2023年高考化学一轮复习 考点25 化学反应速率与平衡图象 模拟测试

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考点25 化学反应速率与平衡图象
模拟检测

1．(2022·重庆市高三模拟预测)绿水青山是习总书记构建美丽中国的伟大构想，因此国家加大了对氮氧化物排放的控制力度。用活性炭还原处理氮氧化物的有关反应为C(s)＋2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH＜0。向容积可变的密闭容器中加入(足量的)活性炭和NO，在t2时刻改变某一条件，其反应的速率时间图象如下图所示。下列说法正确的是( )

A．给该反应升温，减小，增大
B．t2时刻改变的条件是向密闭容器中加NO
C．t1时刻的大于t2时刻的
D．若气体的密度不变，不能说明该反应达到平衡
【答案】B
【解析】A项，升高温度，任何反应的反应速率均增大，故给该反应升温，增大，增大，A错误；B项，由图像可知，压强一定条件下，t2时刻改变条件以后，逆反应速率突然减小，达到新平衡时，与原反应速率相同，故改变的条件是向密闭容器中加NO，B正确；C项，由B项分析可知，t2时刻改变的条件是向密闭容器中加NO，正反应速率增大，逆反应速率减小，则t1时刻的小于t2时刻的，C错误；D项，由题干反应方程式可知，反应前后气体的物质的量保持不变，即恒温下容器的体积保持不变，反应正向气体质量增加，故若气体的密度不变，则气体质量不变，说明该反应达到平衡，D错误；故选B。
2．(2022·河南省郑州市四中第三次调研)T1℃时，向容积为2L的恒容密闭容器中充入SO2和O2发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，容器中各组分的物质的量随时间变化如图所示。下列说法正确的是( )

A．a、b两点反应速率υa＜υb
B．0～t2时间段，反应速率υ(SO3)= mol∙L−1∙min−1
C．t2时刻，向容器中充入一定体积的气体氦，使容器中气体总的压强增大，则υ正、υ逆均增大
D．若反应在T2℃进行(T2＜T1)，反应进行t1分钟后，n(SO2)＜0.8mol
【答案】B
【解析】A项，根据浓度越大，反应速率越大，因此a、b两点反应速率υb＜υa，故A错误；B项，根据图中改变量之比等于计量系数之比得到0～t2时间段SO3物质的量改变量为0.8mol，则0～t2时间段，反应速率υ(SO3)= mol∙L−1∙min−1，故B正确；C项，t2时刻，向容器中充入一定体积的气体氦，使容器中气体总的压强增大，但反应各物质浓度没有改变，因此υ正、υ逆均不变，故C错误；D项，若反应在T2℃进行(T2＜T1)，根据温度越高，反应速率越快，T2℃的速率比T1℃的速率慢，因此反应进行t1分钟后，SO2物质的量改变量小于0.2mol，因此n(SO2) ＞0.8mol，故D错误。故选B。
3．(2022·浙江省稽阳联谊学校高三下学期4月联考)25℃时，将20mL3x mol·L-1Na3AsO3、20mL3x mol·L-1I2和20mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO33−(aq)＋I2(aq)+ 2OH−(aq)= AsO43−(aq)＋2I-(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO43−)与反应时间(t)的关系如图所示。下列说法正确的是

A．0~ t1min用H2O表示的平均反应速率为
B．当2v正(AsO33−)=v逆(I-)时，反应达到平衡状态
C．a点的逆反应速率小于b点的正反应速率
D．平衡时溶液的pH=13，则该反应的平衡常数
【答案】C
【解析】A项，一般不用纯固体、纯液体表示反应速率，不能用H2O表示该反应的平均反应速率，故A错误；B项，依据反应速率之比等于化学计量数之比，当2v正(AsO33−)=v逆(I-)时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故B错误；C项，由图可知，a到b的过程中，反应一直正向进行，正反应速率一直减小，逆反应速率一直增大，直到增大到与正反应速率相等，反应达到平衡状态，在反应达到平衡前，逆反应速率均小于正反应速率，a点和b点均未达到平衡状态，且a到b反应逐渐趋于平衡，a点的逆反应速率小于b点的正反应速率，故C正确；D项，根据题意，溶液混合后起始时，c(AsO33−)= c(I-)= x mol·L－1，由图可知， 平衡时c(AsO43−)=y mol·L－1，c(I2)= 2y mol·L－1，c(AsO33−)= c(I2)=(x- y) mol·L－1，平衡时溶液的pH=13，则c(OH-)=0.1mol·L－1，反应的平衡常数，故D错误；故选C。
4．(2022·广东省惠州市高三第三次调研考试)已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH= -m kJ·mol-1.在 2 L 容积不变的密闭容器中通入 1 mol N2 和3 molH2 ，在温度分别为T1 、T2下，测得NH3的产率随时间变化如图。下列说法正确的是( )

