2024届高考化学二轮专题复习与测试第一部分专题八化学反应速率与化学平衡考点四化学平衡图像

考点四化学平衡图像1．常见的平衡图像：v-t图像；c-t图像；c-p图像；v-T图像；对数图像等。2．坐标图是用来显示某一变量(应变量)是如何随着另一变量(自变量)而变化的。其优点是不但显示了所测量的点，还可以用来预测一些实验中没有测量的数值。解答时要求学生首先弄清楚自变量和因变量各代表什么样的化学量，然后根据化学知识分析概念—图像—数量三者之间的关系。具体步骤可以概括为“一明标”，“二析点(起点、拐点、平衡点、极值点、突变点)”，“三识线”。近年来还将离子反应与图像有机结合起来进行命题，很好地考查学生的观察能力、获取信息采集处理数据的能力、图形转化能力和推理判断能力。题目不仅偏重考查粒子的浓度大小顺序，而且还侧重溶液中的各种守恒(电荷守恒、物料守恒、质子守恒)关系的考查，从而使题目具有一定的综合性、灵活性和技巧性。3．常见对数图像。图像种类具体类型含义变化规律对数图像lgeq\f(c（HX－）,c（H2X）)生成物与反应物离子浓度比的常用对数lgeq\f(c（HX－）,c（H2X）)越大，反应向正反应方向进行的程度越大lgeq\f(V,V0)稀释后与稀释前体积比的常用对数lgeq\f(V,V0)越大，稀释程度越大AG＝lgeq\f(c（H＋）,c（OH－）)氢离子与氢氧根离子浓度比的常用对数AG越大，酸性越强，中性时，eq\f(c（H＋）,c（OH－）)＝1，AG＝0负对数图像pH＝－lgc(H＋)氢离子浓度的常用对数负值pH越大，c(H＋)越小，溶液的碱性越强pC＝－lgc(C)C离子浓度的常用对数负值pC越大，c(C)越小在一定温度下，向2L恒容密闭容器中充入1molA，发生2A(g)B(g)＋C(g)反应。反应过程中c(C)随时间变化的曲线如图所示。下列说法不正确的是()A．反应在0～50s的平均速率v(C)＝1.6×10－3mol/(L·s)B．该温度下，反应的平衡常数K＝0.025C．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(B)＝0.09mol·L－1，则该反应的ΔH<0D．反应达平衡后，再向容器中充入1molA，该温度下再达到平衡时，A的转化率不变解析：反应在0～50s的平均速率v(C)＝eq\f(0.08mol·L－1,50s)＝1.6×10－3mol/(L·s)，A项正确；该温度下，平衡时，c(C)＝0.10mol·L－1，则c(B)＝0.10mol·L－1，c(A)＝0.50mol·L－1－0.20mol·L－1＝0.30mol·L－1，反应的平衡常数K＝eq\f(0.10×0.10,0.302)≈0.11，B项不正确；升高温度，平衡时c(B)＝0.09mol·L－1<0.10mol·L－1，则平衡逆向移动，该反应的ΔH<0，C项正确；反应达平衡后，再向容器中充入1molA，相当于加压，平衡不发生移动，A的转化率不变，D项正确。故选B。答案：B有关反应速率和化学平衡图像题的解题方法：首先，应确定坐标所代表的物理量；其次，看懂曲线的形状和走势，明确两个物理量之间的变化关系；第三，找到图像起点、交点、拐点及零点，并分析这些点所对应的反应时刻，利用好这些点所给出的一些特殊信息；最后结合题中给定的化学反应和数据进行推理和判断。1．(2023·广州预测)向1L刚性容器中投入amolA(g)与M(s)(足量)发生反应：M(s)＋5A(g)5B(g)＋N(s)(相对分子质量：M大于N)。测得不同温度下B(g)体积分数φ(B)随时间t的变化曲线如图所示。下列说法正确的是()A．0～t1min内，v(N)＝eq\f(0.14a,t1)mol/(L·min)B．温度升高，容器内气体的密度减小C．T1℃，平衡时n(A)＝0.6amolD．T2>T1解析：根据“先拐先平数值大”，由题图可知，T2℃时反应先达到平衡，则T2>T1，升高温度，平衡时B的体积分数增大，平衡正向移动，说明正反应为吸热反应。据此分析解答。不用固体或纯液体来表示反应速率，因为固体或纯液体的浓度视为常数，A项错误；根据分析，升高温度，平衡正向移动，由于相对分子质量：M大于N，因此升高温度，更多的固体转变为气体，混合气体的总质量增大，而刚性容器体积不变，所以容器内气体的密度增大，B项错误；该反应为气体体积不变的反应，在T1℃达平衡时，n(B)＝amol×30%＝0.3amol，则平衡时n(A)＝amol－0.3amol＝0.7amol，C项错误；根据分析，T2℃时反应先达到平衡，则T2>T1，D项正确。故选D。答案：D2．(2023·广东模拟)某温度下，向VL恒容密闭容器中通入4molX(g)，发生反应：①2X(g)=Y(g)＋4Z(g)，②2Z(g)M(g)，反应体系中X、Y、Z的物质的量随时间t的变化曲线如图所示。下列说法错误的是()A．25min时，气体X反应完全B．0～10min内，气体X的平均反应速率为eq\f(0.32,V)mol/(L·min)C．25min时，向该体系中仅通入1molY(g)后，反应②的平衡不发生移动(保持其他条件不变)D．该温度下，反应②的平衡常数K＝2VL·mol－1解析：由题干图像可知，25min时，生成了2molY，根据反应方程式①可知，消耗4molX，则气体X反应完全，A项正确；由题干图像可知，0～10min内生成了1.6molY，则消耗3.2molX，故气体X的平均反应速率为eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(Δn,VΔt)＝eq\f(3.2mol,VL×10min)＝eq\f(0.32,V)mol/(L·min)，B项正确；由A项分析可知，反应①是不可逆反应，故25min时反应①进行完全，恒温恒容下向该体系中仅通入1molY(g)后，反应②的平衡不发生移动(保持其他条件不变)，C项正确；由题干图像信息可知，25min时生成了2molY，同时反应①生成了8molZ，而Z的物质的量实际上最终为1.6mol，说明反应②消耗了6.4mol，生成了3.2molM，该温度下，反应②的平衡常数K＝eq\f(c（M）,c2（Z）)＝eq\f(\f(3.2,V),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1.6,V)))\s\up12(2))＝1.25VL·mol－1，D项错误。