2025化学步步高二轮专题复习专题五　选择题专攻3　化学反应速率与平衡图像、图表分析

化学反应速率与平衡图像、图表分析1.化学平衡与平衡转化率(1)转化率和平衡转化率转化率有未达到平衡的转化率和平衡转化率，在审题的时候一定要注意转化率是否为平衡转化率。(2)转化率与温度的关系可逆反应的焓变ΔH升高温度吸热反应，ΔH>0未达到平衡的转化率增大平衡转化率增大放热反应，ΔH<0未达到平衡的转化率增大平衡转化率减小(3)增大反应物的浓度与平衡转化率的关系(其中A、B、C均为气体)可逆反应改变条件平衡移动方向反应物平衡转化率备注A+BC增大A的浓度正向移动α(A)减小α(B)增大-AB+C增大A的浓度正向移动α(A)减小反应物平衡转化率实际是考虑压强的影响2AB+C增大A的浓度正向移动α(A)不变3AB+C增大A的浓度正向移动α(A)增大(4)如果两气体物质的投料比按照化学计量数投料，那么无论是否达到化学平衡，两者的转化率一直相等。2.化学平衡常数、平衡移动方向与反应速率的关系aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)K=c平衡时浓度Q=c某时刻浓度K=3.化学反应速率与平衡图像分析思路例1(2023·河南安阳一中模拟预测)(环戊二烯)容易发生聚合反应生成二聚体，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，下列说法不正确的是()A.T1<T2B.a点的反应速率小于c点的反应速率C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率D.b点时二聚体的浓度为0.45mol·L-1思路引导答案B解析单位时间T2温度下，环戊二烯浓度变化大，因此速率快，则反应温度高，因此T1<T2，A正确；a点环戊二烯浓度大于b点环戊二烯浓度，因此a点的正反应速率大于b点的正反应速率，而b点的正反应速率大于b点的逆反应速率，因此a点的正反应速率大于b点的逆反应速率，C正确；b点时环戊二烯浓度改变0.9mol·L-1，因此二聚体的浓度为0.45mol·L-1，故D正确。例2(2024·安徽黄山模拟)由γ⁃羟基丁酸生成γ⁃丁内酯的反应为HOCH2CH2CH2COOH+H2O，在298K下，γ⁃羟基丁酸水溶液的初始浓度为0.180mol·L-1，随着反应的进行，测得γ⁃丁内酯的浓度随时间变化的数据如表所示。下列说法错误的是()t/min215080100120160220∞c/(mol·L-1)0.0240.0500.0710.0810.0900.1040.1160.132A.其他条件相同时，升高温度，化学反应速率加快B.在80~100min内，以γ⁃丁内酯的浓度变化表示的反应速率为5.0×10-4mol·L-1·min-1C.120min时γ⁃羟基丁酸的转化率为60%D.298K时该反应的平衡常数K=2.75答案C解析80~100min内，v(γ⁃丁内酯)=(0.081−0.071)mol·L−120min=5.0×10-4mol·L-1·min-1，B正确；反应至120min时，反应产生0.090mol·L-1的γ⁃丁内酯，则反应消耗γ⁃羟基丁酸的浓度为0.090mol·L-1，故γ⁃羟基丁酸转化率为50%，C错误；298K时，平衡时c(γ⁃丁内酯)=0.132mol·L-1，c(γ⁃羟基丁酸)=(0.180-0.132)mol·L-1=0.048mol·L-1，该反应的平衡常数K=0.132考向一化学反应速率与平衡图表分析应用1.(2024·安徽，12)室温下，为探究纳米铁去除水样中SeO42−实验序号水样体积/mL纳米铁质量/mg水样初始pH①5086②5026③5028下列说法正确的是()A.实验①中，0~2小时内平均反应速率v(SeO42−)=2.0mol·LB.实验③中，反应的离子方程式为：2Fe+SeO42−+8H+=2Fe3+C.其他条件相同时，适当增加纳米铁质量可加快反应速率D.其他条件相同时，水样初始pH越小，SeO答案C解析实验①中，0~2小时内平均反应速率v(SeO42−)=5.0×10−5mol·L−1−1.0×10−5mol·L−12h=2.0×10-5mol·L-1·h-1，A不正确；实验③中水样初始pH=8，溶液显弱碱性，发生反应的离子方程式中不能用H+配电荷守恒，B不正确；由实验①和②可知，在相同时间内，实验①中SeO42−浓度的变化大，则其他条件相同时，适当增加纳米铁质量可加快反应速率，C正确；由实验②和③可知，在相同时间内，实验②中SeO2.(2023·河北，12)在恒温恒容密闭容器中充入一定量W(g)，发生如下反应。反应②和③的速率方程分别为v2=k2c2(X)和v3=k3c(Z)，其中k2、k3分别为反应②和③的速率常数，反应③的活化能大于反应②。