易错专题13化学平衡图像和计算聚焦易错点：►易错点一化学平衡图像►易错点二化学平衡计算典例精讲易错点一化学平衡图像【易错典例】例1(1)用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应[2HCl(g)＋O2H2O(g)＋Cl2(g)ΔH]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αHCl～T曲线如下图：则总反应的ΔH________0(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αHCl～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αHCl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（2）甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH1②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH2③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3，回答下列问题：①反应①的化学平衡常数K表达式为________；图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________。关注公众号《全元高考》微信公众号《全元高考》2024届高三押题群享各大主流机构押题，王h雄/天xing获取微信：Neko-2324各大地区专版群内共享扫码添加微信进群②合成气组成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所示。α(CO)值随温度升高而_____(填“增大”或“减小”)，其原因是____________；图中的压强由大到小为________，其判断理由是________________。【答案】(1)①＜K(A)②见下图增大压强，平衡右移，αHCl增大，相同温度下，HCl的平衡转化率比之前的大③BD（2）①K＝a反应①为放热反应，升高温度使其平衡向逆反应方向移动，平衡常数K应减小②减小由图可知，压强恒定时，随着温度的升高，α(CO)减小p3＞p2＞p1温度恒定时，反应①为气体分子数减小的反应，加压使平衡向正反应方向移动，α(CO)增大，而反应③为气体分子数不变的反应，加压对其平衡无影响，故增大压强时，有利于α(CO)增大【解析】(1)①结合题中αHCl～T图像可知，随着温度升高，αHCl降低，说明升高温度平衡逆向移动，得出正反应方向为放热反应，即ΔH＜0；A、B两点A点温度低，平衡常数K(A)大。②结合可逆反应2HCl(g)＋O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)的特点，增大压强平衡向右移动，αHCl增大，则相同温度下，HCl的平衡转化率比增压前的大，曲线如答案中图示所示。③有利于提高αHCl，则采取措施应使平衡2HCl(g)＋O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)正向移动。A项，增大n(HCl)，则c(HCl)增大，虽平衡正向移动，但αHCl减小，错误；B项，增大n(O2)即增大反应物的浓度，D项，移去H2O即减小生成物的浓度，均能使平衡正向移动，两项都正确；C项，使用更好的催化剂，只能加快反应速率，不能使平衡移动，错误。（2）①根据化学平衡常数的概念可写出反应①K的表达式；反应①是放热反应，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数K减小，因此曲线a符合。②由图可知，压强不变时，随着温度的升高，α(CO)减小；反应③为气体分子数不变的反应，加压对其平衡无影响；反应①为气体分子数减小的反应，加压使α(CO)增大；由图可知，固定温度(如530K)时，p1→p2→p3，α(CO)增大，因此综合分析可知p3＞p2＞p1。【解题必备】1.化学平衡图像的解答（1）认清坐标系，弄清纵、横坐标所代表的意义，并与有关原理相结合；看清起点，分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，一般生成物多数以原点为起点；看清曲线的变化趋势，注意渐变和突变，分清正、逆反应，从而判断反应特点；注意终点，例如在浓度­时间图像上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断；先拐先平数值大，例如在转化率­时间图像上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该曲线对应的温度高、浓度大或压强大；定一议二，当图像中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。（2）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；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；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，注意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.化学平衡简答题的解答（1）化学平衡类简答题一般是演绎三段式答题模式(前提、推理、结论)：问题所涉及大前提(相关的理论或规律)的表述，一般很熟悉的理论或规律可以只写名称，也可以用化学方程式等化学用语表示，并不需要把其详细内容写出；问题的推理过程(具体条件下的变化等)的表述；问题所涉及的变化结果。（2）答题的一般思维和作答程序是：阅读题目新情境的信息，找出核心问题的分析对象，即平衡体系；找出题目信息中与平衡体系有关变化的因素；利用平衡移动原理分析变化的因素对化学平衡移动的影响，即平衡移动方向的判断；说明平衡发生移动后对实际问题体系产生的影响。