备考2025届高考化学一轮复习分层练习第七章化学反应速率和化学平衡第5讲化学反应速率与化学平衡的图像

第5讲化学反应速率与化学平衡的图像1.[速率－时间图像][2024山东学情检测]在恒容密闭容器中加入确定量CaSO4和CO，确定温度下发生反应：CaSO4（s）＋CO（g）⇌CaO（s）＋SO2（g）＋CO2（g）ΔH＝＋218.4kJ·mol－1，CO的反应速率随时间变更如图所示。下列说法正确的是（C）A.该反应是吸热反应，上升温度，正反应速率增大，逆反应速率减小B.再加入少量CaO固体，平衡向逆反应方向移动C.图示中t1min时变更的条件可能是减小c（CO），同时增大c（SO2）D.气体的平均相对分子量不变时，不能说明反应达到平衡。解析该反应为吸热反应，上升温度，正、逆反应速率均增大，A错误；固体的加入不影响化学平衡的移动，B错误；t1min时，正反应速率减小，逆反应速率增大，可能变更的条件是减小CO浓度同时增大SO2浓度，C正确；随着反应进行，气体的平均相对分子质量不断增大，气体平均相对分子质量不变说明反应达到平衡，D错误。2.[物质的量－时间图像][2024湘豫名校联考]聚乙炔可用于制造导电塑料，广泛用于电子工业。工业上利用自然气制乙炔的化学反应原理如下：2CH4（g）⇌C2H4（g）＋2H2（g）ΔH1＝＋340.39kJ·mol－1C2H4（g）⇌C2H2（g）＋H2（g）ΔH2＝＋35.50kJ·mol－1在1L恒容密闭反应器中充入适量的CH4，发生上述反应，测得800℃时各含碳物质的物质的量随时间的变更如图所示。下列叙述正确的是（B）A.图中甲曲线代表甲烷、丙曲线代表乙烯B.若70min时升温，乙曲线下移，甲曲线上移C.0～40min内CH4平均反应速率为2.0mol·L－1·min－1D.M点正反应速率小于逆反应速率解析依据题干反应方程式特点可知，随着反应进行，甲烷的物质的量渐渐减小，乙烯的物质的量先增大后减小，乙炔的物质的量渐渐增大，因此曲线甲代表乙炔、曲线乙代表甲烷、曲线丙代表乙烯，A错误；两反应均属于吸热反应，上升温度，平衡正向移动，甲烷的物质的量削减，乙炔的物质的量增大，B正确；0～40min内CH4平均反应速率为100－201×40×10－2mol·L－1·min－1＝0.02mol·L－1·min－1，C错误；M点后甲烷的物质的量接着削减3.[浓度－时间图像][2024江西宜春丰城中学开学考]某化学小组欲测定酸性条件下KClO3溶液与NaHSO3溶液反应的化学反应速率，所用的试剂为10mL0.1mol·L－1KClO3溶液和10mL0.3mol·L－1NaHSO3溶液，所得c（Cl－）随时间变更的曲线如图所示。下列说法正确的是（C）A.该反应的离子方程式为ClO3－＋3SO32－B.该反应在0～4min的平均反应速率v（NaHSO3）＝2.5×10－3mol·L－1·min－1C.在反应过程中，该反应的化学反应速率变更趋势为先增大后减小D.起初反应很慢，一段时间后反应速率明显增大，确定是反应放热温度上升的结果解析书写离子方程式时HSO3－不拆开，正确的离子方程式为ClO3－＋3HSO3－Cl－＋3SO42－＋3H＋，A项错误；由图中信息可知，该反应在0～4min的平均反应速率v（Cl－）＝0.010mol·L－1÷4min＝2.5×10－3mol·L－1·min－1，依据同一化学反应中同一时间内用不同物质表示的化学反应速率之比等于其相应物质的化学计量数之比可知，v（NaHSO3）＝3v（Cl－）＝7.5×10－3mol·L－1·min－1，B项错误；化学反应速率与浓度随时间变更曲线的斜率成正相关，据图可知，该反应的化学反应速率变更趋势为先增大后减小，C项正确；一段时间后反应速率明显增大，也可能是生成的Cl－或S4.[物质参数－温度图像][2024南京六校调研]在压强、CO2和H2起始投料确定的条件下，发生反应Ⅰ、Ⅱ：反应Ⅰ.CO2（g）＋3H2（g）催化剂△CH3OH（g）＋H2O（g）ΔH1＝－49.0kJ·mol－反应Ⅱ.2CO2（g）＋5H2（g）催化剂△C2H2（g）＋4H2O（g）ΔH2＝＋37.1kJ·mol－试验测得CO2的平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性（CH3OH的选择性＝CH3OH的物质的量反应的CO2的物质的量A.曲线②表示CO2的平衡转化率B.其他条件不变，上升温度，C2H2的含量减小C.温度高于280℃时，曲线①随温度上升而上升，说明此时主要发生反应ⅡD.