A．T2﹥T1，ΔH﹥0
B．a，b两点的反应速率：a ＞b
C．平衡时，通入氩气平衡正向移动
D．达到平衡时，放出热量为 m kJ
【答案】B
【解析】A项，由题干图示信息可知，T2条件下先达到平衡，说明T2时反应速率快，故有T2﹥T1，温度越高，NH3的百分含量越小，说明升高温度，平衡逆向移动，故ΔH＜0，A错误；B项，a，b两点对应的温度分别是T2、T1，由A项分析可知，T2﹥T1，故反应速率：v a＞v b，B正确；C项，由题干信息可知，容器为恒温恒容，故平衡时，通入氩气反应体系各物质的浓度均不改变，正逆反应速率仍然相等，故平衡不移动，C错误；D项，由于该反应是一个可逆反应，在 2 L 容积不变的密闭容器中通入 1 mol N2 和3 molH2，达到平衡时，不可能完全进行，则放出热量小于 m kJ，D错误；故选B。
5．(2022·重庆市一中高三考前适应性考试)已知：2NO(g)+CO2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：
第1步：2NO(g)N2O2(g) (快)   ΔH1＜0
第2步：N2O2(g)+O2(g)2NO2(g) (慢)   ΔH2＜0
在固定容积的容器中充入一定量NO和O2发生上述反应，测得体系中部分物质的物质的量(n)随温度(T)的变化如图所示。下列说法错误的是( )

A．第1步、第2步正反应活化能分别为E1、E2，则E1＜E2
B．a点后，n(N2O2)迅速减小的原因是第1步平衡逆向移动，第2步速率加快
C．b点后，n(N2O2)增加的原因是第2步平衡逆向移动的程度比第1步的大
D．若其他条件不变，仅将容器变为恒压状态，则体系建立平衡的时间不变
【答案】D
【解析】A项，第2步是慢反应，由活化能越大反应速率越慢，可知第2步正反应活化能较大，则E1＜E2，A正确；B项，总反应速率由慢反应即第2步反应决定，a点后，n(N2O2)迅速减小说明第2步速率加快，且第1步平衡逆向移动，B正确；C项，b点后，n(N2O2)增加说明第2步平衡逆向移动，生成的n(N2O2)比第1步平衡逆向移动消耗的速率快，则原因是第2步平衡逆向移动的程度比第1步的大，C正确；D项，若其他条件不变，仅将容器变为恒压状态，由于反应前后气体分子数不相等，恒压下会导致容器体积变化，进而导致物质的浓度发生变化，反应速率发生变化，则体系建立平衡的时间改变，D错误；故选D。
6．(2022·江苏省南京师大附中高三模拟)科学家研究了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法：2C2H5OH(g)CH3COOC2H5(g) +2H2(g)，在常压下反应，冷凝收集，测得常温下液态收集物中主要产物的质量分数如图所示。关于该方法，下列推测不合理的是( )

A．反应温度不宜超过300℃
B．适当减小体系压强，有利于提高乙醇平衡转化率
C．在催化剂作用下，乙酸是反应历程中的中间产物
D．提高催化剂的活性和选择性，减少乙醚、乙烯等副产物是工艺的关键
【答案】C
【解析】根据图像可以看出乙酸乙酯的产量在300℃左右最高，反应过程中有少量乙醛的生成，极少量的乙醚和乙酸等出现，适当的催化剂能加快化学反应速率，减小副产物可以提高产率。A项，通过图像分析出，当温度高于300℃时，乙酸乙酯的质量分数开始下降，所以反应温度不宜高于300℃。故A正确；B项，该反应是气体物质的量增大的反应，故适当减小体系压强，平衡正向移动，有利于提高乙醇平衡转化率，故B错误；C项，因液态收集物中乙醛产量初期偏大，但是慢慢就随着乙酸乙酯的产量增大而减小，所以它应是中间产物，而乙酸的量逐渐增大，不是中间产物，故C正确；D项，乙醇有可能会生成乙烯或乙醚等副产物，因乙烯是气体物质，所以图中没显示。催化剂有选择性，如果选择优质的催化剂可以提高反应速率，同时减小副反应过程的发生可提高产率，故D正确；故选A。
7．(2022·浙江省嘉兴市高三选考科目适应性考试二模)向恒容密闭容器中充入HI发生反应2HI(g)H2(g)+I2(g) ΔH>0，T1和T2温度下，随时间t的关系如图，下列说法不正确的是( )

