专题15平衡原理综合应用三年高考化学试题附解析.docx
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专题15平衡原理综合应用三年高考化学试题附解析
专题15平衡原理综合应用-三年高考（2014-2016）
化学试题
1．【2016年高考海南卷】（9分）顺-1，2-二甲基环丙烷和反-1，2-二甲基环丙烷可发生如下转化：
该反应的速率方程可表示为：
v（正）=k（正）c（顺）和v（逆）=k（逆）c（反），k（正）和k（逆）在一定温度时为常数，分别称作正，逆反应速率常数。
回答下列问题：
（1）已知：
t1温度下，k（正）=0.006s－1，k（逆）=0.002s－1，该温度下反应的平衡常数值K1=_____；该反应的活化能Ea（正）小于Ea（逆），则
________0（填“小于”“等于”或“大于”）。
（2）t2温度下，图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是_______（填曲线编号），平衡常数值K2=_____；温度t2___t1（填“小于”“等于”或“大于”）,判断理由是______。
【答案】
（1）3小于
（2）B7/3大于放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动
【解析】
（2）随着时间的推移，顺式异构体的质量分数不断减少，则符合条件的曲线是B，设顺式异构体的起始浓度为x，该可逆反应左右物质系数相等，均为1，则平衡时，顺式异构体为0.3x，反式异构体为0.7x，所以平衡常数值K2=0.7x÷0.3x=7/3，因为K1>K2，放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动，所以温度t2大于t1。
考点：
化学平衡常数的计算，影响平衡的因素等知识。
【名师点睛】化学平衡的影响因素可以结合勒夏特列原理：
如果改变影响化学平衡的条件之一（如温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度），平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
而化学平衡常数的计算则根据定义，结合本题所给新信息可得。
2．【2016年高考上海卷】（本题共12分）
随着科学技术的发展和环保要求的不断提高，CO2的捕集利用技术成为研究的重点。
完成下列填空：
（1）目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原，所涉及的反应方程式为：
CO2（g）+4H2（g）
CH4（g）+2H2O（g）
已知H2的体积分数随温度的升高而增加。
若温度从300℃升至400℃，重新达到平衡，判断下列表格中各物理量的变化。
（选填“增大”、“减小”或“不变”）
v正
v逆
平衡常数K
转化率α
（2）相同温度时，上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡，各物质的平衡浓度如下表：
[CO2]/mol·L-1
[H2]/mol·L-1
[CH4]/mol·L-1
[H2O]/mol·L-1
平衡Ⅰ
a
b
c
d
平衡Ⅱ
m
n
x
y
a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为_________。
（3）碳酸：
H2CO3，Ki1=4.3×10-7，Ki2=5.6×10-11
草酸：
H2C2O4，Ki1=5.9×10-2，Ki2=6.4×10-5
0.1mol/LNa2CO3溶液的pH____________0.1mol/LNa2C2O4溶液的pH。
（选填“大于”“小于”或“等于”）
等浓度广东草酸溶液和碳酸溶液中，氢离子浓度较大的是___________。
若将等浓度的草酸溶液和碳酸溶液等体积混合，溶液中各种离子浓度大小的顺序正确的是_____。
（选填编号）
A．[H+]>[HC2O4-]>[HCO3-]>[CO32-]b．[HCO3-]>[HC2O4-]>[C2O42-]>[CO32-]
c．[H+]>[HC2O4-]>[C2O42-]>[CO32-]d．[H2CO3]>[HCO3-]>[HC2O4-]>[CO32-]
（4）人体血液中的碳酸和碳酸氢盐存在平衡：
H++HCO3-
H2CO3，当有少量酸性或碱性物质进入血液中时，血液的pH变化不大，用平衡移动原理解释上述现象。
________________________________
【答案】
（1）
v正
v逆
平衡常数K
转化率α
增大
增大
减小
减小
（2）
（3）大于；草酸；ac
（4）当少量酸性物质进入血液中，平衡向右移动，使H+浓度变化较小，血液中的pH基本不变；当少量碱性物质进入血液中，平衡向左移动，使H+浓度变化较小，血液的pH基本不变。
（合理即给分）
【解析】
（4）根据平衡可知当少量酸性物质进入血液中，平衡向右移动，使H+浓度变化较小，血液中的pH基本不变；当少量碱性物质进入血液中，平衡向左移动，使H+浓度变化较小，血液的pH基本不变。
【考点定位】考查外界条件对平衡状态的影响、电离常数应用等。
