高考化学专题突破：平衡大题
2018年
【2018?新课标Ⅰ】采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用，回答下列问题：
（1）1840年 Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N2O5 ， 该反应的氧化产物是一种气体，其分子式为________。
（2）F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应：
其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡,体系的总压强p随时间t的变化如下表所示(t=x时,N2O4(g)完全分解): t/min 0 40 80 160 260 1300 1700 ∞ P/kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1 ①已知：2N2O5（g）=2N2O4（g）+O2（g） △H1=-4.4kJ·mol-1 2NO2（g）=N2O4（g） △H2=-55.3kJ·mol-1
则反应N2O5(g)=2NO2(g)+ O2(g)的△H=________ kJ·mol-1 ②研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=2×10-3× 的
(KPa·min-1)，t=62min时,测得体系中
=2.9kPa,则此时
=________ kPa，V=________ kPa，min-1。
③若提高反应温度至35℃,则N2O5(g)完全分解后体系压强pX(35℃)________63.1kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是________。
④25℃时N2O4(g) ?2NO2(g)反应的平衡常数Kp=________ kPa (Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。
（3）对于反应2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g),R，A，Ogg提出如下反应历程:第一步N2O5?NO3+NO2 快速平衡 第二步NO2+NO3?NO+NO2+O2 慢反应 第三步NO+NO3?2NO2 快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是 __________（填标号)。 A. ν(第一步的逆反应P>ν(第二步反应) B. 反应的中间产物只有NO3 C. 第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效 D. 第三步反应活化能较高。 【答案】（1）ClO2 （2）53.1；30.0；6.0×10-2；大于；温度升高，体积不变，总压强升高；NO2二聚是放热反应，温度升高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强升高；13.4 （3）A,C
【解析】⑴氯气与硝酸银发生氧化还原反应，其中化合价能升高的只有氯元素和氧元素，由于得到了N2O5 ， 氮元素化合价没有变化，因此在该反应中氯气作氧化剂，被氧化的是氧元素，则生成O2。⑵①运用盖斯定律，
△H= △H1－△H2= +53.1kJ/mol ②p(O2)=2.9kPa，根据反应2N2O5=4NO2+O2 ， 则五氧化二氮减少的压强为2p(O2)=2×2.9kPa=5.8kPa，所以p(N2O5)=35.8－5.8=30.0kPa，v=2×103 ×p(N2O5) = 6.0×102 ④N2O5完全分解发生的反应：2N2O5(g) →4NO2(g) + O2(g)
－
－
1
N2O5此时分解压强的变化 35.8 71.6 17.9 生成的NO2建立平衡 2NO2(g)?N2O4(g) 此平衡压强的变化为 2y y 平衡时总压是63.1kPa，即63.1 = 71.6－2y + y + 17.9 求得y=26.4，所以NO2产生的压强为71.6－2×26.4 = 18.8kPa。
反应N2O4（g）?2NO2（g）的Kp= = = 13.4；⑶第一步反应比第二步反应快，因此A符合题意；
中间产物有NO、NO2 ， B不符合题意；第二步反应慢，说明反应难进行，则有效碰撞少，C符合题意；第三步反应很快，说明活化能较低，D不符合题意。 【2018?卷Ⅱ】 回答下列问题： （1）已知：
催化重整反应为：
。
催化重整不仅可以得到合成气（CO和
）。还对温室气体的减排具有重要意义。
该催化重整反应的
________
。有利于提高
平衡转化率的条件是________（填标号）。
A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压 某温度下，在体积为2L的容器中加入 率是50%，其平衡常数为________ 。 积碳反应 消碳反应 以及催化剂进行重整反应。达到平衡时
的转化
（2）反中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：
75 活化能/ 催化剂X 催化剂Y 33 43 172 91 72 ①由上表判断,催化剂X________Y(填“优于或劣于”),理由是________.在反应进料气组成,压强及反应时间相同的
情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如右图所示,升高温度时,下列关于积碳反应,消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________(填标号)
2
A.K积、K消均增加 B.V积减小、V消增加
C.K积减小、K消增加 D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大 ②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为