A．T2温度下0-2h内，生成H2的平均速率为0.125mol·L-1·h-1
B．T1温度下2h末和4h末HI的瞬时速率相同
C．T1>T2
D．若改变条件是催化剂，则T1和T2可以分别代表有、无催化剂时的反应变化示意图
【答案】B
【解析】A项，根据题中图示，T2时，0 ~2h内，从1升高到2，即c(HI)从1mol/L降低至0.5mol/L，故∆c(HI)=1mol/L-0.5mol/L=0.5mol/L，，速率之比=系数之比，则，A正确；B项，T1温度下，2h，4h反应均未达到平衡状态，随着反应进行，c(HI)减小，瞬时速率减小，B错误；C项，由曲线斜率判断，斜率大，反应快，温度高，故T1>T2，C正确；D项，T1曲线斜率大，说明反应速率快，表示有催化剂，T2没有催化剂，D正确；故选B。
8．(2022·广东省茂名市二模)研究NOx之间的转化对大气污染控制具有重要意义，已知：N2O4(g)2NO2(g)  ΔH＞0。如图所示，在恒容密闭容器中，反应温度为T1时，c(N2O4)和c(NO2)随t变化为曲线I、II，改变温度到T2，c(NO2)随t变化为曲线III。下列判断正确的是( )

A．温度T1>T2
B．反应速率v(a)=v(b)
C．在T1温度下，反应至t1时达平衡状态
D．在T1温度下，反应在0—t3内的平均速率为
【答案】D
【解析】A项，反应温度T1和T2，以c(NO2)随t变化曲线比较，II比III后达平衡，所以T2>T1，故A错误；B项，升高温度，反应速率加快，T2>T1，则反应速率v(a)>v(b)，故B错误；C项，T1温度下，反应至t1时c(NO2)=c(N2O4)，t1之后c(NO2)、c(N2O4)仍在变化，说明t1时反应没有达到平衡状态，故C错误；D项，T1时，在0-t3内，，则0-t3内，故D正确；故选D。
9．(2021·河南省顶尖名校联盟高三联考)已知在一定温度下，和C在一密闭容器中进行反应BaSO4(s)＋4C(s)BaS(s)＋4CO(g)，CO的平衡浓度(mol/L)的对数与温度的倒数的关系如图所示：

下列说法中正确的是( )
A．该反应的ΔH＜0
B．Q点BaSO4的消耗速率大于生成速率
C．温度不变，将R点状态的容器体积缩小，重新达到平衡时，气体的压强增大
D．温度是时，反应的平衡常数为100
【答案】D
【解析】根据反应BaSO4(s)＋4C(s)BaS(s)＋4CO(g)可知，反应的平衡常数K=c4(CO)，结合图像可知，随着的增大而增大，则证明K=c4(CO)随着温度的升高而增大，即反应为吸热反应，图像直线上的点均为平衡点。A项，根据上述分析可知，反应的平衡常数随着T的升高而增大，所以该反应为吸热反应，即ΔH＞0，A错误；B项，Q点未达到平衡，其Qc＞K，则此时BaSO4的消耗速率小于其生成速率，B错误；C项，温度不变，将R点状态的容器体积缩小，即增大压强，平衡向逆向移动，因为平衡常数K不变，所以CO的平衡浓度不变，气体压强不变，C错误；D项，温度是即时，根据图像数据可知，=0.5，所以c(CO)=100.5，则K=c4(CO)=100，D正确；故选D。
10．(2022·广东省深圳市二模)T1℃时，向1L密闭容器中充入10molH2和3molSO2发生反应：3H2(g)+SO2(g)H2S(g)+2H2O(g) △H p1。②在压强为p4、投料比n(CH4)/n(CO2)为1、950℃的条件下，甲烷的转化率为50%；则：