组织答案时，一般应将前提条件、前因后果表述清楚，其中的化学原理分析做到用词准确、书写规范。即“……存在……平衡，……(条件)使平衡向……(方向)移动，……(结论)”。【变式突破】1.以石灰石为原料通过系列反应将硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)ΔH1＝＋218.4kJ·mol－1(反应Ⅰ)CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g)ΔH2＝－175.6kJ·mol－1(反应Ⅱ)(1)对于有气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)，则反应Ⅰ的Kp＝______________________(用表达式表示)。(2)假设某温度下，反应Ⅰ的速率(v1)小于反应Ⅱ的速率(v2)，则如下图反应过程能量变化示意图正确的是____________(填字母，下同)。(3)如图为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线。则降低该反应体系中产生的SO2生成量的措施有________。A.向该反应体系中投入生石灰B.在合适的温度区间内控制较低的反应温度C.降低CO的初始体积百分数D.提高反应体系的温度【答案】（1）eq\f(pCO2×pSO2,pCO)（2）B（3）AB【解析】(1)C由题意可知，平衡常数等于气体生成物二氧化硫、二氧化碳浓度幂之积除以气体反应物一氧化碳浓度幂之积，所以反应Ⅰ的Kp＝eq\f(pCO2×pSO2,pCO)。(2)反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，则A、D错误；反应Ⅰ的速率(v1)小于反应Ⅱ的速率(v2)，则反应Ⅱ的活化能较小，则C错误、B正确。（3）投入生石灰，生石灰与二氧化硫反应，SO2生成量减小，正确；较低的反应温度，反应Ⅰ逆向进行，SO2生成量减小，正确；由图象可知，减小CO的初始体积百分数，减小CaS的质量分数，增大二氧化硫的排放，错误；提高反应体系的温度，不利于二氧化硫的减少，错误。答案选AB。2.①将一定量的CO2(g)和CH4(g)通入一恒容密闭容器中发生反应:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。其他条件相同,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ)作用下反应相同时间后,体系中CO含量随反应温度的变化如下图所示。在a点与b点对应的反应条件下,反应继续进行一段时间后达到平衡,平衡常数Ka (填“>”、“<”或“=”)Kb;c点CO含量高于b点的原因是 。 ②为了探究反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的反应速率与浓度的关系,起始时向恒容密闭容器中通入CH4与CO2,使其物质的量浓度均为1.0mol·L-1。平衡时,根据相关数据绘制出两条反应速率-浓度关系曲线:v正-c(CH4)和v逆-c(CO)。则与曲线v正-c(CH4)相对应的是上图中曲线 (填“甲”或“乙”);该反应达到平衡后,某一时刻降低温度,反应重新达到平衡,平衡常数减小,则此时曲线甲对应的平衡点可能为 (填字母,下同),曲线乙对应的平衡点可能为 。 【答案】①= c点与b点反应均未达到平衡,但c点温度高于b点,反应速率更快,相同时间内生成CO的量更多,所以c点CO的含量更高 ②乙 E B【解析】①a,b两点温度相同,平衡常数相等。②起始时投入CH4和CO2,随着反应的进行,v正(CH4)递减,v逆(CO)递增(从零开始),所以曲线甲表示v逆-c(CO),曲线乙表示v正-c(CH4);温度降低,反应速率减小,新平衡的平衡常数减小,则平衡逆向移动,CH4的浓度变大(B点),CO的浓度变小(E点)。3.SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化后制取硫酸或者硫酸铵,其中SO2发生催化氧化的反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。若在T1℃、0.1MPa条件下,往一密闭容器通入SO2和O2[其中n(SO2)∶n(O2)=2∶1],测得容器内总压强与反应时间如右上图所示。①该反应的化学平衡常数表达式:K= 。 ②图中A点时,SO2的转化率为 。 ③计算SO2催化氧化反应在图中B点的压强平衡常数Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。 ④若在T2℃、其他条件不变的情况下测得压强的变化曲线如上图所示,则T1 (填“>”、“<”或“=”)T2;其中C点的正反应速率vC(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系为vC(正) (填“>”、“<”或“=”)vA(逆)。【答案】①c2(SO3)c2(SO2)·c(O2) ②45% ③24300(MPa)-1④< >【解析】②设SO2、O2起始物质的量分别为2amol、amol,转化物质的量为2xmol、xmol。 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)起始/mol: 2a a 0转化/mol: 2x x 2x平衡/mol: 2a-2x a-x 2x(2a-2x)+(a-x)+2x2a+a=0.0850.1,解得x=0.45a转化率=2x2a×100%=45%③ 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)起始/mol: 2a a 0转化/mol: 2x x 2x平衡/mol: 2a-2x a-x 2x(2a-2x)+(a-x)+2x2a+a=0.070.1,解得x=0.9aKp=(0.07MPa×1.8a0.2a+0.1a+1.8a)2(0.07MPa×0.2a0.2a+0.1a+1.8a)2×(0.07MPa×0.1a0.2a+0.1a+1.8a)=24300(MPa)-1④先达到平衡的反应速率快,则温度