化学名师讲练大一轮复习鲁科新高考地区专用版核心素养微专题5

温馨提示：此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。核心素养微专题5化学反应速率和平衡图象的分析化学反应速率平衡图象的基本类型(1)速率时间图象此类图象定性揭示了v(正)、v(逆)随时间(含条件改变对化学反应速率的影响)变化规律,体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征,以及平衡移动方向等。反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0的速率如图所示。(2)浓度时间图象(ct图象)此类图象能说明各平衡体系组分(或某一成分)的物质的量浓度在反应过程中的变化情况。此类图象中各物质曲线的折点(达平衡)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关系。如图所示:(3)速率—条件图象(vT或vp图象)正、逆反应速率随温度或压强的变化曲线,增大、减小方向一致,但倍数不同。用于判断反应的ΔH或气体体积关系。如图所示:(4)恒压(温)曲线该类图象的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α),横坐标为温度(T)或压强(p),常见类型有如图所示的两种情况:(5)量—时间—温度(压强)图象在化学平衡图象中,先出现拐点的反应则先达到平衡,先出现拐点的曲线表示的温度较高(压强较大)。Ⅰ.表示T2>T1,正反应是放热反应,温度升高,平衡逆向移动。Ⅱ.表示p2>p1,压强增大,A的转化率减小,平衡逆向移动。说明正反应是气体总体积增大的反应。Ⅲ.生成物C的百分含量不变,说明平衡不发生移动,但反应速率a>b,故a可能使用了催化剂;也可能该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应,a增大了压强(压缩体积)。【典例】(2019·全国卷Ⅱ改编)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 ()①T1>T2②a点的反应速率小于c点的反应速率③a点的正反应速率大于b点的逆反应速率④b点时二聚体的浓度为mol·L1A.①②B.②④C.①③D.③④【思维建模】解答速率平衡图象的思维流程一般为【解析】选D。由图知虚线对应的速率快,对应温度高,则T2>T1,①错误;由T2(c点)>T1(a点),但环戊二烯的浓度a点大于c点,则a点、c点的速率大小无法确定,②错误;a点、b点的温度相同,环戊二烯的浓度a点大于b点,则a点的正反应速率大于b点的正反应速率,b点没有达到平衡状态,则b点的正反应速率大于b点的逆反应速率,③正确;b点时环戊二烯的浓度减少mol·L1,则b点时二聚体的浓度为mol·L1,④正确。1.对反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)ΔH,反应特点与对应的图象的说法中不正确的是 ()A.图甲中,若p1>p2,则在较低温度下有利于该反应自发进行B.图乙中,若T2>T1,则ΔH<0且a+b=c+dC.图丙中,t1时刻改变的条件一定是使用了催化剂D.图丁中,若ΔH<0,则纵坐标不可能表示的是反应物的转化率【解析】选C。图甲中压强一定时,温度越高,平衡体系中A%越大,说明升高温度,平衡逆向移动,则有ΔH<0;若p1>p2,温度一定时,压强越大,平衡体系中A%越小,则有a+b>c+d,ΔS<0;若使ΔHTΔS<0,则在较低温度下有利于该反应自发进行,A正确。图乙中温度一定时,增大压强,A的平衡转化率不变,则有a+b=c+d;压强一定时,若T2>T1,温度越高,A的平衡转化率越小,说明升高温度,平衡逆向移动,则有ΔH<0,B正确。