第12練-用“三段式”模型突破化學平衡的計算(原卷版)

第12練用“三段式”模型突破化學平衡的計算【知識結構】對于反應：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物質的量分別為amol、bmol，達到平衡后，A的轉化量為mxmol，容器容積為VL，則有以下關系：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始/molab00轉化/molmxnxpxqx平衡/mola－mxb－nxpxqx則有：①K＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(px,V)))p·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(qx,V)))q,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a－mx,V)))m·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(b－nx,V)))n)②c平(A)＝eq\f(a－mx,V)mol·L－1③α(A)平＝eq\f(mx,a)×100%，α(A)∶α(B)＝eq\f(mx,a)∶eq\f(nx,b)＝eq\f(mb,na)④φ(A)＝eq\f(a－mx,a＋b＋p＋q－m－nx)×100%⑤eq\f(p平,p始)＝eq\f(a＋b＋p＋q－m－nx,a＋b)⑥eq\x\to(ρ)混＝eq\f(a·MA＋b·MB,V)g·L－1⑦平衡時體系的平均摩爾質量：eq\x\to(M)＝eq\f(a·MA＋b·MB,a＋b＋p＋q－m－nx)g·mol－1【解題步驟】1．某溫度下，在①、②兩個恒容密閉容器中發(fā)生反應：H2(g)＋CO2(g)?H2O(g)＋CO(g)，K=2.25。物質的起始濃度如下表：容器編號起始濃度(mol·L-1)H2CO2H2OCO①0.10.100②0.20.10.20.1下列說法正確的是A．反應開始，②中反應逆向進行 B．平衡時，①中c(CO2)=0.04mol·L-1C．①、②均達平衡時，各組分濃度相同 D．①中H2的平衡轉化率為40%2．一定溫度下，在2L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質的量隨時間變化的曲線如圖所示，下列描述正確的是A．反應的化學方程式為：B．6min時反應達到平衡狀態(tài)C．X的平衡轉化率為25%D．10min內(nèi)，用Z表示的反應速率為3．已知反應A(g)+B(g)C(g)+D(g)的平衡常數(shù)K值與溫度的關系如表所示。830℃時，向一個2L的密閉容器中充入0.20molA和0.20molB，10s末達平衡。下列說法不正確的是溫度/℃7008301200K值1.71.00.4A．達到平衡后，B的轉化率為50%B．該反應為吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動C．反應初始至平衡，A的平均反應速率v(A)=0.005mol·L-1·s-1D．容器體積減小為原來的一半，平衡不移動，正、逆反應速率均增大4．已知：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49.0kJ?mol-1，一定條件下，向體積為1L的密閉容器中充入1molCO2和3molH2，測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化曲線如圖所示。下列正確的是A．升高溫度能使v正增大，v逆減小B．反應達到平衡狀態(tài)時，CO2的平衡轉化率為50%C．3min時，用CO2的濃度表示的正反應速率小于用CH3OH的濃度表示的逆反應速率D．從反應開始到平衡，H2O的平均反應速率v(H2O)=0.075mol/(L·min)5．氣體和氣體在的容器中混合，并在一定條件下發(fā)生反應：。若經(jīng)過2s測得C的濃度為，現(xiàn)有下列幾種說法，其中正確的是①用物質A表示的平均反應速率為

②用物質B表示的平均反應速率為

③2s時物質A的轉化率為70%

④2s時物質B的濃度為A．①③ B．③④ C．②③ D．①④6．恒溫恒容下，將2mol紅棕色氣體A和1.5mol無色氣體B通入體積為1L的密閉容器中發(fā)生如下反應：，2min時反應達到平衡狀態(tài)，此時剩余1.1molB，并測得C的濃度為1.2mol/L。(1)從開始反應至達到平衡狀態(tài)，生成C的平均反應速率為_______mol/(L·min)(2)x=_______；A的轉化率與B的轉化率之比為_______(3)寫出該溫度下的平衡常數(shù)表達式_______(用相關字母表示)，數(shù)值_______(4)向平衡后的容器中繼續(xù)充入0.8molA(g)、0.9molB(g)、0.8molC(g)、1.2molD(s)，此時，v(正)_______v(逆)。(填“＞”、“＝”或“＜”)7．