2024高中化学一轮复习训练10化学反应速率与化学平衡图象题的破解策略含解析

PAGEPAGE10化学反应速率与化学平衡图象题的破解策略化学反应速率和化学平衡图像化学反应速率和化学平衡图像例1．肯定条件下，容积不变的容器中发生反应，在反应过程中，某时刻变更某一反应条件，反应速率的变更如图所示，下列说法不正确的是（）A．t1时，增大或B．t2时，加入催化剂C．t3时，降低温度D．t4时，往容器中充入He，以增大体系压强【解析】A．t1时，正反应速率突然增大，逆反应速率不变，正反应速率大于逆反应速率，变更的条件应为增大反应物浓度，选项A正确；B．t2时，正、逆反应速率同等程度增大，则变更的条件为运用了催化剂，选项B正确；C．t3时，正、逆反应速率突然减小，但正反应速率大于逆反应速率，正反应为放热反应，则变更的条件为降低温度，选项C正确；D．t4时，正、逆反应速率突然增大，且正反应速率大于逆反应速率，则变更的条件应为增大压强，往容器中充入He，增大体系总压强，容器容积不变，则反应物和生成物浓度不变，正、逆反应速率不变，且平衡不移动，选项D错误。答案选D。【答案】D例2．已知可逆反应：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)ΔH=-1025kJ·mol−1。若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是（）【解析】上升温度，平衡向逆反应方向移动，平衡时一氧化氮的含量小，且达到平衡时须要的时间短，故A正确，D错误；增大压强，平衡向逆反应方向移动，平衡时一氧化氮的含量小，且达到平衡时须要的时间短，故B项正确；有无催化剂只影响到达平衡状态的时间，不影响平衡移动，故C项正确。【答案】D例3．在密闭容器中进行反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH>0，测得c(CH4)随反应时间(t)的变更如图所示。下列推断正确的是（）A．10min时，变更的外界条件可能是上升温度B．反应进行到12min时，CH4的转化率为25%C．0∽5min内，v(H2)=0.1mol·(L·min)−1D．恒温下，缩小容器体积，平衡后H2浓度减小【解析】A．由图可知，10min时甲烷的浓度接着减小，该反应向正反应方向移动，该反应正反应是吸热反应，可能是上升温度，故A正确；B．反应进行到12min时，CH4的转化率为×100％=75％，故B错误；C．依据图可知，前5min内甲烷的浓度由1.00mol/L减小为0.50mol/L，故v(CH4)=(1-0.5)mol∙L−1/5min=0.1mol/(L∙min)，由化学计量数之比等于反应速率之比，则v(H2)=3×0.1mol/(L∙min)=0.3mol/(L∙min)，故C错误；D．恒温下，缩小容器体积导致氢气浓度增大，虽然压强增大，平衡向逆反应方向移动，移动的结果减小氢气浓度的增大，但依据勒夏特列原理，不会消退浓度增大，平衡后c(H2)增大，故D错误；选A。【答案】A例4．近年来，我国北京等地出现严峻雾霾天气，据探讨，雾霾的形成与汽车排放的CO、NO2等有毒气体有关。对汽车加装尾气净扮装置，可使有毒气体相互反应转化为无毒气体，反应的化学方程式为4CO(g)+2NO2(g)4CO2(g)+N2(g)ΔH=−1200kJ·mol−1。对于该反应，温度不同(T2>T1)、其他条件相同时，下列图像正确的是（）【解析】升温正、逆反应速率同时加快，达到平衡时间缩短，平衡向逆反应方向移动，CO的体积分数增大，NO2的转化率降低，化学平衡常数减小；压强增大，CO的体积分数降低，对比图像可知，只有选项B符合。【答案】B提分训练提分训练1．臭氧是志向的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为：2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g)ΔH<0，若反应在恒容密闭容器中进行，如表由该反应相关图象作出的推断正确的是（）A．