【名师点睛】高中化学中，我们除了学习了化学反应平衡以外，还学习了水溶液中的电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡。
溶液中的这三大平衡，和普通的化学反应平衡一样，都适用勒夏特列原理，所有关于平衡的原理、规律、计算都是相通的，在学习过程中，不可将他们割裂开来。
勒夏特列原理（又称平衡移动原理）的内容是：
改变影响平衡的一个因素，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
关键词“减弱”有两层含义，
（1）平衡移动方向：
与改变条件相反的方向；
（2）平衡移动程度：
不能抵消这种改变。
它定性揭示了化学平衡与外界条件的关系，在帮助中学生判断平衡移动方向，分析平衡移动后浓度、体积百分含量、转化率变化等方面非常方便实用。
而且“勒夏特列原理有广泛适用性，可用于研究所有的化学动态平衡，如沉淀溶解平衡、电离平衡、盐类水解平衡等，所以它是一个很重要的基本规律。
另外注意平衡常数只是温度的函数，温度不变，K值不变。
3．【2016年高考天津卷】（14分）氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。
回答下列问题：
（3）在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：
MHx（s）+yH2（g）
MHx+2y（s）ΔH<0达到化学平衡。
下列有关叙述正确的是________。
a．容器内气体压强保持不变
b．吸收ymolH2只需1molMHx
c．若降温，该反应的平衡常数增大
d．若向容器内通入少量氢气，则v（放氢）>v（吸氢）
（4）利用太阳能直接分解水制氢，是最具吸引力的制氢途径，其能量转化形式为_______。
【答案】
（3）ac
（4）光能转化为化学能
【解析】
（4）利用太阳能直接分解水制氢，是将光能转化为化学能，故答案为：
光能转化为化学能
【考点定位】考查化学反应中的能量变化、电解原理及其应用
【名师点晴】本题考查的知识点较多，以氢气利用为线索考查了化学反应中的能量变化、电解原理及其应用、化学平衡的移动及其影响因素等相关知识。
在书写燃料电池电极反应时，要注意掌握一般的书写方法：
①电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则；②将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；③负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如+4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形式存在）；④溶液中不存在O2-：
在酸性溶液中它与H+结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。
本题的易错点和难点是c（Na2FeO4）低于最高值的原因分析。
分析时，要注意从题目中寻找线索并结合反应的特征分析。
4．【2016年高考新课标Ⅰ卷】（15分）
元素铬（Cr）在溶液中主要以Cr3+（蓝紫色）、Cr（OH）4−（绿色）、Cr2O72−（橙红色）、CrO42−（黄色）等形式存在，Cr（OH）3为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题：
（2）CrO42−和Cr2O72−在溶液中可相互转化。
室温下，初始浓度为1.0mol·L−1的Na2CrO4溶液中c（Cr2O72−）随c（H+）的变化如图所示。
①离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应____________。
②由图可知，溶液酸性增大，CrO42−的平衡转化率__________（填“增大“减小”或“不变”）。
根据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为__________。
③升高温度，溶液中CrO42−的平衡转化率减小，则该反应的ΔH_________（填“大于”“小于”或“等于”）。
【答案】
（2）①2CrO42-+2H＋
Cr2O72-+H2O；②增大；1.0×1014；③小于；
【解析】
试题分析：
（2）①随着H+浓度的增大，CrO42-于溶液的H+发生反应，反应转化为Cr2O72-的离子反应式为：
2CrO42-+2H＋
Cr2O72-+H2O。
②根据化学平衡移动原理，溶液酸性增大，c（H+）增大，化学平衡2CrO42-+2H＋
Cr2O72-+H2O向正反应方向进行，导致CrO42−的平衡转化率增大；根据图像可知，在A点时，c（Cr2O72-）=0.25mol/L，由于开始时c（CrO42−）=1.0mol/L，根据Cr元素守恒可知A点的溶液中CrO42-的浓度c（CrO42−）=0.5mol/L；H+浓度为1×10-7mol/L；此时该转化反应的平衡常数为
；③由于升高温度，溶液中CrO42−的平衡转化率减小，说明升高温度，化学平衡逆向移动，导致溶液中CrO42−的平衡转化率减小，根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，逆反应方向是吸热反应，所以该反应的正反应是放热反应，故该反应的ΔH＜0；
