol/L，則平衡時(shí)c(H2S)=0.6c mol/L，c(H2)=0.4c mol/L，c(S2)=0.2c mol/L，則K=0.04=，解得c=0.018。7. (1)0.042mol/(Lmin) 減小 bc(2)1050kPa前反應(yīng)未達(dá)

22、平衡狀態(tài)，隨著壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率加快，NO轉(zhuǎn)化率提高 50%(3)(0.412)20.212(0.61.2)21.1106Pa或(13)216141.1106Pa【解析】(1) 由表格數(shù)據(jù)可知，010min內(nèi)，c(NO)=（1.00.58）mol/L，則NO的平均反應(yīng)速率v(NO)=1.0-0.58mol/L10min=0.042mol/(Lmin)。反應(yīng)a是放熱反應(yīng)，升高反應(yīng)溫度，平衡逆向移動(dòng)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K減小。 a.30min后加入一定量的活性炭，平衡不移動(dòng)，NO濃度不變，錯(cuò)誤；b.30min后通入一定量的NO，平衡正向移動(dòng)，NO和氮?dú)鉂舛染龃?，正確；c.30min后適當(dāng)縮小容器的體積，增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，NO和氮?dú)鉂舛染龃螅_； d.30min后加入合適的催化劑平衡不移動(dòng)，NO濃度不變，錯(cuò)誤。故選bc。(2)由題給圖示可知1050kPa前反應(yīng)未達(dá)平衡狀態(tài)，隨著壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率加快，NO2消耗量增大，NO2轉(zhuǎn)化率提高；在1100 kPa時(shí)，NO2的轉(zhuǎn)化率為40%,假設(shè)開始加入二氧化氮的物質(zhì)的量為1mol，依據(jù)題意建立如下三段式： 2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) 起始量(mol) 1 0 0 變化量(mol) 0.4 0.2 0.4 平衡量(mol) 0.6 0.