甲图中变更的反应条件为升温B．乙图中温度T2>T1，纵坐标可代表NO2的百分含量C．丙图为充入稀有气体时速率变更D．丁图中a、b、c三点只有b点已经达到平衡状态【解析】甲图正、逆反应速率均增大，平衡向逆反应方向进行，则变更的反应条件为上升温度，A正确；乙图中T2曲线先达到平衡状态，则温度T2＞T1，上升温度平衡向逆反应方向进行，NO2的百分含量增大，则纵坐标不能代表NO2的百分含量，B错误；充入稀有气体时反应物浓度不变，反应速率不变，C错误；D．上升温度，平衡逆向移动，K正减小、K逆增大，曲线表示平衡常数与温度的关系，曲线上各点都是平衡点，D错误。【答案】A2．在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH＜0。在其他条件肯定，只变更某一条件时，下列分析不正确的是（）A．图Ⅰ表示的是t1时刻增大压强对反应速率的影响B．图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响C．图Ⅲ表示的是温度对平衡的影响，且甲的温度小于乙的温度D．图Ⅲ表示的是催化剂对化学平衡的影响，乙运用了催化剂【解析】催化剂对平衡移动无影响，甲、乙转化率不同，则不能表示催化剂对化学平衡的影响，故D错误；故选D。【答案】D3．某温度时，在体积为2L的密闭容器中，气态物质A、B、E、F的物质的量n随时间t的变更状况如图所示，在肯定条件下反应达到平衡状态，反应进程中正反应速率随时间的变更状况如图所示，在t2、t4时刻分别只变更一个条件(温度、压强或某反应物的量)。下列说法错误的是（）A．此温度下，该反应的化学方程式为2A(g)+E(g)2B(g)+F(g)B．若平衡状态①和②对应的温度相同，则①和②对应的平衡常数K肯定相同C．t2时刻变更的条件是增大压强D．t4时刻变更的条件是降低温度【解析】由图甲分析可知，各物质发生变更的物质的量等于化学方程式的化学计量数之比，此温度下该反应的化学方程式为2A(g)+E(g)2B(g)+F(g)，故A正确；平衡常数K只与温度有关，平衡状态①和②的温度相同，故K相等，故B正确；该反应前后气体的体积不变，若变更压强，平衡不会发生移动，故t2时刻不行能是增大压强，故C错误；依据方程式知，前后气体体积不变，故不行能是压强的变更，t4时刻速率减小，且变更的点不连续，因此是降低温度的结果，故D正确；故选C。【答案】C4．在肯定条件下A2和B2可发生反应：A2(g)+3B2(g)2AB3(g)。图1表示在肯定温度下此反应过程中的能量变更，图2表示在固定容积为2L的密闭容器中反应时A2的物质的量随时间变更的关系，图3表示在其他条件不变的状况下，变更反应物B2的起始物质的量对此反应平衡的影响。下列说法错误的是（）A．该反应在低于某一温度时能自发进行B．10min内该反应的平均速率v(B2)=0.045mol/(L·min)C．11min时，其他条件不变，压缩容器容积至1L，n(A2)的变更趋势如图2中曲线d所示D．图3中T1<T2，b点对应状态下A2的转化率最高【解析】A．体系的自由能ΔG=ΔH-TΔS，依据图示可知，该反应为放热反应，ΔH<0，由于该反应的正反应是气体体积减小的反应，所以ΔS<0。当温度较低时，ΔG=ΔH-TΔS<0，反应能够自发进行；当温度较高时，TΔS>ΔH，即ΔG>0，反应不能自发进行，A正确；B.10min内该反应的平均速率v(A2)=Δc/Δt=mol/(L·min)，依据方程式可知v(B2)=3v(A2)=0.045mol/(L·min)，B正确；C．11min时，其他条件不变，压缩容器容积至1L，由于物质的浓度增大，化学平衡正向移动，不断消耗A2，所以n(A2)的物质的量会进一步削减，n(A2)变更趋势如图2中曲线d所示，C正确；D．