【考点定位】考查化学平衡移动原理的应用、化学平衡常数、溶度积常数的应用、两性物质的性质的知识。
【名师点睛】两性氢氧化物是既能与强酸反应产生盐和水，也能与强碱反应产生盐和水的物质，化学平衡原理适用于任何化学平衡。
如果改变影响平衡的一个条件，化学平衡会向能够减弱这种改变的方向移动。
会应用沉淀溶解平衡常数计算溶液中离子浓度大小，并根据平衡移动原理分析物质的平衡转化率的变化及移动方向，并根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒书写离子反应方程式。
该题是重要的化学平衡移动原理的应用，考查了学生对化学平衡移动原理、化学平衡常数、溶度积常数的含义的理解与计算、应用，同时考查了物质的存在形式与溶液的酸碱性和物质的量多少的关系、离子反应和离子方程式的书写。
是一个综合性试题。
5．【2016年高考新课标Ⅱ卷】丙烯腈（CH2=CHCN）是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛（CH2=CHCHO）和乙腈CH3CN等，回答下列问题：
（1）以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈（C3H3N）和副产物丙烯醛（C3H4O）的热化学方程式如下：
①C3H6（g）+NH3（g）+
O2（g）=C3H3N（g）+3H2O（g）△H=-515kJ/mol
②C3H6（g）+O2（g）=C3H4O（g）+H2O（g）△H=-353kJ/mol
两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是。
（2）图（a）为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应温度为460OC．低于460OC时，丙烯腈的产率（填“是”或者“不是”）对应温度下的平衡产率，判断理由是；高于460OC时，丙烯腈产率降低的可能原因是（双选，填标号）
A．催化剂活性降低B．平衡常数变大C．副反应增多D．反应活化能增大
（3）丙烯腈和丙烯醛的产率与n（氨）/n（丙烯）的关系如图（b）所示。
由图可知，最佳n（氨）/n（丙烯）约为，理由是。
进料氨、空气、丙烯的理论体积约为
【答案】27.
（1）两个反应均为放热量大的反应；降低温度、降低压强；催化剂；
（2）不是；该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低；AC
（3）1；该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低；1:
7.5:
1
【解析】
（3）根据图像可知，当n（氨）/n（丙烯）约为1时，该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低；根据化学反应C3H6（g）+NH3（g）+3/2O2（g）=C3H3N（g）+3H2O（g），氨气、氧气、丙烯按1:
1.5:
1的体积比加入反应达到最佳状态，而空气中氧气约占20%，所以进料氨、空气、丙烯的理论体积约为1:
7.5:
1。
【考点定位】考查影响化学平衡的因素，化学图像的分析与判断，化学计算等知识。
【名师点睛】本题考查影响化学平衡的因素，化学图像的分析与判断，化学计算等知识。
该题是对化学平衡的集中考查，涉及的知识点不多，解题的关键点是看懂图像的含义，看图像时：
①一看面：
纵坐标与横坐标的意义；②二看线：
线的走向和变化趋势；③三看点：
起点，拐点，终点，然后根据图象中呈现的关系、题给信息和所学知识相结合，做出符合题目要求的解答。
6．【2016年高考新课标Ⅲ卷】（15分）
煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝，回答下列问题：
（1）NaClO2的化学名称为_______。
（2）在鼓泡反应器中通入含有含有SO2和NOx的烟气，反应温度为323K，NaClO2溶液浓度为5×10−3mol·L−1。
反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表》
离子
SO42−
SO32−
NO3−
NO2−
Cl−
c/（mol·L−1）
8.35×10−4
6.87×10−6
1.5×10−4
1.2×10−5
3.4×10−3
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式__________。
增加压强，NO的转化率______（填“提高”“不变”或“降低”）。
②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐______（填“提高”“不变”或“降低”）。
③由实验结果可知，脱硫反应速率______脱硝反应速率（填“大于”或“小于”）。
原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是___________。
（3）在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中，SO2和NO的平衡分压px如图所示。