故选D。答案：D3．(2023·大湾区联合模拟考试)乙酸甲酯催化醇解反应方程式为CH3COOCH3(l)＋C6H13OH(l)eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))CH3COOC6H13(l)＋CH3OH(l)，已知v正＝k正·x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)，v逆＝k逆·x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)，其中k正、k逆为速率常数，x为物质的量分数。己醇和乙酸甲酯按物质的量之比1∶1投料，测得348K、338K两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。下列说法错误的是()A．曲线①②中，曲线①对应的k正更大B．升高温度，该醇解平衡向正反应方向移动C．a、b、c、d四点中，v正与v逆差值最大的是b点D．338K时，该反应的化学平衡常数为1解析：根据题图可知，①曲线的反应速率最大，说明温度高，即曲线①对应温度为348K，曲线②对应温度为338K，温度越高，反应速率越大，k正值越大，故曲线①对应的k正更大，故A项正确；由题图可知，温度越高，乙酸甲酯转化率越高，反应正向进行程度变大，说明反应为吸热反应，故升高温度，该醇解平衡向正反应方向移动，故B项正确；k正、k逆是温度的函数，该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向进行，k正受温度的影响较大，因此升高温度，k正增大程度大于k逆，即k正－k逆的值较大的是曲线①；据题图可知，a点是反应向正方向进行，c点为平衡点，随着反应进行，v正逐渐减小，v逆逐渐增大，因此四点中，v正与v逆差值最大的是a点，故C项错误；338K时，令乙酸甲酯的物质的量为1mol，C6H13OH的物质的量为1mol，则达到平衡时，消耗乙酸甲酯、C6H13OH的物质的量均为1mol×50%＝0.5mol，则生成CH3COOC6H13和甲醇的物质的量为0.5mol，K＝eq\f(0.5×0.5,0.5×0.5)＝1，故D项正确。故选C。答案：C4．(2023·浙江联考)恒温恒容条件下，向密闭容器中加入一定量X，发生反应的方程式为①XY；②YZ。反应①的速率v1＝k1c(X)，反应②的速率v2＝k2c(Y)，式中k1、k2为速率常数。图甲为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线，图乙为反应①和②的lnkeq\f(1,T)曲线。下列说法正确的是()A．随c(X)的减小，反应①的速率不断下降，而反应②的速率不断增大B．由图甲可知，某时间段体系中可能存在如下关系：v(Z)＝v(X)＋v(Y)C．欲提高Y的产率，需降低反应温度且控制反应时间D．温度高于T1时，总反应速率由反应②决定解析：由题图甲中信息可知，随c(X)的减小，c(Y)先增大后减小，c(Z)增大，故反应①的速率随c(X)的减小而减小，反应②的速率先增大后减小，A项错误；由题图甲可知，依据反应关系，在Y的浓度达到最大值之前，单位时间内X的减少量等于Y和Z的增加量，因此v(X)＝v(Y)＋v(Z)，在Y的浓度达到最大值之后，单位时间内Z的增加量等于Y和X的减少量，故v(Z)＝v(X)＋v(Y)，B项正确；由题图乙可知，升高温度可以增大反应①的速率，但反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的，且反应②的速率随Y的浓度增大而增大，因此欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间，C项错误；由题图乙中信息可知，温度低于T1时，k1>k2，反应②为慢反应，总反应速率由反应②决定，温度高于T1时，k1<k2，反应①为慢反应，总反应速率由反应①决定，D项错误。故选B。答案：B5．(2022·广州下学期二模)物质X能发生如下反应：①X→mY；②X→nZ(m、n均为正整数)。恒容体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是()A．m＝n＝1B．t1时，c(X)＝c(Y)C．反应的活化能：①<②D．t2时，X的消耗速率等于Z的生成速率解析：由题图可知，最终X的浓度变为0，完全反应，反应生成Y、Z的浓度之和等于X的起始浓度，则反应均为气体分子数不变的反应，故m＝n＝1，A项正确；由图可知，t1时，X、Y的浓度曲线相交，c(X)＝c(Y)，B项正确；两个反应同时发生，反应结束是Y含量更高，反应速率更快，说明反应①活化能较低，故活化能：①<②，C项正确；t2时，反应②中X的消耗速率等于Z的生成速率，而X还要发生反应①，故X的消耗速率大于Z的生成速率，D项错误。故选D。答案：D6．(2022·佛山第二次质量检测)一定条件下，将CO2和H2按物质的量为1∶3的投料比充入某刚性密闭容器中，发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－49.5kJ·mol－1，测得CO2的物质的量浓度随反应时间的变化如图所示，下列说法正确的是()A．0～5min，共放出19.8kJ的热量B．CO2和H2