在温度不变时，增大某种反应物的浓度，化学平衡正向移动，可以使其它反应物的转化率提高，故当T1<T2，c点由于n(B2)最大，故其对应状态下A2的转化率最高，D错误；故合理选项是D。【答案】D5．已知反应N2O4(g)2NO2(g)ΔH=+57kJ/mol，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变更曲线如图所示。下列说法正确的是（）A．A、C两点气体的平均相对分子质量：A>CB．由状态B到状态A，可以用加热的方法C．A、C两点气体的颜色：A深，C浅D．A、C两点的反应速率：A>C【解析】该反应是一个反应前后气体计量数增大的吸热反应，上升温度平衡正向移动，二氧化氮含量增大；增大压强，平衡逆向移动，二氧化氮含量减小，依据图中数据知，相同温度时，二氧化氮含量越大压强越小，所以P2>P1；相同压强时，温度越高二氧化氮含量越大，所以T2>T1。A、B是等压条件下，且温度T2>T1，所以由状态B到状态A，可以用加热的方法实现，故选B。【答案】B6．以二氧化碳和氢气为原料制取乙醇的反应为：2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)ΔH＜0。某压强下的密闭容器中，按CO2和H2的物质的量比为1︰3投料，不同温度下平衡体系中各物质的物质的量百分数（y%）随温度变更如图所示。下列说法正确的是（）A．a点的平衡常数小于b点B．b点，υ正(CO2)=υ逆(H2O)C．a点，H2和H2O物质的量相等D．其他条件恒定，充入更多H2，乙醇的物质的量分数增大【解析】A．因为平衡常数仅与温度有关，该反应为放热反应，上升温度平衡向逆反应移动，所以温度越低，K越大，所以Ka＞Kb，故A错误；B．b点时反应物仍旧减小，生成物仍旧增大，说明平衡向正反应方向进行，所以v正(CO2)≠v逆(H2O)，故B错误；C．依据图象分析，a点为H2和H2O物质的量的交点，所以相等，故C正确；D．其他条件恒定，充入更多H2，气体的总物质的量的增大幅度更大，例如充入特别多的氢气，由于乙醇的物质的量的增量有限，乙醇的物质的量分数会减小，故D错误；故选C。【答案】C7．肯定温度下，在2L的密闭容器中发生反应：M(g)+2N(g)xP(g)ΔH<0，N、P的物质的量随时间变更的关系如图所示。下列有关说法不正确的是（）A．x=2B．反应起先2min内，v(P)=0.1mol·L−1·min−1C．2min后，降低温度平衡向右移动D．当容器内混合气体压强不再变更时，反应体系达到化学平衡状态【解析】A．由图可知，2min达平衡，Δn(N)=0.3mol-0.1mol=0.2mol，Δn(P)=0.2mol，物质的量变更量之比等于化学计量数之比，故2∶x=0.2mol∶0.2mol，解得x=2，故A正确；B．P的浓度变更量为：=0.1mol/L，v(P)==0.05mol·L−1·min−1，故B错误；C．ΔH＜0，正反应属于放热，降低温度，平衡向正反应方向移动，故C正确；D．x=2，反应前后气体计量数不同，化学平衡移动时，气体的压强随之变更，当容器内混合气体压强不再变更时，则气体的物质的量不再发生变更，说明达到化学平衡状态，故D正确；故选B。【答案】B8．I．某温度时，在一个容积为2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间的变更曲线如图1所示，2分钟时达到平衡状态。依据图中数据，填写下列空白：(1)该反应的化学方程式为______________________。(2)反应起先到平衡状态建立，用气体Z表示的反应速率为______________。(3)若反应容器体积可变，则充入氦气会使反应速率__________(填“变快”、“变慢"或“不变")。II.尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。(4)工业上尿素由CO2和NH3在肯定条件下合成，其反应方程式为：______________.