同时提高CO2的平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性，应选择在低温低压条件下反应解析其他条件不变，上升温度，反应Ⅱ平衡正向移动，C2H2的含量增大，B项错误。5.[物质参数－温度（压强）图像][2024苏州调研]通过反应Ⅰ：CO2（g）＋3H2（g）⇌CH3OH（g）＋H2O（g）可以实现CO2捕获并资源化利用。密闭容器中，反应物起始物质的量之比n（H2）n（CO2）＝3时，在不同条件下（分别在温度为250℃下压强变更和在压强为5×105反应Ⅱ：CO2（g）＋H2（g）⇌CO（g）＋H2O（g）ΔH＝＋42.5kJ·mol－1反应Ⅲ：CO（g）＋2H2（g）⇌CH3OH（g）ΔH＝－90.7kJ·mol－1下列说法正确的是（C）A.反应Ⅰ的ΔH＝－133.2kJ·mol－1B.曲线①表示CH3OH的物质的量分数随温度的变更C.确定温度下，增大n（H2）D.在5×105Pa、250℃、起始n（H2）n（CO2）＝3条件下，解析利用盖斯定律，将反应Ⅱ＋反应Ⅲ可得反应Ⅰ，故反应Ⅰ的ΔH＝－48.2kJ·mol－1，A错误。反应Ⅰ的正反应为气体体积减小的放热反应，上升温度，平衡逆向移动，CH3OH的物质的量分数减小，则曲线②表示CH3OH的物质的量分数随温度的变更；增大压强，平衡正向移动，CH3OH的物质的量分数增大，则曲线①表示CH3OH的物质的量分数随压强的变更，B错误。运用高效催化剂，可以加快化学反应速率，但不能使平衡发生移动，6.[平衡常数－温度图像]（1）已知：4CO（g）＋2NO2（g）⇌N2（g）＋4CO2（g）ΔH＜0。该反应的正、逆反应的平衡常数（K）与温度（T）的关系如图所示，其中表示正反应的平衡常数（K正）的是B（填“A”或“B”），缘由是该反应为放热反应，上升温度平衡向逆反应方向移动，K正减小。（2）[2024山东]2－甲氧基－2－甲基丁烷（TAME）常用作汽油添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如下反应：反应Ⅰ：反应Ⅱ：反应Ⅲ：反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T变更关系如图所示。据图推断，A和B中相对稳定的是2－甲基－2－丁烯（用系统命名法命名）；ΔH1ΔH2A.＜－1 B.－1～0C.0～1 D.＞1解析（2）由题图知，T增大（横轴向左）时，lnKx均减小，说明平衡均逆向移动，反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为放热反应，则A和B中相对稳定的是B，其系统命名为2－甲基－2－丁烯。反应Ⅰ的lnKx随着温度变更大于反应Ⅱ，说明反应Ⅰ的ΔH1（放热、负值）变更大于反应Ⅱ，可得ΔH1＜ΔH2，ΔH1Δ7.[浓度－时间图像、速率常数－温度图像][2024河北改编]恒温恒容条件下，向密闭容器中加入确定量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a为该体系中X、Y、Z浓度随时间变更的曲线，图b为反应①和②的lnk～1T曲线。下列说法正确的是（C）图a图bA.随c（X）的减小，反应①、②的速率均降低B.体系中v（X）＝v（Y）＋v（Z）C.欲提高Y的产率，需提高反应温度且限制反应时间D.温度低于T1时，总反应速率由反应①确定解析起始时加入确定量X，则X的浓度渐渐减小，Y的浓度先增大后减小，Z的浓度渐渐增大；依据图b，1T增大即T降低，反应①、②的lnk恒温恒容条件下，速率常数不变，反应速率与物质的浓度相关，随c（X）的减小，c（Y）先增大后减小，则反应①的速率减小，反应②的速领先增大后减小，A项错误；依据XY、YZ，可知在Y的浓度达到最大值之前，单位时间内X的削减量等于Y和Z的增加量，故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X和Y的削减量，故v（Z）＝v（X）＋v（Y），B项错误；上升温度可以加快反应①的速率，但反应①的速率常数随温度上升而增大的程度小于反应②的，且反应②的速率随Y浓度的增大而增大，故要提高Y的产率须要提高反应温度且限制反应时间，C项正确；由图b知，温度低于T1即大于1T1时，k1＞k2，反应①为快反应，反应②为慢反应，总反应速率由慢反应确定，D项错误。8.