测得W(g)的浓度随时间的变化如下表。t/min012345c(W)/(mol·L-1)0.1600.1130.0800.0560.0400.028下列说法正确的是()A.0~2min内，X的平均反应速率为0.080mol·L-1·min-1B.若增大容器容积，平衡时Y的产率增大C.若k2=k3，平衡时c(Z)=c(X)D.若升高温度，平衡时c(Z)减小答案D解析由表知0~2min内Δc(W)=(0.160-0.080)mol·L-1=0.080mol·L-1，Δc(X)=2Δc(W)=0.160mol·L-1，但一部分X转化为Z，造成Δc(X)<0.160mol·L-1，则v(X)<0.160mol·L−12min=0.080mol·L-1·min-1，故A错误；平衡时v逆=v正，即v3=v2，k3c(Z)=k2c2(X)，若k2=k3，平衡时c(Z)=c2(X)，故C错误；反应③的活化能大于反应②，ΔH=正反应活化能-逆反应活化能<0，则4X(g)2Z(g)ΔH<0，升高温度，平衡逆向移动，则平衡时c(Z3.(2022·辽宁，12)某温度下，在1L恒容密闭容器中2.0molX发生反应2X(s)Y(g)+2Z(g)，有关数据如下：时间段/min产物Z的平均生成速率/(mol·L-1·min-1)0~20.200~40.150~60.10下列说法错误的是()A.1min时，Z的浓度大于0.20mol·L-1B.2min时，加入0.20molZ，此时v正(Z)<v逆(Z)C.3min时，Y的体积分数约为33.3%D.5min时，X的物质的量为1.4mol答案B解析随着时间的延长，产物Z的平均生成速率逐渐减小，则0~1min内Z的平均生成速率大于0~2min内的，故1min时，Z的浓度大于0.20mol·L-1，A正确；4min时生成的Z的物质的量为0.15mol·L-1·min-1×4min×1L=0.6mol，6min时生成的Z的物质的量为0.10mol·L-1·min-1×6min×1L=0.6mol，故反应在4min时已达到平衡，则达到平衡时生成了0.3molY，则Y的平衡浓度为0.3mol·L-1，Z的平衡浓度为0.6mol·L-1，平衡常数K=c2(Z)·c(Y)=0.108，2min时Z的浓度为0.4mol·L-1，Y的浓度为0.2mol·L-1，加入0.20molZ后，Z的浓度变为0.6mol·L-1，Q=c2(Z)·c(Y)=0.072<K，反应正向进行，故v正(Z)>v逆(Z)，B错误；反应生成的Y与Z的物质的量之比恒等于1∶2，反应体系中只有Y和Z为气体，同温同压下，体积之比等于物质的量之比，V(Y)V(Z)=12，故Y的体积分数始终约为33.3%，C正确；由B项分析可知5min时反应处于平衡状态，此时生成的Z为0.6mol，则X的转化量为0.6mol，初始X的物质的量为2.0mol，剩余X的物质的量为1.4考向二化学反应速率与平衡图像分析4.(2024·黑吉辽，10)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品，150℃时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示，15h后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是()A.3h时，反应②正、逆反应速率相等B.该温度下的平衡常数：①>②C.0~3h平均速率(异山梨醇)=0.014mol·kg-1·h-1D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率答案A解析由图可知，3h后异山梨醇浓度继续增大，15h后异山梨醇浓度才不再变化，所以3h时，反应②未达到平衡状态，即正、逆反应速率不相等，故A错误；图像显示该温度下，15h后所有物质浓度都不再变化，且此时山梨醇转化完全，即反应充分，而1，4⁃失水山梨醇仍有剩余，即反应②正向进行程度小于反应①，所以该温度下的平衡常数：①>②，故B正确；在0~3h内异山梨醇的浓度变化量为0.042mol·kg-1，所以平均速率(异山梨醇)=0.042mol·kg−13h=0.014mol·kg-1·h-15.(2024·湖南，14)恒压下，向某密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)和CO(g)，发生如下反应：主反应：CH3OH(g)+CO(g)=CH3COOH(g)ΔH1副反应：CH3OH(g)+CH3COOH(g)=CH3COOCH3(g)+H2O(g)ΔH2在不同温度下，反应达到平衡时，测得两种含碳产物的分布分数δ[δ(CH3COOH)=n(CH3A.投料比x代表nB.