回答下列問題(1)在400℃時，將一定量的和14mol壓入一個盛有催化劑的10L密閉容器中進行反應：，已知2min后，容器中剩余2mol和12mol，則：①反應中消耗了_______mol，2min后的物質的量濃度是_______。②2min內(nèi)平均反應速率：_______。③發(fā)生反應前容器內(nèi)壓強與發(fā)生反應后容器中壓強比值為：_______。(2)某溫度時，在2L的密閉容器中，X、Y、Z三種物質的量隨時間的變化曲線如圖所示。①Z的產(chǎn)率是_______。②由圖中所給數(shù)據(jù)進行分析，該反應的化學方程式為_______。③若三種物質都是氣體，則平衡時X所占體積的百分比為_______。8．向2L密閉容器中通入amol氣體A和bmol氣體B，在一定條件下發(fā)生反應；xA(g)+yB(g)pC(g)+qD(g)。已知：平均反應速率vC=vA；反應2min時，A的物質的量減少了mol，B的物質的量減少了mol，有amolD生成?；卮鹣铝袉栴}：(1)反應2min內(nèi)，vA=____，vB=____。(2)化學方程式中，x=____、y=____、p=____、q=____。(3)反應平衡時，D為2amol，則A的轉化率為____、B的體積分數(shù)為____。9．300°C時，向2L的恒容密閉容器中，充入2molCO2(g)和2molH2(g)使之發(fā)生反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，測得各物質的物質的量濃度變化如圖所示：(1)由圖可知，CO2(g)的濃度隨時間的變化為曲線___________(填“a”“b”或“c”)；0~2min內(nèi)的平均反應速率v(CO2)為___________。(2)已知：反應至2min時，改變了某一反應條件。由圖可知，0~2min內(nèi)CH3OH(g)的生成速率___(填“大于”“小于”或“等于”)2~4min內(nèi)CH3OH(g)的生成速率。(3)5min時，CO2(g)的轉化率(反應時消耗CO2的物質的量占起始投入CO2的物質的量的百分比)為___________，此時容器內(nèi)氣體總壓強與反應前容器內(nèi)氣體總壓強之比為___。10．在100℃時，將0.100mol的氣體充入1L抽空的密閉容器中，發(fā)生如下反應：，隔一定時間對該容器內(nèi)的物質進行分析，得到下表：時間/s濃度/()0204060801000.1000.050ab0.0000.0600.1200.1200.120根據(jù)以上信息回答下列問題：(1)判斷a_______b(填“>”“<”或“=”)。_______。(保留3位有效數(shù)字)(2)在0~40s內(nèi)的平均生成速率為_______。(3)反應時間為100s時，的轉化率為_______%。(4)若在相同情況下最初向該容器充入的是二氧化氮氣體，則要達到上述同樣的平衡狀態(tài)，二氧化氮的起始濃度是_______。(保留3位有效數(shù)字)11．一氯化碘(ICl)是一種鹵素互化物，具有強氧化性，可與金屬直接反應，也可用作有機合成中的碘化劑。回答下列問題：(1)氯鉑酸鋇()固體加熱時部分分解為、和，376.8℃時平衡常數(shù)，在一硬質玻璃燒瓶中加入過量，抽真空后，通過一支管通入碘蒸氣(然后將支管封閉)，在376.8℃，碘蒸氣初始壓強為。376.8℃平衡時，測得燒瓶中壓強為，則_______，反應的平衡常數(shù)K=_______(列出計算式即可)。(2)McMorris測定和計算了在136~180℃范圍內(nèi)下列反應的平衡常數(shù)。得到和均為線性關系，如下圖所示：反應的K=_______(用、表示)。12．完成下列問題。(1)在T1時，向體積為2L的恒容容器中充入物質的量之和為3mol的CO和H2，發(fā)生反應CO(g)＋2H2(g)?CH3OH(g)△H<0，反應達到平衡時CH3OH(g)的體積分數(shù)(φ)與的關系如下圖所示。①當=2時，經(jīng)過5min達到平衡，CO的轉化率為0.6，則該反應的化學平衡常數(shù)K=_______(保留一位小數(shù))。②當=3.5時，達到平衡后，CH3OH的體積分數(shù)可能是圖像中的_____(填“D”“E”或“F”)點。(2)另一科研小組控制起始時容器中只有amol/LCO和bmol/LH2，測得平衡時混合氣體中CH3OH的物質的量分數(shù)[φ(CH3OH)]與溫度(T)、壓強(p)之間的關系如圖2所示。③若恒溫(T1)恒容條件下，起始時，測得平衡時混合氣體的壓強為，則時該反應的壓強平衡常數(shù)=_______(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數(shù)，用含的代數(shù)式表示)。④若在溫度為、壓強為的條件下向密閉容器中加入CO、H2、CH3OH氣體的物質的量之比為2∶1∶2，則反應開始時_______(填“>”、“<”、“=”或“無法確定”)。13．在體積為1L的恒溫密閉容器中，充入1molCO2和3molH2，一定條件下反應：，測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。