(5)=4时，CO2的转化率随时间的变更关系如图2所示。A点的逆反应速率v逆(CO2)_____(填“大于”“小于”或“等于”)B点的正反应速率v正(CO2)。NH3的平衡转化率为_______________。【解析】(1)0~2minX、Y的物质的量分别减小0.3mol、0.1mol，为反应物，Z的物质的量增大0.2mol，为生成物，且三者的计量数之比=0.3∶01∶0.2=3∶1∶2，2min后X、Y的物质的量不再减小，Z的物质的量不再增大，则该反应为可逆反应，反应的化学方程式为3X+Y2Z，故答案为：3X+Y2Z；(2)2min后X、Y、Z的物质的量不再变更，说明2min后反应达到平衡，Z的物质的量增大量=0.2mol，体积为2L，则Z的物质的量浓度增加量=0.1mol/L，所以v(Z)==0.05mol/(L·min)，故答案为：0.05mol/(L·min)；(3)容器可变，充入氦气，则体积增大，X、Y、Z的物质的量浓度减小，反应速率变慢，故答案为：变慢；(4)结合原子守恒和图2可知，由CO2和NH3在肯定条件下合成尿素的化学方程式为2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O；(5)A点反应未达平衡状态，B点反应已平衡，所以A点v逆(CO2)＜B点v逆(CO2)=v正(CO2)，=4，设CO2、NH3起始物质的量为1mol、4mol，平衡时CO2的转化率为60%，则CO2反应了60%×1mol=0.6mol，则NH3反应了0.6mol×2=1.2mol，所以NH3的平衡转化率==30%，故答案为：小于；30%。【答案】（1）3X+Y2Z（2）0.05mol/(L·min)变慢2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O小于30%9．(1)在密闭容器中充入2molCH4(g)和1molO2(g)，在不同条件下反应：2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g)。试验测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强的变更如图所示。①P1时上升温度，n(CH3OH)_______________（填“增大”、“减小”或“不变”）；②E、F、N点对应的化学反应速率由大到小的依次为____________（用V(E)、V(F)、V(N)表示）；③下列能提高CH4平衡转化率的措施是_______________（填序号）a．选择高效催化剂b．增大n(CH4)n④若F点n(CH3OH)=1mol，总压强为2.5MPa，则T0时F点用分压强代替浓度表示的平衡常数Kp=_____________________；(2)运用新型催化剂进行反应2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g)。随温度上升CH3OH的产率如图所示。①CH3OH的产率在T1至T2时很快增大的缘由是______________；②T2后CH3OH产率降低的缘由可能是__________________。【解析】(1)①依据图象可知：在压强不变时，上升温度，平衡时甲醇的物质的量减小；②对于反应2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g)，上升温度，甲醇的平衡物质的量减小，说明上升温度，平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，则该反应的正反应为放热反应；在温度为T0时，F点甲醇的物质的量大于E点，说明平衡正向移动，由于该反应的正反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，甲醇物质的量增大，所以压强p1>p2，反应速率V(F)>V(E)；F、N两点压强相同，由于温度N>F，上升温度，化学反应速率加快，所以V(N)>V(F)，因此E、F、N三点的速率大小关系为：V(N)>V(F)>V(E)；③a．催化剂不能使平衡发生移动，因此选择高效催化剂对甲烷的平衡转化率无影响，a错误；b．增大nCH4nO2投料比，相对于O2的浓度不变，增大甲烷的浓度，平衡正向移动，但平衡移动的趋势是微弱的，总的来说甲烷的转化率降低，b错误；c④可逆反应2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g)n(起先)mol210n(变更)mol10.51n(起先)mol10.51n(总)=1mol+0.5mol+1mol=2.5mol，平衡分压：Kp(CH4)=1mol2.5mol×2.5MPa=1Mpa；Kp(O2)=0.5mol2.5mol×2.5MPa=0.5Mpa；Kp(CH3OH)=1mol2.5mol×2.5M