专题十一、化学平衡（附2019高考真题训练）（冲刺2020高考化学---复习精品）

专题十一、化学平衡及应用（附 2019 高考真题训练） 命题方向点播：化学平衡主要是研究化学反应的速率和限度，同时也考察对平衡造成 影响的因素。该部分知识通常还会结合水解平衡、离子平衡和溶解平衡几大部分 一起考。考试题型分为单项选择题、实验探究题、工艺流程题等，是高中无机化 学部分必考内容，在高考中约占 21 分。 基础知识点回顾 一、化学平衡状态的理解。 1、可逆反应。 （1）定义：在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进 行的化学反应。 （2）特点 二同：①相同条件下；②正、逆反应同时进行。 一小：反应物与生成物同时存在，任一组分的转化率都小于 100%。 （3）表示：在方程式中反应符号用“ ”表示。 二、化学平衡状态 1、概念：一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中 所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。 2、特点： 逆、动、等、定、变 ①逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。 ②动：动态平衡，达到平衡状态时，正逆反应仍在不断进行。 ③等：达到平衡状态时，正方应速率和逆反应速率相等，但不等于 0。即 v 正＝v 逆≠0。 ④定：达到平衡状态时，各组分的浓度保持不变，各组成成分的含量保持一定。 ⑤变：当条件变化时，原平衡被破坏，在新的条件下会重新建立新的平衡。 注 意：  可逆反应不等同于可逆过程。可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应 属于化学变化。  化学反应的平衡状态可以从正反应方向建立，也可以从逆反应方向建立。  化学反应达到化学平衡状态的正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率 和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等。  化学反应达平衡状态时，各组分的浓度、百分含量保持不变，但不一定相等。 3、平衡状态的理解 (1)“逆向相等” 反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种 物质的消耗速率和生成速率相等。 (2)“变量不变” 如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应的进行保 持不变的量，不能作为是否达到平衡状态的判断依据。 注 意：  ①根据正、逆反应速率来判断可逆反应是否达到平衡时，要注意用同一种物质 表示的正、逆反应速率相等，不同种物质正、逆反应速率之比等于化学计量数 之比。 ②根据压强是否变化来判断可逆反应是否达到平衡时，要注意两点：一是容器 的容积是否可变；二是反应前后气体的体积是否变化。  ③对于不同的反应，用相同物理量判断时，结果可能不同。如在恒容密闭容器 中，容器内的压强不再变化时，对于气体体积变化的反应是平衡状态，但但对 于气体体积不变的反应不一定是平衡状态。 4、平衡的移动与化学反应速率的关系 ○1 ．v 正>v 逆：平衡向正反应方向移动。 ○2 ．v 正＝v 逆：反应达到平衡状态，不发生平衡移动。 ○3 ．v 正0 B．图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO转化率 C．图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO转化率 D．380℃下，c 起始(O2)=5.0×10−4 mol·L−1，NO 平衡转化率为 50%，则平衡常数K>2000 考点二、化学反应速率及应用 2．（2019 浙江二诊）下列说法正确的是（） A．H(g)＋I2(g) ⇌ 2HI(g)，其他条件不变，缩小反应容器体积，正逆反应速率不变 B．C(s)＋H2O(g) ⇌ H2(g)＋CO(g)，碳的质量不再改变说明反应已达平衡 C．若压强不再随时间变化能说明反应 2A(?)＋B(g) ⇌ 2C(?)已达平衡，则 A、C 不能 同时是气体 D．1 mol N2 和 3 mol H2 反应达到平衡时 H2 转化率为 10%，放出的热量为 Q1；在相同 温度和压强下，当 2 mol NH3 分解为 N2 和 H2 的转化率为 10%时，吸收的热量为 Q2，Q2 不等于 Q1 3、（天津卷）室温下，向圆底烧瓶中加入 1 molC2H5OH 和含 1molHBr 的氢溴酸，溶液中 发生反应；C2H5OH+HBr C2H5Br+H2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br 和 C2H5OH 的沸点分别为 38.4℃和 78.5℃。下列有关叙述错误的是（ ） A．加入 NaOH，可增大乙醇的物质的量 B．增大 HBr 浓度，有利于生成 C2H5Br C．若反应物增大至 2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变 D．若起始温度提高至 60℃，可缩短反应达到平衡的时间 考点三、综合能力分析3、（2019全国卷II）环戊二烯（ ）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡 胶、塑料等生产。