苏教版 (2019)选择性必修1第三单元 化学平衡的移动第3课时当堂检测题

第3课时　化学平衡中的图像问题

必备知识基础练进阶训练第一层

知识点一速率(浓度)—时间图像

1.一定温度和压强下，在2 L的密闭容器中合成氨气：N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)。反应过程中反应物和生成物的物质的量随时间的变化如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．0～10 min内，以NH3表示的平均反应速率为0.005 mol·L－1·min－1

B．10～20 min内，v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2

C．该反应在20 min时达到化学平衡状态

D．N2的平衡转化率与H2的平衡转化率相等

2．铁可以和CO2发生反应：Fe(s)＋CO2(g)⇌FeO(s)＋CO(g)。一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体，反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．a点为平衡状态

B．b点和c点时反应处于平衡状态

C．该反应的化学平衡常数K＝

D．若温度升高，该反应的化学平衡常数K增大，则该反应的ΔH<0

3．图甲、乙分别表示反应CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g)　ΔH>0在t1时刻达到平衡，在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况。下列说法正确的是(　　)

A．图甲中t2时刻发生改变的条件一定是同比增大CO2和H2的浓度

B．图甲中t2时刻发生改变的条件一定是加入催化剂

C．图乙中t2时刻发生改变的条件可能是降低温度

D．图乙中t2时刻发生改变的条件可能是增大CO2的浓度

知识点二百分含量—时间—温度图像

4.在密闭容器中进行反应：A(g)＋3B(g)⇌2C(g)。下列有关图像的说法不正确的是(　　)

A．依据图a可判断正反应为放热反应

B．在图b中，虚线可表示使用了催化剂

C．若正反应的ΔH<0，图c可表示升高温度使平衡向逆反应方向移动

D．由图d中混合气体的平衡相对分子质量随温度的变化情况，可推知正反应的ΔH>0

5．已知反应N2O4(g)⇌2NO2(g)　ΔH＝＋57 kJ·mol－1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．A、C两点的反应速率：A>C

B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅

C．由状态B到状态A，可以用加热的方法

D．A、C两点气体的平均相对分子质量：A>C

关键能力综合练进阶训练第二层

一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。

1．反应2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)　ΔH<0已达到平衡，其他条件不变时，分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡会产生影响。下列条件的改变与图像不相符的是(　　)

(O～t1：v正＝v逆；t1时改变条件，t2时重新建立平衡)

A．增大氧气的浓度    B．增大压强

C．升高温度    D．加入催化剂

2．向一容积不变的密闭容器中充入H2和I2，发生反应H2(g)＋I2(g)⇌2HI(g)　ΔH<0，t0时达到平衡。若保持混合气体总物质的量不变而改变某一反应条件，使平衡发生移动(如图所示)，则下列说法正确的是(　　)

A．容器内气体颜色变深，平均相对分子质量不变

B．平衡不移动，混合气体密度增大

C．H2的转化率增大，HI的平衡浓度减小

D．t0时改变的条件为减小体积或升高体系温度

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)的变化如图所示。下列判断正确的是(　　)

A．10 min时，改变的外界条件可能是温度

B．0～5 min内，v(H2)＝0.1 mol·L－1·min－1

C．达到平衡后，在恒温条件下，缩小容器体积，再次平衡时c(H2)比原平衡时的小

D．10～12 min时，反应的平衡常数逐渐增大

4．一定温度下，向容积为2 L的恒容密闭容器中充入6 mol CO2和8 mol H2，发生反应CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49.0 kJ·mol－1，测得n(H2)随时间的变化如曲线Ⅰ所示。下列说法正确的是(　　)

A．该反应在0～8 min内CO2的平均反应速率是0.375 mol·L－1·min－1

B．保持温度不变，若起始时向上述容器中充入4 mol CO2、2 mol H2、2 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g)，则此时反应向正反应方向进行

C．保持温度不变，若起始时向上述容器中充入3 mol CO2和4 mol H2，则平衡时H2的体积分数等于20%

D．改变条件得到曲线Ⅱ、Ⅲ，则曲线Ⅱ、Ⅲ改变的条件分别是升高温度、充入氦气

5．已知可逆反应A＋aB⇌C＋2D(a为化学计量数)，其中B、C、D为气态物质。反应过程中，当其他条件不变时，C的体积分数(φ)与温度(T)和压强(p)的关系如图甲、乙所示。下列说法不正确的是(　　)