X点平衡常数Kp=；(4)若反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)       ΔH2=+41.17kJ•mol-1 的正、逆反应速率分别可表示为v正=k正c(CO2)•c(H2)、v逆=k逆c(CO)•c(H2O)，升高温度，反应速率加快，k正、k逆都增大，pk减小；反应达到平衡，k正c(CO2)•c(H2)=k逆c(CO)•c(H2O)，，正反应吸热，升高温度，平衡正向移动，K增大，即增大，温度对k正影响更大，①②③④四条斜线中，能表示pk正随T变化关系的是斜线④，能表示pk逆随T变化关系的是斜线③。(5)根据图示，二氧化碳在阴极得电子被还原为甲酸根离子，阴极的电极反应方程式CO2+H2O+2e-=HCOO-+OH-。
23．(2022·重庆市缙云教育联盟高三第二次诊断性检测)工业生产中硫、氮、碳的氧化物排放都会导致严重环境问题，对这些物质需要进行综合利用。
(1)用CH4催化还原煤燃烧产生的氮氧化物，可以消除污染。已知：
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-867.0kJ•mol-1。
NO2(g)=N2O4(g)△H2=-28.5kJ•mol-1。
写出CH4催化还原N2O4(g)生成CO2、N2和H2O(g)的热化学方程式____。
(2)以CO2、H2为原料合成乙烯的方程式为：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)△H。在常压下，按n(CO2)：n(H2)=1：3(总物质的量为4amol)的投料比充入恒压密闭容器中发生反应。测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率影响情况如图1所示。

下列说法正确的是____。
A．△HKN
B．若改用其他催化剂，可能会加快反应速率，但同时会影响平衡转化率
C．若投料比改为n(CO2)：n(H2)=1：4，可以提高CO2的平衡转化率
D．在250℃时，若气体的平均相对分子质量不再改变，说明反应已经平衡
(3)250℃下，上述反应开始时容器体积为VL，在此温度下达到平衡时H2O(g)浓度为____mol/L。(用含a、V的代数式表示)
(4)某温度下，n(C2H4)随时间(t)的变化趋势曲线如图2所示。若其它条件不变时，容器的体积为原来一半，画出0～t1时刻n(C2H4)随时间(t)的变化趋势曲线____。

(5)据文献报道，CO2可以在碱性水溶液中电解生成甲烷，生成甲烷的电极反应式是____。
【答案】(1)CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-810kJ/mol
(2)ACD (3)
(4)
(5)CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-
【解析】(1)CH4催化还原N2O4(g)生成CO2、N2和H2O(g)的化学方程式为CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，①CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-867.0kJ•mol-1，NO2(g)=N2O4(g)△H2=-28.5kJ•mol-1，根据盖斯定律计算CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)的△H=-867kJ/mol-(-28.5kJ/mol)×2=-810kJ/mol，即热化学方程式为CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-810kJ/mol；(2)A项，由图可知，CO2的平衡转化率随温度的升高而降低，则升高温度平衡逆向移动，即ΔH＜0，温度越高该反应的平衡常数K越小，所以KM＞KN，故A正确；B项，催化剂能加快反应速率，但不改变化学平衡移动方向，不会影响转化率，故B错误；C项，若投料比改为n(CO2)：n(H2)=1：4，相当增大c(H2)，可使平衡正向移动，提高CO2的平衡转化率，故C正确；D项，该反应正向是气体体积减小的反应，容器中气体的质量不变，若气体的平均相对分子质量不再改变，则气体的总物质的量不变，说明反应已经平衡，故D正确；故选ACD；(3)图中250℃时CO2的平衡转化率为50%，反应三段式：

恒温恒压条件下，气体的体积之比等于物质的量之比，平衡时气体的总体积，所以平衡时H2O(g)浓度为；(4)其它条件不变时，容器的体积为原来一半，相当增大压强一倍，反应速率加快、达到平衡的时间缩短，图象如图；(5)CO2可以在碱性水溶液中电解生成甲烷，则CO2 在阴极发生还原反应生成CH4，阴极反应式为CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-。