①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均______________（填“增大”“不变”或“减小”）。
②反应ClO2−+2SO32−===2SO42−+Cl−的平衡常数K表达式为___________。
【答案】
（1）亚氯酸钠；
（2）①2OH-＋3ClO2－＋4NO＝4NO3－＋3Cl－＋2H2O；提高②减小；
③大于；NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高（3）①减小；②
【解析】
试题分析：
（1）NaClO2的化学名称为亚氯酸钠；
（2）①亚氯酸钠具有氧化性，则NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式为2OH-＋3ClO2－＋4NO＝4NO3－＋3Cl－＋2H2O；正反应是体积减小的，则增加压强，NO的转化率提高。
②根据反应的方程式ClO2−+2SO32−===2SO42−+Cl−可知平衡常数K表达式为
。
【考点定位】考查氧化还原反应、盖斯定律、外界条件对反应速率和平衡状态的影响等
【名师点睛】本题考查物质的名称、氧化还原反应方程式的书写、勒夏特列原理、图表数据和图像、盖斯定律等化学理论知识，平时的训练中夯实基础，强化知识的运用，体现了知识的运用能力。
平时的学习中注意对选修4学习。
依据题目中所给数据，再根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒书写离子反应方程式；化学平衡原理适用于任何化学平衡，如果改变影响平衡的一个条件，化学平衡会向能够减弱这种改变的方向移动。
化学平衡常数：
一定条件下达到化学平衡，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，只受温度的影响，依据题目所给信息作出合理判断；盖斯定律是对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热效应是相同的；本题是综合性试题，难度适中。
7．【2016年高考浙江卷】（15分）催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。
研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平衡反应，分别生成CH3OH和CO。
反应的热化学方程式如下：
CO2（g）+3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1=-53.7kJ·mol-1
CO2（g）+H2（g）
CO（g）+H2O（g）ΔH2
某实验室控制CO2和H2初始投料比为1:
2.2，经过相同反应时间测得如下实验数据：
【备注】Cat.1:
Cu/ZnO纳米棒；Cat.2:
Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：
转化的CO2中生成甲醛的百分比
已知：
CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1
H2O（l）
H2O（g）ΔH3=44.0kJ·mol-1
请回答（不考虑温度对ΔH的影响）：
（1）反应
的平衡常数表达式K=；反应
的ΔH2=kJ·mol-1。
（2）有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有。
A．使用催化剂Cat.1B．使用催化剂Cat.2C．降低反应温度
D．投料比不变，增加反应物的浓度E．增大CO2和H2的初始投料比
（3）表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响，其原因是。
【答案】
（1）
+41.2
（2）CD
（3）表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响。
【解析】
试题分析：
（1）根据平衡常数的公式，生成物的浓度幂之积与反应物浓度的幂之积的比值书写平衡常数为
。
有热化学方程式为：
a:
CO（g）+
O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ·mol-1b：
H2（g）+
O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ·mol-1c:
H2O（l）
H2O（g）ΔH3=44.0kJ·mol-1根据盖斯定律分析，b-a+c即可得热化学方程式为：
CO2（g）+H2（g）
CO（g）+H2O（g）ΔH2=-285.8+283.0+44=+41.2kJ·mol-1。
（2）反应Ⅰ中A、使用催化剂，平衡不移动，不能提高转化率，错误；B、使用催化剂，平衡不移动，不能提高转化率，错误；C、降低反应温度，平衡正向移动，提高二氧化碳的转化率，正确；D、投料比不变，增加反应的浓度，平衡正向移动，提高二氧化碳的转化率，正确；E、增大二氧化碳和氢气的初始投料比，能提高氢气的转化率，二氧化碳的会降低，故错误。
故选CD。
（3）从表格数据分析，在相同的温度下，不同的催化剂，其二氧化碳的转化率也不同，说明不同的催化剂的催化能力不同；相同催化剂不同的温度，二氧化碳的转化率不同，且温度高的转化率大，因为正反应为放热反应，说明表中数据是未到平衡数据。