A．T2>T1，p2>p1

B．该反应的正反应为放热反应

C．若a＝2，则A为液态或固态物质

D．增加B的物质的量，该反应的ΔH绝对值增大

6．密闭容器中进行反应M(g)＋N(g)⇌R(g)＋2L(？)，R的体积分数φ随时间的变化情况如图所示。下列叙述正确的是(　　)

A．正反应为吸热反应，L是气体

B．正反应为吸热反应，L是固体或液体

C．正反应为放热反应，L是气体

D．正反应为放热反应，L是固体或液体

7．已知反应2H2(g)＋CO(g)⇌CH3OH(g)的平衡常数如下表。按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。下列大小比较正确的是(　　)

A．平衡常数：K(a)>K(c)，K(b)＝K(d)

B．正反应速率：v(a)>v(c)，v(b)＝v(d)

C．达到平衡所需时间：t(a)＝t(c)，t(b)>t(d)

D．平均相对分子质量，r(a)＝r(c)，r(b)>r(d)

8．对于达到平衡的可逆反应：X＋Y⇌W＋Z，其他条件不变时，增大压强，正、逆反应速率变化的情况如图所示。

下列对X、Y、W、Z四种物质状态的描述正确的是(　　)

A．W、Z均为气体，X、Y中只有一种为气体

B．X、Y均为气体，W、Z中只有一种为气体

C．X、Y或W、Z中均只有一种为气体

D．X、Y均为气体，W、Z均为液体或固体

9．向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g)⇌SO3(g)＋NO(g)达到平衡，在此过程中正反应速率随时间变化的曲线如图所示。由图得出的结论正确的是(　　)

A．反应在c点达到平衡状态

B．反应物浓度：a点小于b点

C．反应物的总能量高于生成物的总能量

D．若Δt1＝Δt2，则SO2的转化量：a～b段大于b～c段

二、非选择题

10．二甲醚是一种重要的清洁燃料，可以通过CH3OH分子间脱水制得：2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－23.5 kJ·mol－1。在T1℃，恒容密闭容器中建立上述平衡，体系中各组分浓度随时间变化如图所示。

(1)该条件下反应平衡常数表达式K＝________________。在T1℃时，反应的平衡常数为________。

(2)相同条件下，若改变起始浓度，某时刻各组分浓度依次为c(CH3OH)＝0.4 mol·L－1、c(H2O)＝0.6 mol·L－1、c(CH3OCH3)＝1.2 mol·L－1，此时正、逆反应速率的大小：v正________v逆(填“>”“<”或“＝”)。

11．某合成气的主要成分是一氧化碳和氢气，可用于合成甲醚等清洁燃料。由天然气获得该合成气过程中可能发生的反应有

①CH4(g)＋H2O(g)⇌CO(g)＋3H2(g)　ΔH1＝＋206.1 kJ·mol－1

②CH4(g)＋CO2(g)⇌2CO(g)＋2H2(g)　ΔH2＝＋247.3 kJ·mol－1

③CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)　ΔH3

请回答下列问题：

(1)在一密闭容器中进行反应①，测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示。

反应进行的前5 min内，v(H2)＝________________；10 min时，改变的外界条件可能是____________。

(2)如图2所示，在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2，使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生反应②，并维持反应过程中温度不变。已知甲容器中CH4的转化率随时间的变化如图3所示，请在图3中画出乙容器中CH4的转化率随时间变化的图像。

第3课时　化学平衡中的图像问题

必备知识基础练

1．答案：D

解析：由图可知，10 min时反应生成NH3的物质的量为0.1 mol，则0～10 min内，以NH3表示的平均反应速率为＝0.005 mol·L－1·min－1，故A项正确；10～20 min内，各物质的反应速率之比等于对应化学计量数之比，则v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2，故B项正确；20 min时反应达到化学平衡状态，故C项正确；由图可知N2的起始量与H2的起始量之比为2∶3，与对应化学计量数之比不相等，则N2的平衡转化率与H2的平衡转化率一定不相等，故D项错误。