曲线c代表乙酸的分布分数C.ΔH1<0，ΔH2>0D.L、M、N三点的平衡常数：K(L)=K(M)>K(N)答案D解析图中曲线表示的是两种含碳产物的分布分数即δ(CH3COOH)、δ(CH3COOCH3)，结合主、副反应可知，x代表n(CO)n(CH3OH)，曲线a或曲线b表示CH3COOH分布分数，曲线c或曲线d表示CH3COOCH3分布分数，故A、B错误；曲线a或曲线b表示δ(CH3COOH)，由图像可知，当n(CO)n(CH3OH)相同时，T2>T1，T2时δ(CH3COOH)大于T1时，说明升高温度主反应的平衡正向移动，故ΔH1>0；同理，T1时δ(CH3COOCH3)大于T2时，说明升高温度副反应的平衡逆向移动，故ΔH2<0，C错误；L、M、N三点对应副反应ΔH2<0，且TN>TM=TL，升高温度平衡逆向移动，故K(L)6.(2023·辽宁，12)一定条件下，酸性KMnO4溶液与H2C2O4发生反应，Mn(Ⅱ)起催化作用，过程中不同价态含Mn粒子的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是()A.Mn(Ⅲ)不能氧化H2C2O4B.随着反应物浓度的减小，反应速率逐渐减小C.该条件下，Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存D.总反应为：2MnO4−+5C2O42−+16H+=2Mn2++10CO答案C解析由图像可知，随着时间的推移Mn(Ⅲ)的浓度先增大后减小，说明开始反应生成Mn(Ⅲ)，后Mn(Ⅲ)被消耗生成Mn(Ⅱ)，Mn(Ⅲ)能氧化H2C2O4，A项错误；随着反应物浓度的减小，到大约13min时开始生成Mn(Ⅱ)，Mn(Ⅱ)对反应起催化作用，13min后反应速率会增大，B项错误；由图像可知，Mn(Ⅶ)的浓度为0后才开始生成Mn(Ⅱ)，该条件下Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存，C项正确；H2C2O4为弱酸，在离子方程式中不拆成离子，总反应为2MnO4−+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，7.(2023·湖南，13)向一恒容密闭容器中加入1molCH4和一定量的H2O，发生反应：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x[x=n(CHA.x1<x2B.反应速率：vb正<vc正C.点a、b、c对应的平衡常数：Ka<Kb=KcD.反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态答案B解析一定条件下，增大H2O(g)的浓度，能提高CH4的转化率，即x值越小，CH4的转化率越大，则x1<x2，故A正确；b点和c点温度相同，CH4的起始物质的量都为1mol，b点x值小于c点，则b点H2O(g)多，反应物浓度大，则反应速率：vb正>vc正，故B错误；由图像可知，x一定时，温度升高CH4的平衡转化率增大，说明正反应为吸热反应，温度升高平衡正向移动，K增大，温度相同，K不变，则点a、b、c对应的平衡常数：Ka<Kb=Kc，故C正确；该反应为气体分子数增大的反应，反应进行时压强发生改变，所以温度一定时，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态，故D正确。8.(2022·湖南，14改编)向体积均为1L的两恒容容器中分别充入2molX和1molY发生反应：2X(g)+Y(g)Z(g)ΔH，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是()A.ΔH>0B.气体的总物质的量：na<ncC.a点平衡常数：K<12D.反应速率：va正<vb正答案B解析甲容器在绝热条件下，随着反应的进行，压强先增大后减小，正反应为气体分子数减小的反应，则刚开始压强增大的原因是因为容器温度升高，说明反应放热，即ΔH<0，故A错误；根据A项分析可知，密闭容器中的反应为放热反应，因甲容器为绝热过程，乙容器为恒温过程，若两者气体的总物质的量相等，则甲容器压强大于乙容器压强，图中a点和c点的压强相等，则气体的总物质的量：na<nc，故B正确；设Y转化的物质的量浓度为xmol·L-1，则列出三段式如下：则有[(2-2x)+(1-x)+x]mol<12×3mol，计算得到x>0.75，即平衡常数K>12，故C错误；根据图像可知，甲容器达到平衡的时间短，温度高，所以达到平衡的速率相对乙容器的快，即va正>vb正，故D题型突破练[分值：50分](选择题1~10题，每小题5分，共50分)1.(2024·安徽皖江名校联盟二模)汽车尾气的排放会对环境造成污染。