所以答案为：
表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响。
【考点定位】平衡常数，盖斯定律，平衡移动原理，催化剂的作用，电解池的工作原理和电极反应的书写
【名师点睛】掌握盖斯定律是分析和计算反应热常用的工具。
根据方程式的加减确定反应热的加减。
同时注意反应热的正负号。
掌握平衡移动原理，注意只有浓度、温度和压强硬性平衡，注意催化剂的使用只能改变反应速率但不影响平衡，可以影响到达平衡的时间。
当增大一种反应物的浓度时，平衡正向移动，另一种反应物的转化率会提高，但本身转化率会降低。
本题考查了平衡常数和盖斯定律，平衡移动的影响因素，和催化剂对反应的影响，综合能力较强。
8．【2015海南化学】（8分）氨是合成硝酸、铵盐和氮肥的基本原料，回答下列问题：
（1）氨的水溶液显弱碱性，其原因为（用离子方程式表示），0．1mol·L-1的氨水中加入少量的NH4Cl固体，溶液的PH（填“升高”或“降低”）；若加入少量的明矾，溶液中的NH4+的浓度（填“增大”或“减小”）。
（2）硝酸铵加热分解可得到N2O和H2O，250℃时，硝酸铵在密闭容器中分解达到平衡，该分解反应的化学方程式为，平衡常数表达式为；若有1mol硝酸铵完全分解，转移的电子数为mol。
【答案】
（1）NH3·H2O
NH4++OH-降低增大；；
（2）NH4NO3
N2O+2H2O；c（N2O）c（H2O）2；4
【考点定位】本题考查弱电解质的电离平衡的判断，化学方程式的书写，化学反应与能量的关系判断。
【名师点睛】以氨气、硝酸铵和氮的氧化物为载体考查弱电解质电离平衡的影响因素、化学方程式的书写、平衡常数表达式的书写、氧化还原反应电子转移的数目及反应热的计算。
以元素化合物知识为载体考查基本概念和基本原理是高考命题的主旨，考查考查学生分析问题、解决问题的能力，是化学高考的常见题型。
题目难度中等。
9．【2015北京理综化学】（12分）氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。
以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。
其反应过程如下图所示：
（3）反应Ⅱ：
2H2SO4（l）=2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）△H=+550kJ/mol
它由两步反应组成：
i．H2SO4（l）=SO3（g）+H2O（g）△H=+177kJ/mol
ii．SO3（g）分解。
L（L1、L2），X可分别代表压强或温度。
下图表示L一定时，ii中SO3（g）的平衡转化率随X的变化关系。
①X代表的物理量是。
②判断L1、L2的大小关系，并简述理由：
。
【答案】
（3）①压强 ②L2>L1 2SO3（g）= 2SO2（g）+O2（g）△H=+196kJ/mol,压强一定时，温度升高，平衡转化率增大
【解析】
（3） 根据反应Ⅱ和步骤ⅰ写出步骤ⅱ的热化学反应方程式为：
2SO3（g）= 2SO2（g）+O2（g）△H=+196KJ∙mol-1
①该反应正反应为气体体积增大的反应，压强增大，平衡逆向移动，SO3的转化率减小，故X代表的物理量为压强。
②根据①可知L代表的物理量为温度。
该反应的正反应为吸热反应，相同压强时，温度升高，平衡正向移动，SO3的转化率增大，故L2>L1。
【考点定位】考查方程式配平;离子检验;平衡图像分析;化学平衡影响因素
【名师点晴】本题以通过太阳能制备氢能源为素材考查化学方程式的书写、元素化合物知识、化学平衡理论，较好的考查了学生灵活运用所学知识分析问题、解决问题的能力，体现了化学的学科特点。
10．【2015广东理综化学】（16分）用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染，
（2）新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性，
①实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的aHCl—T曲线如图12，则总反应的△H0,（填“＞”、“﹦”或“＜”）；A、B两点的平衡常数K（A）与K（B）中较大的是。
②在上述实验中若压缩体积使压强增大，画出相应aHCl—T曲线的示意图，并简要说明理由：
。
③下列措施中有利于提高aHCl的有。
A、增大n（HCl）B、增大n（O2）C、使用更好的催化剂D、移去H2O
（3）一定条件下测得反应过程中n（Cl2）的数据如下：
t（min）
0
2.0
4.0
6.0
8.0
n（Cl2）/10-3mol
0
1.8
3.7
5.4
7.2
计算2.0～6.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率（以mol·min-1为单位，写出计算过程）。
（4）Cl2用途广泛，写出用Cl2制备漂白粉的化学方程式。
【答案】
（2）①＜；K（A）；②见右图
增大压强，平衡右移，ɑ
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