[2024湖北武汉调研]甲醇制烯烃是一项非石油路途烯烃生产技术，可以削减我国对石油进口的依靠度。（1）甲醇可通过煤的液化过程获得，该过程是化学（填“物理”或“化学”）变更。（2）甲醇制烯烃的反应是不行逆反应，烯烃产物之间存在如下转化关系：反应Ⅰ.2C3H6（g）⇌3C2H4（g）ΔH1＝＋117kJ·mol－1反应Ⅱ.3C4H8（g）⇌4C3H6（g）ΔH2＝＋78kJ·mol－1反应Ⅲ.C4H8（g）⇌2C2H4（g）ΔH3反应达平衡时，三种组分的物质的量分数x随温度T的变更关系如图1所示。①反应Ⅲ的ΔH3＝＋104kJ·mol－1。②图1中曲线a代表的组分是C3H6，700K后，曲线a下降的缘由是反应Ⅰ和反应Ⅱ都是吸热反应，上升温度平衡均正向移动，且上升温度对反应Ⅰ的影响更大。③图1中P点坐标为900，0.48，900K时，反应Ⅲ的物质的量分数平衡常数Kx＝（3）甲醇制丙烯的反应为3CH3OH（g）C3H6（g）＋3H2O（g），速率常数k与反应温度T的关系遵循Arrhenius方程，试验数据如图2所示。已知Arrhenius方程为Rlgk＝－Ea2.303T＋RlgA（其中k为速率常数，反应速率与其成正比；Ea为活化能；R＝8.314J·mol－1·K－①该反应的活化能Ea＝177.3kJ·mol－1（计算结果保留1位小数）。②下列措施能使速率常数k增大的是AD（填标号）。A.上升温度 B.增大压强C.增大cCH3OH D.更换解析（1）由煤制取甲醇有新物质生成，为化学变更。（2）①依据盖斯定律，由反应Ⅰ×23＋反应Ⅱ×13得C4H8（g）⇌2C2H4（g）ΔH3＝＋104kJ·mol－1。②反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都为吸热反应，上升温度，平衡均正向移动，C2H4（只作产物）的物质的量分数增大，C4H8（只作反应物）的物质的量分数减小，则曲线b代表C4H8，曲线c代表C2H4，曲线a代表C3H6，C3H6是反应Ⅰ的反应物，同时是反应Ⅱ的生成物，所以C3H6的物质的量分数由反应Ⅰ和反应Ⅱ共同确定，700K后，曲线a下降的缘由是上升温度对反应Ⅰ的影响更大。③P点x（C2H4）＝x（C3H6）＝0.48，则x（C4H8）＝1－0.48－0.48＝0.04，反应Ⅲ的Kx＝x2（C2H4）x（C4H8）＝0.4820.04＝5.76。（3）①将图2中数据代入题给公式可得110J·mol－1·K－1＝－Ea2.303×3×10－3K－1＋RlgA、33J·mol－1·K－1＝－Ea2.303×4×10－3K－1＋RlgA，解得Ea9.乙烷裂解制乙烯具有成本低、收率高、投资少、污染小等优点。目前裂解方法有电催化裂解、光催化裂解、干脆裂解、氧气或二氧化碳氧化乙烷裂解等。（1）乙烷干脆裂解时温度、压强及平衡转化率的关系如图1所示：图1①反应的ΔH＞0，p1＜p2（填“＞”“＜”或“＝”）。②T℃时，将乙烷与氦气的混合气体（乙烷的物质的量分数为m％）通入一密闭容器中发生反应C2H6（g）⇌C2H4（g）＋H2（g）。平衡时容器压强为pkPa，此时乙烷的平衡转化率为α，则乙烯的平衡分压为mα100+mαpkPa，反应的平衡常数Kp＝mα2p（（2）已知乙烷干脆裂解、CO2氧化裂解和O2氧化裂解反应如下：（Ⅰ）C2H6（g）⇌C2H4（g）＋H2（g）ΔH1（Ⅱ）CO2（g）＋C2H6（g）⇌C2H4（g）＋CO（g）＋H2O（g）ΔH2（Ⅲ）2C2H6（g）＋O2（g）⇌2C2H4（g）＋2H2O（g）ΔH3①反应2CO（g）＋O2（g）⇌2CO2（g）的ΔH＝ΔH3－2ΔH2（用含ΔH2和ΔH3的代数式表示）。②反应（Ⅰ）、（Ⅱ）的平衡常数分别为K1、K2，则反应CO2（g）＋H2（g）⇌CO（g）＋H2O（g）的平衡常数K＝K2K1（用含K1、③在800℃时发生反应（Ⅲ），乙烷的转化率、乙烯的选择性和收率随投料比[n（C2H6）图2限制n（C2H6）n（O2）＝2.0，而不接受选择性更高的n（C2H6）n（O2）＝3.5，除可防止积炭外，另一缘由解析（1）①依据图示，压强恒定的条件下上升温度，乙烷的平衡转化率增大，说明平衡正向移动，则正反应为吸热反应，ΔH＞0；C2H6（g）⇌C2H4（g）＋H2（g）是气体分子数增大的反应，当温度相同时，增大压强，平衡逆向移动，乙烷的平衡转化率减小，故p1＜p2。②设混合气体的总物质的量为100mol，则乙烷的物质的量为mmol，依据题目信息列“三段式”：C2H6（g）⇌C2H4（