(1)從3min到9min，v(H2)=___________。(2)若降低溫度，則該反應的正反應速率___________(填“加快”“減慢”或“不變”。下同)，逆反應速率___________。(3)第4min時，正、逆反應速率的大小關系為___________(填“＞““＜”“=”)。(4)能說明上述反應達到平衡狀態(tài)的是___________(填字母)。A．反應中CO2與CH3OH的物質的量濃度之比為1:1(即圖中交叉點)B．混合氣體中CO2的濃度不再改變C．單位時間內(nèi)生成1molH2，同時生成1molCH3OHD．混合氣體的平均相對分子質量不隨時間的變化而變化(5)平衡時CO2的轉化率為___________。(6)反應達到平衡，此時體系內(nèi)壓強與開始時的壓強之比為___________。14．2021年11月初，世界氣候峰會在英國舉行，為減少環(huán)境污染，減少化石能源的使用，開發(fā)新型、清潔、可再生能源迫在眉睫。(1)甲醇、乙醇來源豐富、燃燒熱值高，可作為能源使用。其中一種可減少空氣中CO2的甲醇合成方法為：CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)。①若將一定量的CO2和H2投入1.0L恒容密閉容器中合成甲醇，實驗測得不同溫度及壓強下，平衡時甲醇的物質的量變化如圖所示。則該反應的正反應為_______(填“放熱”或“吸熱”)反應，在p2及512K時，圖中N點處平衡向_______(填“正向”或“逆向”)移動；②若將物質的量之比為1：3的CO2和H2充入體積為1.0L的恒容密閉容器中反應，不同壓強下CO2轉化率隨溫度的變化關系如下圖所示。a.A、B兩條曲線的壓強分別為、，則_______(填“>”“<”或“=”)；b.若A曲線條件下，起始充入CO2和H2的物質的量分別為lmol、3mol，且a點時的K=300(L2/mol2)，則a點對應CO2轉化率為_______。(2)在工業(yè)生產(chǎn)中也用反應CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH=-41.2kJ·mol-1制取H2，從而獲得氫能源，該反應需要加入催化劑，若用[M]表示催化劑，則反應歷程可表示為：第一步：[M]+H2O(g)=[M]O+H2(g)第二步：[M]O+CO(g)=[M]+CO2(g)①第二步比第一步反應慢，則第二步反應的活化能比第一步_______(填“大”或“小”)。反應過程中，中間產(chǎn)物[M]O的能量比產(chǎn)物的能量_______(填“高”或“低”)；②研究表明，此反應的速率方程為，式中)、分別表示相應的物質的量分數(shù)，Kp為平衡常數(shù)，k為反應的速率常數(shù)，溫度升高時k值增大。在氣體組成和催化劑一定的情況下，反應速率隨溫度變化的曲線如圖所示。溫度升高時，該反應的Kp_______(填“增大”或“減小”)。根據(jù)速率方程分析，T>Tm時v逐漸減小的原因是_______。15．在容積為10L的密閉容器中，進行如下反應：A(g)+2B(g)C(g)+D(g)，最初加入1.0molA和2.2molB，在不同溫度下，D的物質的量n(D)和時間t的關系如圖。試回答下列問題：(1)800℃時，0～5min內(nèi)，以B表示的平均反應速率為_______。(2)能判斷反應達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是_______(填字母)。A．容器中壓強不變 B．混合氣體中c(A)不變C．v正(B)=2v逆(D) D．c(A)=c(C)(3)若最初加入1.0molA和2.2molB，利用圖中數(shù)據(jù)計算800℃時的平衡常數(shù)K=_______，該反應為_______反應(填“吸熱”或“放熱”)。(4)已知2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)，在不同溫度下的平衡常數(shù)：400℃，K=32；500℃，K=44。已知在密閉容器中，測得某時刻各組分的濃度如下：物質CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)濃度/(mol·L-1)0.540680.68①判斷該反應的?H_______0(填“＞”、“＜”或“=”)。若此時系統(tǒng)溫度400℃，比較正、逆反應速率的大小：υ正_______υ逆(填“＞”、“＜”或“=”)。②平衡時，若以甲醇百分含量為縱坐標，以溫度為橫坐標，此時反應點在圖象的位置是圖中_______點，比較圖中B、D兩點所對應的正反應速率B_______D(填“＞”、“＜”或“=”)。1．（2022·全國甲卷）金屬鈦(Ti)在航空航天、醫(yī)療器械等工業(yè)領域有著重要用途，目前生產(chǎn)鈦的方法之一是將金紅石轉化為，再進一步還原得到鈦?；卮鹣铝袉栴}：(1)轉化為有直接氯化法和碳氯化法。在時反應的熱化學方程式及其平衡常數(shù)如下：(ⅰ)直接氯化：(ⅱ)碳氯化：①反應的為_______，_______Pa。②碳