专题15 化学平衡图像问题高考二轮核心考点化学附解析776001.docx

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专题15化学平衡图像问题高考二轮核心考点化学附解析776001

专题15化学平衡图像问题-2017年高考二轮核心考点化学

题型介绍：

化学反应速率与化学平衡图像是高考常考题型，一般考查速率（浓度）—时间图像、含量（转化率）—时间—温度（压强）图像、恒温线（或恒压线）图像等。

图像作为一种思维方法在解题过程中也有着重要作用，可以将一些较为抽象的知识，转化为图像，然后进行解决。

高考选题：

【2016年高考四川卷】一定条件下，CH4与H2O（g）发生反应：

CH4（g）+H2O（g）

CO（g）+3H2（g），设起始

=Z，在恒压下，平衡时

（CH4）的体积分数与Z和T（温度）的关系如图所示。

下列说法正确的是（）

A．该反应的焓变△H>0

B．图中Z的大小为a>3>b

C．图中X点对应的平衡混合物中

=3

D．温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后

（CH4）减小

【答案】A

解题技巧：

1、化学反应速率、化学平衡图像题的基本分析方法

（1）认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒夏特列原理挂钩。

（2）紧扣可逆反应的特征，看清正反应方向是吸热还是放热、体积增大还是减小、不变、有无固体、纯液体物质参加或生成等。

（3）看清速率的变化及变化量的大小，在条件与变化之间搭桥。

（4）看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势。

（5）先拐先平。

例如，在转化率一时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。

（6）定一议二。

当图象中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。

2、突破化学反应速率、化学平衡图像题的“三种”手段

（1）从“断点”着手

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，即出现“断点”。

根据“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。

（2）从“拐点”入手

同一可逆反应，若反应条件不同，达到平衡所用的时间也可能不同，反映到图像出现“拐点”的时间也就有差异。

根据外界条件对化学反应速率的影响，即可判断出温度的高低、压强或浓度的大小及是否使用催化剂。

（3）从曲线的变化趋势着手

对于速率－温度（或压强）图像，由于随着温度逐渐升高或压强逐渐增大，反应速率会逐渐增大，因此图像上出现的是平滑的递增曲线。

根据温度或压强对化学反应速率的影响，可以判断速率曲线的变化趋势。

需要注意的是：

①温度或压强的改变对正、逆反应速率的影响是一致的，即要增大都增大，要减小都减小，反映到图像上，就是v（正）、v（逆）两条曲线的走势大致相同；

②分析外界条件对反应速率的影响时，只能分析达到平衡之后化学反应速率的变化情况。

高频考点一：

浓度（速率）—时间图像

【典例】【百强校·2016届静海一中下学期开学考】有A、B、C三种气体在一个固定容积的容器中发生反应，体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示。

下列说法不正确的是（）

A．该反应的化学方程式为3A（g）+B（g）

2C（g）

B．若将初始投放的物质浓度增至原来的2倍，

则反应物的转化率增大，平衡常数不变

C．若第4min时降低温度，到7min时达到了新

的平衡，则此反应的ΔH<0

D．反应在前3min的平均反应速率

（A）＝0.31

mol·L-1·min-1

【答案】D

考点：

重点考查化学反应平衡与勒夏特列原理。

【考点揭秘】浓度图像注意转折点（达到平衡）的时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数的关系。