一定时,不同
顺序为________
(k为速率常数)。在
下积碳量随时间的变化趋势如右图所示,则Pa(CO2)、Pb(CO2)、Pc(CO2)从大到小的
【答案】（1）247；A；
（2）劣于；相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大；AD；pc(CO2) 、pb(CO2)、pa(CO2) 【解析】（1）由盖斯定律：
=2×（-111）-（-394）-（-75）=247kJ/mol;
＞0为吸热反应，加热或高
温有利于正反应的进行，反应物的系数和小于生成物的系数和，所以减压或低压有利于正反应的进行，所以应选择A：高温高压
根据三段式秋各物质的物质的量n
CH4(g)+
CO2(g)
起始2 (mol) 转化0.5 (mol) 平衡1.5 (mol)
1 0.5 0.5
0 1 1
0 1 1
2CO(g)+ 2H2(g)
则平衡常数K=
;(2)①通过表格可看出催化剂Y的积碳反应的活化能答而消碳
3
反应的活化能小，即消碳反应需要的能量低二积碳反应需要的能量相对高，所以催化剂X劣于Y。由图可知消碳量一直是正值，说明消碳量要大于积碳量，即消碳速率增大的比积碳速率增大的快，两个反应均是吸热反应，升高温度均有利于正向进行，故平衡常数K均变大，选AD。②由图可知三种状态下积碳的速率Va＞Vb＞Vc
而积碳速率=K·p(CH4)[p(CO2)]-0.5=
P(CH4)一定时，说明速率与p(CO2)成反比 即：p(CO2)越大速率越小
故：pc(CO2) ＞pb(CO2)＞pa(CO2)
【2018?新课标Ⅲ】三氯氢硅（SiHCl3）是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：
（1）SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等，写出该反应的化学方程式________。
（2）SiHCl3在催化剂作用下发生反应：2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+ SiCl4(g) ΔH1=48 kJ·mol?1 3SiH2Cl2(g)=SiH4(g)+2SiHCl3 (g) ΔH2=?30 kJ·mol?1
则反应4SiHCl3(g)=SiH4(g)+ 3SiCl4(g)的ΔH=________ kJ·mol?1。
（3）对于反应2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时
SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。
①343 K时反应的平衡转化率α=________%。平衡常数K343 K=________（保留2位小数）。
②在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是________；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有________、________。
③比较a、b处反应速率大小：va________vb（填“大于”“小于”或“等于”）。反应速率v=v正?v逆=
?
，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处 =________（保留1
位小数）。 【答案】（1）2SiHCl3+3H2O=(HSiO)2O+6HCl （2）114
（3）22%；0.02；及时移出产物；加入合适的催化剂；增大压强；大于；1.3 【解析】由盖斯定律，△H=3ΔH1+ΔH2 ， 计算出该反应的反应热；
反应2SiHCl3=SiH2Cl2+SiCl4 △H= +48kJ/mol，为吸热反应，温度升高，平衡向正反应方向移动，所以a曲线对应的温度为343K，由图像可知，α = 22%
起始（mol/L） 转化（mol/L）
2SiHCl3= 1 0.22
SiH2Cl2+ 0 0.11
SiCl4 0 0.11
4
平衡（mol/L） 0.78 0.11 0.11
K = = 0.02
② 要提高SiHCl3的转化率，使平衡向正反应方向移动，可以移出生成物实现；缩短达到平衡的时间，就是要加快化学反应速率，则可以增大压强、使用催化剂。 ③a的反应温度高于b，所以反应速率更快；
因为k正和k逆是常数，当达到化学平衡时，v正 = v逆 ， 即k正x2(SiHCl3)=k逆x(SiH2Cl2)×x(SiCl4)，因此
=
起始 转化 平衡
2SiHCl3(g) ? 1 1×22% 0.78
SiH2Cl2(g) + 0 0.22 0.22
SiCl4(g) 0 0.22 0.22
因此 = =
a点 起始 转化 a点
=
2SiHCl3(g) ? 1 1×20% 0.8
= ×
SiH2Cl2(g) + 0 0.2 0.2
SiCl4(g) 0 0.2 0.2
a点 = = × = × = 1.3
【2018?天津卷】CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：
（1）CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13，CO2主要转化为________（写离子符号）；若所得溶液c(HCO3?)∶c(CO32?)=2∶1，溶液pH=________。（室温下，H2CO3的K1=4×10?7；K2=5×10?11） （2）CO2与CH4经催化重整，制得合成气：
CH4(g)+ CO2(g) 2CO (g)+ 2H2(g)
C O(CO) ①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下： 化学键 键能/kJ·mol?1
C—H C=O H—H 413 745 436 1075 5