利用高效催化剂处理汽车尾气中的NO与CO的反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH<0。一定温度下，在1L恒容密闭容器中加入1molCO和1molNO发生上述反应，部分物质的体积分数(φ)随时间(t)的变化如图所示。下列说法正确的是()A.曲线Ⅱ表示的是φ(CO2)随时间的变化B.t2min时，反应达到化学平衡状态C.增大压强，该平衡右移，平衡常数增大D.0~t4min内的平均反应速率为v(NO)=0.8t4mol·L-1答案D解析因为初始投料中n(CO)与n(NO)之比等于化学方程式中对应的化学计量数之比，反应至t4min时达平衡，φ(CO)=φ(NO)=0.125，其中一生成物的体积分数为0.25，另一生成物的体积分数为0.5，按生成物的化学计量数可知，平衡时φ(N2)=0.25、φ(CO2)=0.5，故曲线Ⅱ表示的是φ(N2)随时间的变化，A项错误；t2min后，φ还在变化，反应没有达到化学平衡状态，B项错误；增大压强，该平衡右移，平衡常数不变，C项错误；计算可得0~t4min内，Δn(NO)=0.8mol，故v(NO)=0.8t4mol·L-1·min-1，2.(2021·浙江1月选考，19)取50mL过氧化氢水溶液，在少量I-存在下分解：2H2O22H2O+O2↑。在一定温度下，测得O2的放出量，转换成H2O2浓度(c)如下表：t/min020406080c/(mol·L-1)0.800.400.200.100.050下列说法不正确的是()A.反应20min时，测得O2体积为224mL(标准状况)B.20~40min，消耗H2O2的平均速率为0.010mol·L-1·min-1C.第30min时的瞬时速率小于第50min时的瞬时速率D.H2O2分解酶或Fe2O3代替I-也可以催化H2O2分解答案C解析反应的H2O2的物质的量为0.05L×(0.80mol·L-1-0.40mol·L-1)=0.02mol，根据2H2O22H2O+O2↑，可知生成的O2为0.01mol，在标准状况下是224mL，A正确；20~40min，消耗H2O2的平均速率为0.40mol·L−1−0.20mol·L−120min=0.010mol·L-1·min-1，B正确；在相同条件下，浓度越大，反应速率越大，第30min时H2O2的浓度大于第50min时H2O2的浓度，因此第30min时的瞬时速率大于第50min时的瞬时速率，C错误；H2O23.(2024·南宁高三第一次适应性测试)一定温度下向容器中加入M发生反应如下：①M→P，②M→Q，③PQ。反应体系中M、P、Q的浓度随时间t的变化曲线如图所示。下列说法正确的是()A.反应①的活化能大于反应②B.t1s时，反应③已达平衡C.该温度下，反应③的平衡常数小于1D.t2s时，c(Q)=c0-c(P)答案D解析由图可知，M同时生成P和Q时，生成物中P多Q少，说明反应①容易发生，活化能较反应②的低，A错误；t1s后，P浓度在减少，Q浓度在增加，反应③并未达到平衡，B错误；反应③的平衡常数K=c(Q)c(P)，由图知，平衡时，Q的浓度大于P的浓度，故K>1，C错误；t2s时，根据反应可知，M完全转化为P和Q，P转化为Q，所以c(Q)=c0-c(P4.(2024·长春模拟)一定条件下，反应H2(g)+Br2(g)2HBr(g)的速率方程为v=kcα(H2)·cβ(Br2)·cγ(HBr)，某温度下，该反应在不同浓度下的反应速率如下表：c(H2)/(mol·L-1)c(Br2)/(mol·L-1)c(HBr)/(mol·L-1)反应速率0.10.12v0.10.428v0.20.4216v0.40.142v0.20.1c4v根据表中的测定结果，下列结论错误的是()A.α的值为1B.表中c的值为2C.反应体系的三种物质中，Br2(g)的浓度对反应速率影响最大D.在反应体系中保持其他物质浓度不变，增大HBr(g)浓度，会使反应速率降低答案B解析将表中数据代入速率方程可得到①v=k×0.1α×0.1β×2γ，②8v=k×0.1α×0.4β×2γ，③16v=k×0.2α×0.4β×2γ，④2v=k×0.4α×0.1β×4γ，⑤4v=k×0.2α×0.1β×cγ，解得α=1，β=32，γ=-1，c=1，A正确，B错误；由于α=1，β=32，γ=-1，故反应体系的三种物质中，Br2(g)的浓度对反应速率影响最大，C正确；在反应体系中保持其他物质浓度不变，增大HBr(g)浓度，由于γ=-1，cγ(HBr)减小，会使反应速率降低，5.(2024·江西赣州二模)甲烷水蒸气重整制合成气[CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH]是利用甲烷资源的途径之一，其他条件相同时，在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，反应相同时间后，CH4的转化率随反应温度的变化如图所示。