2．答案：B

解析：A项，a点时CO和CO2的浓度相同，不是平衡状态，错误；B项，b点和c点时物质浓度不再改变，化学反应达到平衡状态，正确；C项，该反应的化学平衡常数K＝，错误；D项，若温度升高，该反应的化学平衡常数K增大，则该反应为吸热反应，ΔH>0，错误。

3．答案：C

解析：t2时刻正、逆反应速率同等程度地增大，改变条件可能为增大压强或使用催化剂，故A错误；该反应为气体体积不变的反应，t2时刻发生改变的条件可能为增大压强，故B错误；乙中t2时刻CO减少、CO2增加，平衡逆向移动，发生改变的条件可能是降低温度，故C正确；t2时刻CO2浓度增大、CO浓度减小，若增大CO2的浓度，平衡正向移动使CO浓度增大，故D错误。

4．答案：D

解析：由图d可知，混合气体的平均相对分子质量随温度的升高而降低，即温度升高，平衡向逆反应方向移动，故正反应的ΔH<0。

5．答案：C

解析：A、C两点温度相同而压强不同，C点压强大，反应速率快，气体颜色加深；增大压强，平衡逆向移动，气体分子数减少，根据M＝，气体的平均相对分子质量A<C，故A、B、D均错误。加热，平衡正向移动，NO2的体积分数增大，故由状态B到状态A，可以用加热的方法，C正确。

关键能力综合练

1．答案：C

解析：A项，分析时要注意改变条件的瞬间v正、v逆的变化，增大氧气的浓度，v正瞬间增大，v逆逐渐增大，与图像相符；B项，增大压强，v正、v逆都瞬间增大，v正增大的倍数大于v逆增大的倍数，与图像相符；C项，升高温度，v正、v逆都瞬间增大，与图像不符；D项，加入催化剂，v正、v逆同时同等倍数地增大，与图像相符。

2．答案：A

解析：题述反应是一个放热且反应前后气体物质的量不变的反应。条件改变后，正、逆反应速率均增大，但是逆反应速率大于正反应速率，说明平衡逆向移动，则改变的条件应为升高温度，逆向移动会使H2的转化率变小，I2的物质的量增加，则混合气体的颜色变深；由于混合气体总物质的量不变、总质量不变且容器的容积不变，所以混合气体的平均相对分子质量和密度不发生改变。综上分析，A项正确。

3．答案：A

解析：该反应正向为吸热反应，升高温度，平衡向右移动，CH4的浓度减小，A项正确；0～5 min内，v(H2)＝3v(CH4)＝3×(0.5 mol·L－1÷5 min)＝0.3 mol·L－1·min－1，B项错误；达到平衡后，在恒温条件下，缩小容器体积，各物质的浓度增大，体系压强增大，根据化学平衡移动原理，平衡逆向移动，但逆向移动时c(H2)减小的程度小于因体积减小而引起的c(H2)增大的程度，即再次平衡时c(H2)比原平衡时的大，C项错误；10 min时改变的条件可能是升高温度，也可能是增大H2O(g)的浓度，平衡常数可能增大，也可能不变，D项错误。

4．答案：B

解析：由图中曲线Ⅰ可知，该反应在0～8 min内氢气的变化量为6 mol，则二氧化碳的变化量为2 mol，该反应在0～8 min内CO2的平均反应速率是＝0.125 mol·L－1·min－1，A项错误；由图中曲线Ⅰ可知，该反应在8 min时达到平衡，平衡后混合物中有4 mol CO2、2 mol H2、2 mol CH3OH(g)和2 mol H2O(g)，保持温度不变，若起始时向容器中充入4 mol CO2、2 mol H2、2 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g)，相当于在原平衡状态基础上减少1 mol H2O(g)，则此时反应向正反应方向进行，B项正确；原平衡混合物中H2的体积分数为20%，保持温度不变，若起始时向容器中充入3 mol CO2和4 mol H2，相当于对原平衡减压，平衡逆向移动，则平衡时H2的体积分数大于20%，C项错误；该反应为放热反应，改变条件后，从反应开始到达到平衡所用的时间均变短了，但是曲线Ⅱ的平衡向左移动，曲线Ⅲ的平衡向右移动，所以曲线Ⅱ改变的条件可能是升高温度，曲线Ⅲ改变的条件可能是减小容器体积(增大压强)，D项错误。