速率图像注意正逆反应速率的大小，可以判断平衡移动方向，与上一时刻进行比较，可以判断速率是增大还是减小。

高频考点二：

含量（转化率）—时间——温度（压强）图像

【典例】【黑龙江牡丹江一中2016届10月月考】可逆反应aA（g）+bB（s）

cC（g）+dD（g），其他条件不变，C的物质的量分数和温度（T）或压强（P）关系如图，其中正确的是（）

A．升高温度，平衡向逆反应方向移动B．使用催化剂，C的物质的量分数增加

C．化学方程式系数a>c＋dD．根据图像无法确定改变温度后平衡移动

【答案】A

【名师揭秘】这种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），水平线高低对应平衡移动方向。

高频考点三：

恒温线（或恒压线）图像

【典例】【2016届江苏苏北四市一模】利用CO和H2在催化剂的作用下合成甲醇，发生的反应如下：

CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）．在体积一定的密闭容器中按物质的量之比1：

2充入CO和H2，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。

下列说法正确的是（）

A．该反应的△H＜0，且p1＜p2

B．反应速率：

ν逆（状态A）＞ν逆（状态B）

C．在C点时，CO转化率为75%

D．在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的CH3OH，达平衡时CH3OH的体积分数不同

【答案】C

考点：

考查了化学平衡图像的相关知识。

【名师揭秘】该图像中有两个变量，采用“定一议二”的方法，此题的另外一个关键点事做一条垂直的辅助线，及恒温条件下分析压强的变化。

高频考点四：

速率、平衡综合图像

【典例】【百强校·2016届吉林一中第六次月考】对于反应N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH＜0，下列研究目的和示意图相符的是（）

A

B

C

D

研究目的

压强对反应的影响（p2>p1）

温度对反应的

影响

平衡体系增加N2的浓度对反应的影响

催化剂对反应的影响

图示

【答案】C

1．【2015四川理综化学】一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：

C（s）+CO2（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CO2的转化率为25.0%

C．T℃时，若充入等体积的CO2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KP=24.0P总

【答案】B

2．【2015江苏化学】在体积均为1．0L的量恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉，再分别加入0.1molCO2和0.2molCO2，在不同温度下反应CO2（g）＋c（s）

2CO（g）达到平衡，平衡时CO2的物质的量浓度c（CO2）随温度的变化如图所示（图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上）。

下列说法正确的是（）

A．反应CO2（g）＋c（s）

2CO（g）△S>0、△H<0

B．体系的总压强P总：

P总（状态Ⅱ）>2P总（状态Ⅰ）

C．体系中c（CO）：

c（CO，状态Ⅱ）<2c（CO，状态Ⅲ）

D．逆反应速率V逆：

V逆（状态Ⅰ）>V逆（状态Ⅲ）

【答案】BC

3．【2015上海化学】已知H2O2在催化剂作用下分解速率加快，其能量随反应进程的变化如下图所示。

下列说法正确的是（）

A．加入催化剂，减小了反应的热效应

B．加入催化剂，可提高H2O2的平衡转化率

C．H2O2分解的热化学方程式：

H2O2→H2O+O2+Q

D．反应物的总能量高于生成物的总能量

【答案】D

4．【2015安徽理综化学】汽车尾气中，产生NO的反应为：

N2（g）+O2（g）

2NO（g），一定条件下，等物质的量的N2（g）和O2（g）在恒容密闭容器中反应，下图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始条件改变时N2的浓度随时间的变化。

下列叙述正确的是（）

A．温度T下，该反应的平衡常数K=

B．温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小

C．曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂

D．若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的△H＜0

【答案】A

5．【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

6．【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，ɑHCl增大，相同温度下，HCl的平衡转化率比之前实验的大。