图丙中t1时刻,改变条件后v(正)、v(逆)同等程度地改变,平衡不移动,则改变的条件可能是使用了催化剂,若a+b=c+d改变的条件也可能是增大了压强,C错误。图丁中温度为T1时先达到平衡状态,则温度:T1>T2,若ΔH<0,升高温度,平衡逆向移动,反应物的转化率降低,故纵坐标不可能表示的是反应物的转化率,D正确。2.合成乙烯的主要反应:6H2(g)+2CO2(g)CH2＝CH2(g)+4H2O(g)ΔH<0。图中L(L1、L2)、x可分别代表压强或温度。下列说法正确的是 ()1<L2代表压强、N两点对应的平衡常数相同点的正反应速率v(正)小于N点的逆反应速率v(逆)【解析】选D。合成乙烯的主要反应:6H2(g)+2CO2(g)CH2＝CH2(g)+4H2O(g)ΔH<0,由图知x越大二氧化碳的平衡转化率减小,说明平衡逆向移动,所以x是温度的变化,而L1和L2为等压线,由此分析解答。L1对应二氧化碳的转化率高,所以L1>L2,选项A错误;x代表温度,选项B错误;M、N对应温度不同,所以两点对应的平衡常数不相同,选项C错误;温度越高反应速率越快,所以M点的正反应速率v(正)小于N点的逆反应速率v(逆),选项D正确。3.有Ⅰ～Ⅳ四个体积均为L的恒容密闭容器,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中按不同投料比(Z)充入HCl和O2(如下表),加入催化剂发生反应4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)ΔH,HCl的平衡转化率(α)与Z和温度(t)的关系如图所示。下列说法正确的是 ()容器起始时t/℃n(HCl)/molZⅠ300aⅡ300bⅢ3004H>0,a<4<bB.300℃C.容器Ⅲ某时刻处在R点,则R点的v(正)>v(逆),压强:p(R)>p(Q)D.若起始时,在容器Ⅳ中充入molCl2和molH2O(g),300℃达平衡时容器中mol·【解析】选C。图象中HCl转化率随温度升高而减小,说明升温平衡逆向移动,正反应为放热反应,ΔH<0,增大氧气的物质的量,可促进HCl的转化,即投料比越小,HCl转化率越大,可知a<4<b,故A错误;300℃时,Z=mol,n(O25mol,体积为Lmol·L1,c(O2mol·L1,HCl转化率80%,HCl的变化量为mol·L1mol·L1, 4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)起始量(mol·L1) 0 0变化量(mol·L1) 平衡量(mol·L1) K=0.22×0.220.14×0.025=640,故B错误;容器Ⅲ,Z为4,平衡转化率为80%,R点温度与Q点相同,但转化率不同,R点转化率小于平衡时转化率,可知R点未达到平衡状态,反应正向进行,则R点的v(正)>v(逆),此时压强大于平衡状态下的压强:p(R)>p(Q),故C正确;若起始时,在L容器Ⅳ中只充入molCl2和molH2O(g),等效于在L容器中充入molHCl和molO2,充入的HCl和O2物质的量为容器Ⅲ的两倍mol·L1,故D错误。4.聚乙烯醇生产过程中会产生大量副产物乙酸甲酯,其催化醇解反应可用于制备甲醇和乙酸己酯,该反应的化学方程式为CH3COOCH3(l)+C6H13OH(l)CH3COOC6H13(l)+CH3OH(l)已知v正=k正·x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH),v逆=k逆·x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH),其中v正、v逆为正、逆反应速率,k正、k逆为速率常数,x为各组分的物质的量分数。(1)反应开始时,己醇和乙酸甲酯按物质的量之比1∶1投料,测得348K,343K,338K三个温度下乙酸甲酯转化率(α)随时间(t)的变化关系如图所示。该醇解反应的ΔH________0(填“>”或“<”)。