5．答案：D

解析：根据“先拐先平数值大”可知T2>T1，p2>p1，A项正确；根据图甲可知，T2>T1，升高温度C的体积分数降低，平衡左移，所以该反应的正反应为放热反应，B项正确；根据图乙可知，p2>p1，增大压强C的体积分数降低，又因B、C、D为气态物质，若a＝2，则A为液态或固态物质才能使平衡左移，C项正确；温度和压强一定时，反应的ΔH不变，D项错误。

6．答案：C

解析：根据图像可知，当压强相同时，温度为T2时首先达到平衡状态，说明T2大于T1，升高温度φ降低，即平衡向逆反应方向移动，故正反应是放热反应；当温度相同时，压强为p2时首先达到平衡状态，说明p2大于p1，增大压强φ降低，即平衡向逆反应方向移动，故正反应是气体分子数增大的反应，所以L一定是气体，C项正确。

7．答案：A

解析：温度相同，平衡常数相同，温度不同时，CO的转化率越大，平衡常数越大，所以K(a)>K(c)，K(b)＝K(d)，A项正确；根据表中数据可知，温度越高，平衡常数越小，说明正反应为放热反应，所以T1<T2<T3，则反应速率v(a)<v(c)，b、d点温度相同，但b点压强大于d点，所以v(b)>v(d)，B项错误；因为v(a)<v(c)，v(b)>v(d)，所以达到平衡所需时间t(a)>t(c)，t(b)<t(d)，C项错误；平衡向右移动，气体的物质的量减小，平均相对分子质量增大，所以r(a)>r(c)，r(b)>r(d)，D项错误。

8．答案：B

解析：由图像可知，增大压强，正、逆反应速率都加快，但正反应速率增大的程度大于逆反应速率增大的程度，可见化学平衡向正反应方向移动，即正反应是一个体积缩小的反应。A项，若W、Z均为气体，X、Y中只有一种为气体，不符合图像；B项，X、Y均为气体，W、Z中只有一种是气体，符合图像；C项，X、Y或W、Z中均只有一种为气体，则加压平衡不移动，不符合图像；D项，若生成物均为液体或固体，则加压时逆反应速率不发生变化，不符合图像。

9．答案：C

解析：这是一个反应前后气体分子数不变的可逆反应，由于容器恒容，因此压强不影响反应速率，所以在本题中只考虑温度和浓度的影响。由图可以看出随着反应的进行正反应速率逐渐增大，而后逐渐减小，但只要开始反应，反应物浓度就要降低，正反应速率应该降低，而此时正反应速率却是升高的，这说明此时温度的影响是主要的。由于容器是绝热的，因此该反应只能是放热反应，从而导致容器内温度升高，正反应速率加快，当到达c点后正反应速率逐渐降低，说明此时反应物浓度的影响是主要的，因为反应物浓度越来越小，但反应不一定达到平衡状态，所以选项A、B均不正确；正反应速率越快，相同时间段内消耗的二氧化硫就越多，因此选项C正确，D不正确。

10．答案：(1)　5　(2)>

解析：(1)由图像知，反应在t1时达到平衡，平衡时各物质的浓度分别为c(CH3OCH3)＝1.0 mol·L－1，c(H2O)＝0.8 mol·L－1，c(CH3OH)＝0.4 mol·L－1；根据反应2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)＋H2O(g)可知，其平衡常数的表达式为K＝，在该温度下，K＝＝5。

(2)根据题目所提供的数据可知，＝4.5<K，所以反应正向进行，则v正>v逆。

11．答案：(1)0.3 mol·L－1·min－1　升高温度(或充入水蒸气)

(2)

解析：(1)应根据图像先计算CH4的反应速率，再计算H2的生成速率。10 min时，改变的条件不可能是增大容器体积(否则改变条件的瞬间CH4浓度应突然减小)，改变的条件可能是升高温度(或充入水蒸气)。

(2)甲容器反应开始后压强增大，乙容器压强不变、体积增大，可看成是由甲减压得到乙，故乙容器的反应速率慢、CH4的转化率大。