③B、D

（3）解：

设2.0～6.0min时间内，HCl转化的物质的量为n，则

2HCl（g）+1/2O2（g）==H2O（g）+Cl2（g）

21

n（5.4-1.8）×10-3mol

解得n=7.2×10-3mol，所以v（HCl）=7.2×10-3mol/（6.0-2.0）min==1.8×10-3mol/min

（4）2Cl2+2Ca（OH）2==CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O

【解析】

（4）Cl2与石灰乳发生反应制取漂白粉，反应的化学方程式为：

2Cl2+2Ca（OH）2＝CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O。

【考点定位】本题主要考查了盖斯定律的应用、化学平衡移动、化学平衡常数的大小比较、化学图像的绘制以及化学反应速率的计算。

【名师点睛】利用盖斯定律进行热化学方程式计算时先要观察分反应中物质在总反应的位置，运用“同边相加异边减”的方法将分反应转化为总反应。

化学反应速率的计算时弄清楚物质浓度的改变，再利用公式进行计算。

化学平衡的问题通常涉及到平衡状态的判断、平衡的移动、平衡的有关计算等，平衡的判断抓住两个根本标志：

各物质的浓度不再变化、同种物质的生成速率和消耗速率相等。

平衡移动判断时分析清楚反应两边气体的系数大小、反应时吸热还是放热等。

有关化学平衡的计算则一定要用“三段式”。

在绘制图像时通常题目会有参考的曲线，在分析新的条件与原曲线的关系的基础上进行绘制。

7．【2015山东理综化学】（19分）合金贮氢材料具有优异的吸收氢性能，在配合氢能的开发中起到重要作用。

（1）一定温度下，某贮氢合金（M）的贮氢过程如图所示，纵轴为平衡时氢气的压强（p），横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比（H/M）。

在OA段，氢溶解于M中形成固溶体MHx，随着氢气压强的增大，H/M逐惭增大；在AB段，MHx与氢气发生氢化反应生成氢化物MHy，氢化反应方程式为：

zMHx（s）+H2（g）==ZMHy（s）△H（Ⅰ）；在B点，氢化反应结束，进一步增大氢气压强，H/M几乎不变。

反应（Ⅰ）中z=_____（用含x和y的代数式表示）。

温度为T1时，2g某合金4min内吸收氢气240mL，吸氢速率v=______mL•g-1•min。

反应的焓变△HⅠ_____0（填“>”“<”或“=”）。

（2）η表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例，则温度为T1、T2时，η（T1）____η（T2）（填“>”“<”或“=”）。

当反应（Ⅰ）处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，达到平衡后反应（Ⅰ）可能处于图中的_____点（填“b”“c”或“d”），该贮氢合金可通过______或_______的方式释放氢气。

【答案】

（1）2/（y—x）；30；<

（2）>；c；加热减压

【考点定位】本题以合金贮氢材料为背景，考查了元素守恒的应用、化学反应速率的计算、焓变的判断、化学平衡移动及影响因素、热化学方程式的书写。

【名师点睛】本题素材选取新颖，化学反应速率与化学平衡完全围绕图像展开，这就要求考生具有较强的读图能力，能够快速的从图表中得到有用的数据，是解答本题的关键，本题第二小题为创新的题型，定义了一个新的陌生物理量，并且对该物理量进行分析，这就要求考生们对平时所学知识做到深入理解、活学活用，才能顺利的解答，第3小题为热化学方程式的书写，为常规题目，只要考生注意正负号、物质的状态以及数值的计算等，即可得到正确答案。

8．【2015浙江理综化学】（15分）乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：

（1）已知：

化学键

C－H

C－C

C＝C

H－H

键能/kJ·molˉ1

412

348

612

436

计算上述反应的△H＝________kJ·mol－1。

（2）维持体系总压强p恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸汽发生催化脱氢反应。

已知乙苯的平衡转化率为α，则在该温度下反应的平衡常数K＝____________（用α等符号表示）。

（3）工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气（原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1︰9），控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。

在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性（指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数）示意图如下：

①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实___________。

②控制反应温度为600℃的理由是____________。

（4）某研究机构用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺——乙苯－二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。