回答下列问题： （1）已知： (g) (g)+H2(g) ΔH1=100.3 kJ·mol −1 ① H2(g)+ I2(g) 2HI(g) ΔH2=−11.0 kJ·mol −1 ② 对于反应： (g)+ I2(g) (g)+2HI(g) ③ ΔH3=___________kJ·mol −1。 （2）某温度下，等物质的量的碘和环戊烯（ ）在刚性容器内发生反应③，起 始总压为 105Pa，平衡时总压增加了 20%，环戊烯的转化率为_________，该反 应的平衡常数 Kp=_________Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率， 可采取的措施有__________（填标号）。 A．通入惰性气体 B．提高温度 C．增加环戊烯浓度 D．增加碘浓度 （3）环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中 环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是_____（填标 号）。 A．T1＞T2 B．a点的反应速率小于c点的反应速率 C．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率 D．b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L−1 4、（2019北京卷）氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。 （1）甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。 ①反应器中初始反应的生成物为 H2 和 CO2，其物质的量之比为 4∶1，甲烷和水蒸气 反应的方程式是______________。 ②已知反应器中还存在如下反应： I、CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH1 II、CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2 III、CH4(g)=C(s)+2H2(g) ΔH3 …… III 为积炭反应，利用 ΔH1 和 ΔH2 计算 ΔH3 时，还需要利用__________反应的 ΔH。 ③反应物投料比采用 n（H2O）∶n（CH4）=4∶1，大于初始反应的化学计量数之比， 目的是________________（选填字母序号）。 a.促进 CH4 转化 b.促进 CO 转化为 CO2 c.减少积炭生成 ④用 CaO 可以去除 CO2。H2 体积分数和 CaO 消耗率随时间变化关系如下图所示。 从 t1 时开始，H2 体积分数显著降低，单位时间 CaO 消耗率_______（填“升高”“降 低”或“不变”）。此时 CaO 消耗率约为 35%，但已失效，结合化学方程式解释原因： ____________________________。5、（2019 全国卷 III）近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的 产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。 回答下列问题： （1）Deacon 发明的直接氧化法为：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)。下图为刚性容 器中，进料浓度比 c(HCl) ∶c(O2)分别等于 1∶1、4∶1、7∶1 时 HCl 平衡转 化率随温度变化的关系： 可知反应平衡常数 K（300℃）____________K（400℃）（填“大于”或“小 于”）。设 HCl 初始浓度为 c0，根据进 料浓度比 c(HCl)∶c(O2)=1∶1 的数据 计算 K（400℃）=____________（列出计 算式）。按化学计量比进料可以保持反 应物高转化率，同时降低产物分离的能 耗。进料浓度比 c(HCl)∶c(O2)过低、过 高的不利影响分别是____________。 （2）Deacon 直接氧化法可按下列催化过程进行： CuCl2(s)=CuCl(s)+ Cl2(g) ΔH1=83 kJ·mol-1 CuCl(s)+ O2(g)=CuO(s)+ Cl2(g) ΔH2=-20 kJ·mol-1 CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g) ΔH3=-121 kJ·mol-1 则 4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)的 ΔH=_________ kJ·mol-1。 （3）在一定温度的条件下，进一步提高 HCl 的转化率的方法是______________。 （写出 2 种） 1 2 1 2 1 2参考答案： 1、B D 2、 B 3、 （1）89.3 （2）40％ 3.56×104 BD （3）CD 4、 （1）①CH4+2H2O 4H2+CO2 ②C(s)+2H2O(g)= CO2(g)+2H2(g)或 C(s)+ CO2(g)=2CO(g) ③a b c ④降低 CaO+ CO2= CaCO3，CaCO3 覆盖在 CaO 表面，减少了 CO2 与 CaO 的接触面 积。 5、 （1）大于 O2和Cl2分离能耗较高、HCl转化率较低 （2）﹣116 （3）增加反应体系压强、及时除去产物 2 2 4 0 (0.42) (0.42) (1 0.84) (1 0.21)c × − × −