348K时,以物质的量分数表示的化学平衡常数Kx=______(保留2位有效数字)。

在曲线①、②、③中,k正k逆值最大的曲线是________;A、B、C、D四点中,v正最大的是________,v逆最大的是_________________________________。

(2)343K时,己醇和乙酸甲酯按物质的量之比1∶1、1∶2和2∶1进行初始投料。则达到平衡后,初始投料比为_____________________时,乙酸甲酯转化率最大;与按1∶2投料相比,按2∶1投料时化学平衡常数Kx________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(3)该醇解反应使用离子交换树脂作催化剂,下列关于该催化剂的说法正确的是________。

a.参与了醇解反应,但并不改变反应历程b.使k正和k逆增大相同倍数c.降低了醇解反应的活化能d.提高乙酸甲酯的平衡转化率【解析】(1)根据图象,①的速率最快,说明①对应的是最高温度348K,温度升高,平衡时转化率增大,说明正向是吸热的,所以ΔH>0。348K时,设初始投入为1mol,则有:CH3COOCH3(l)+C6H13OH(l)CH3COOC6H13(l)+CH3OH(l)起始: 1 1 0 0转化: 平衡: 代入平衡常数表达式:Kx=x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)/[x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)]=0.32×0.32/(0.18×0.18)≈k正、k逆是温度的函数,根据平衡移动的规律,k正受温度影响更大,因此温度升高,k正增大的程度大于k逆,因此,k正k逆值最大的曲线是①。根据v正=k正x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH),v逆=k逆x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH),A点x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)大,温度高,因此A点v正最大,C点x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)大且温度高,因此C点v逆最大。(2)增大己醇的投入量,可以增大乙酸甲酯转化率,因此,2∶1时乙酸甲酯转化率最大。化学平衡常数Kx只与温度有关,因此不变。(3)催化剂参与了醇解反应,改变了反应历程,a错误;催化剂不影响化学平衡,说明催化剂使k正和k逆增大相同倍数,b正确;催化剂能够降低反应的活化能,c正确;催化剂不改变化学平衡,d错误。答案:(1)>3.2①AC(2)2∶1不变(3)bc【加固训练】1.(2020·郑州模拟)在容积为2L的三个恒容密闭容器中均加入mol·L1的N2和mol·L1的H2,进行合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3ΔHkJ·mol1。图1表示各容器的温度分别为T1、T2、T3且恒定不变,达到平衡时NH3的质量分数;图2则表示不同反应条件下N2的浓度随时间的变化。下列判断不正确的是 ()A.图1中T1<T2<T3B.图2中容器乙内的反应可能使用了催化剂C.图2中容器乙内反应达到平衡时的反应速率为v(N2mol·L1·min1D.图2中容器丙内反应的平衡常数为mol2·L2【解析】选C。图2中,甲、乙容器中N2的转化率相同,但乙容器达到平衡所需时间短,可能使用了催化剂,B项正确;反应速率v(N2mol·L1÷5min=0.008mol·L1·min1,C项错误;丙容器中反应达到平衡时,[N2]=mol·L1,[H20.02×3)mol·L1=0.20mol·L1,[NH3]=2×mol·L1mol·L1,K=[NH3]2[N2]·[H2]3(mol·L1)2=0.2.(2020·咸阳模拟)已知可逆反应X(g)+2Y(g)Z(g)ΔH<0,一定温度下,在体积为2L的密闭容器中加入4molY和一定量的X后,X的浓度随时间的变化情况如图所示,则下列表述正确的是A.达到平衡时,X、Y、Z物质的量之比为1∶2∶1点正反应速率大于逆反应速率C.反应达平衡时,降低温度可以实现c到d的转化D.该条件下,反应达平衡时,X平衡转化率为25%【解析】选B。分析图象和题给信息可知,起始加入X的物质的量为1mol·L1×2L=2mol,起始加入2molX、4molY,达到平衡时X的浓度为mol·L1,物质的量为mol·L1×2Lmol,消耗X物质的量mol,结合化学方程式计算得到消耗Y物质的量为3mol,生成Z物质的量为mol,则达到平衡时,X、Y、Z物质的量之比mol∶(4mol3mol=1∶2∶3,故A错误;由图象可知,a点尚未达到平衡状态,此时正反应速率大于逆反应速率,故B正确;该反应的ΔH<0,为放热反应,降低温度,平衡正向移动,X的浓度减小,不能实现c到d的转化,利用三段式计算:X(g)+2Y(g)Z(g)起始浓度(mol·L1) 1 2 0转化浓度(mol·L1) 平衡浓度(mol·L1) X平衡转化率为75%,故D错误。3.(2020·桂林模拟)工业上常用如下反应消除氮氧化物的污染:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH在温度为T1和T2时,分别将molCH4和molNO2充入体积为1L的密闭容器中,n(CH4①根据图判断该反应的ΔH________(填“>”“<”或“=”)0,理由是__

。

②温度为T1时,0～10min内NO2的平均反应速率v(NO2)=______________________。

③该反应达到平衡后,为在提高反应速率的同时提高NO2的转化率,可采取的措施有________(填标号)。

A.改用高效催化剂B.升高温度C.缩小容器的体积D.增加CH4的浓度【解析】①先达到平衡说明反应速率快,即T2>T1,随着温度的升高,甲烷的物质的量增加,说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,即正反应方向ΔH<0;②