保持常压和原料气比例不变，与掺水蒸汽工艺相比，在相同的生产效率下，可降低操作温度；该工艺中还能够发生反应：

CO2＋H2＝CO＋H2O，CO2＋C＝2CO。

新工艺的特点有_________（填编号）。

①CO2与H2反应，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移

②不用高温水蒸气，可降低能量消耗

③有利于减少积炭

④有利于CO2资源利用

【答案】（15分）

（1）124

（2）

或

（3）①正反应方向气体分子数增加，加入水蒸气起稀释，相当于起减压的效果

②600℃时，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。

温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降。

高温还可能使催化剂失活，且能耗大

（4）①②③④

【考点定位】本题主要是考查化学反应与能量，化学平衡常数计算，反应条件控制，化工生产新工艺的评价，图像分析与应用等。

【名师点晴】本题从知识上考查了热化学方程式、盖斯定律，平衡图像、外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响，考查了学生对知识理解、综合运用能力。

将热化学方程式、盖斯定律，平衡图像、外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响，碳、氮及其化合物的性质等知识同低碳经济、温室气体的吸收等环境问题联系起来，充分体现了学以致用的目的，更突显了化学是一门实用性的学科的特点。

9．【2015新课标Ⅱ卷理综化学】（14分）甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料。

利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：

①CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）△H1

②CO2（g）+3H2（g）

CH3OH（g）+H2O（g）△H2

③CO2（g）+H2（g）

CO（g）+H2O（g）△H3

回答下列问题：

（2）反应①的化学平衡常数K的表达式为；图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为（填曲线标记字母），其判断理由是。

（3）合成气的组成n（H2）/n（CO+CO2）＝2.60时，体系中的CO平衡转化率（α）与温度和压强的关系如图2所示。

α（CO）值随温度升高而（填“增大”或“减小”），其原因是。

图2中的压强由大到小为_____，其判断理由是_____。

【答案】

（2）

；a；反应①为放热反应，平衡常数应随温度升高变小；

（3）减小；升高温度时，反应①为放热反应，平衡向向左移动，使得体系中CO的量增大；反应③为吸热反应，平衡向右移动，又产生CO的量增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低；P3＞P2＞P1；相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响，故增大压强时，有利于CO的转化率升高

【解析】

10．【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；

11．【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

【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。

夯实基础：

1．【百强校·2016届邯郸一中第六次月考】某可逆反应2x（g）

3Y（g）+Z（g），混合气体中X的物质的量分数与温度关系如图所示：

下列推断正确的是（）

A．升高温度，该反应平衡常数K减小

B．压强大小有P3＞P2＞P1

C．平衡后加入高效催化剂使Mr增大

D．在该条件下M点X平衡转化率为

【答案】D

P2＜P1，故B错误；C、催化剂不会使平衡发生移动，气体相对分子质量Mr不变，故C错误；D、M点对应的平衡体系中，X的体积分数为0.1，则

    2X（g）

3Y（g）+Z（g）

起始：

1           0        0

平衡：

1-2x        x        3x

=0.1，x=

，X转化率为

=

，故D正确，故选D。

考点：

考查了化学平衡移动原理、化学平衡的有关计算等相关知识。

2．【2016届遂宁二诊】固定容积为2L的密闭容器中发生反应xA（g）+yB（g）

zC（g），图I表示t℃时容器中各物质的量随时间的变化关系，图II表示平衡常数K随温度变化的关系。

结合图像判断，下列结论正确的是（）

图I图II

A．该反应可表示为：

2A（g）+B（g）

C（g）ΔH﹤0

B．t℃时该反应的平衡常数K=6.25

C．当容器中气体密度不再变化时，该反应达到平衡状态

D．t℃，在第6min时再向体系中充入0.4molC，再次达到平衡时C的体积分数大于0.25

【答案】D

考点：

考查化学平衡图像分析，化学平衡的计算

3．【2016届雅安三诊】利用I2O5可消除CO污染，反应为I2O5（s）+5CO（g）

5CO2（g）+I2（s）。

不同温度下，向装有足量的I2O5固体的2L恒容密闭容器中通入2molCO，测得CO2的体积分数ψ（CO2）随时间t变化曲线如右图，下列说法正确的是（）

A．b点时，CO的转化率为20%

B．容器内的压强保持恒定，表明反应达到平衡状态

C．b点和d点的化学平衡常数