下列说法错误的是()A.该反应ΔH>0B.平衡常数：Ka=Kb<KcC.催化剂催化效率：Ⅰ<Ⅱ<ⅢD.增大压强，v正增大倍数小于v逆增大倍数答案C解析由图可知，随着温度升高，甲烷的转化率增大，说明平衡正向移动，因此该反应ΔH>0，故A正确；平衡常数只受温度影响，温度相同，对于同一反应的平衡常数也相同，该反应的正反应为吸热反应，升高温度K增大，则Ka=Kb<Kc，故B正确；由图可知三种催化剂催化效率由高到低的顺序是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ，故C错误；增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，即平衡逆向移动，说明v正增大倍数小于v逆增大倍数，故D正确。6.(2024·安徽示范高中皖北协作区高三联考)一定条件下可合成乙烯：6H2(g)+2CO2(g)CH2CH2(g)+4H2O(g)，已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示，下列说法正确的是()A.温度不变，若增大压强，v正>v逆，平衡常数增大B.升高温度，平衡向逆反应方向移动，催化剂的催化效率降低C.温度不变，若恒压下向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动D.若投料比n(H2)∶n(CO2)=3∶1，则图中M点乙烯的体积分数约为7.7%答案D解析平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，故A错误；升高温度，CO2的平衡转化率降低，可知平衡向逆反应方向移动，根据图示，催化剂的催化效率先升高后降低，故B错误；温度不变，若恒压下向平衡体系中充入惰性气体，体积增大，相当于减压，平衡逆向移动，故C错误；若投料比n(H2)∶n(CO2)=3∶1，图中M点CO2的平衡转化率为50%，则6H2(g)+2CO2(g)CH2CH2(g)+4H2O(g)初始/mol3aa00转化/mol1.5a0.5a0.25a a平衡/mol1.5a0.5a0.25a a乙烯的体积分数为0.25a3.25a×100%≈7.7%7.(2024·江西上饶二模)已知阿伦尼乌斯公式是反应速率常数随温度变化关系的经验公式，可写作Rlnk=-EaT+C(k为反应速率常数，Ea为反应活化能，R和A.在m催化剂作用下，该反应的活化能Ea=9.6×104J·mol-1B.对该反应催化效能较高的催化剂是mC.不改变其他条件，升高温度，会降低反应的活化能D.可以根据该图像判断升高温度时平衡移动的方向答案A解析将(7.2，56.2)和(7.5，27.4)代入Rlnk=-EaT+C中，计算可知Ea=9.6×104J·mol-1，故A正确；对比图中直线m和n的斜率绝对值的大小可知，使用催化剂n时对应的Ea较小，则对该反应催化效能较高的催化剂是n，故B错误；图中m、n均为直线，斜率不发生变化，因此不改变其他条件，只升高温度，反应的活化能不变，故C错误；阿伦尼乌斯公式表示反应速率常数随温度的变化关系，无法根据该图像判断升高温度时平衡移动的方向，故8.利用环戊二烯()加氢制备环戊烯()，按n(H2)∶n(C5H6)=1∶1加入恒压密闭容器中，若仅发生如下反应：①实验测得环戊二烯转化率(曲线b)和环戊烯选择性(曲线a)随温度变化曲线如图(已知：选择性=转化为目标产物的反应物在总转化量中的占比)。下列说法错误的是()A.70℃时，H2的转化率为87.4%B.由图可知，反应的活化能：①<②C.相同条件下，若增大n(H2D.升高温度，生成速率增大，生成速率减小答案D解析由图可知，70℃时，环戊二烯的转化率为92%，环戊烯的选择性为95%，设起始投入H2的量为1mol，则H2的转化量n(H2)=n(环戊烯)=1mol×92%×95%=0.874mol，H2的转化率为87.4%，A正确；由图可知，环戊烯选择性较高，相同时间内，反应①的速率较快，说明反应的活化能：①<②，B正确；相同条件下，若增大n(H2)n(C5H6)，相当于增大H29.(2024·广东汕头高三一模)氮氧化物的排放是导致酸雨的原因之一。某研究小组利用反应探究NO的转化：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH<0，向体积均为1L的两个密闭容器中分别加入2molCO(g)和2molNO(g)，探究绝热恒容和恒温恒容条件下压强随时间的变化曲线，如图所示，下列有关说法错误的是()A.乙为恒温恒容条件下发