高中人教版 (2019)第二节 化学平衡导学案

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2.2.3 化学反应速率和化学平衡图像——同步学习必备知识
2.2.3    化学反应速率和化学平衡图像



1．在一定条件下，容器内某一反应中参加反应的气体M和气体N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，下列表述中正确的是

A．反应的化学方程式为2MN
B．t2时，正、逆反应速率相等，达到平衡
C．t3时，正反应速率大于逆反应速率
D．t1时，N的浓度是M的浓度的2倍
2．在密闭容器中，反应X2(g)+Y2(g)⇌2XY(g)；ΔH＜0，达到甲平衡。在仅改变某一条件后，达到乙平衡，对此过程的分析正确的是

A．图I是加入适当催化剂的变化情况 B．图II是扩大容器体积的变化情况
C．图III是增大压强的变化情况 D．图III是升高温度的变化情况
3．某密闭容器中发生如下反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)　ΔH＜0。如图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系，t2、t3、t5时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法中正确的是

A．t2时加入催化剂 B．t3时降低了温度
C．t5时增大了压强 D．t4～t5时间内转化率一定最低

4．在密闭的容器中进行如下的反应：H2(G＋I2(g)2HI(g)，在温度T1和T2时，产物的量与时间的关系如下图所示，符合图像的正确的判断是

A．T1＞T2，△H＞0 B．T1＞T2，△H＜0
C．T1＜T2，△H＞0 D．T1＜T2，△H＜0
5．在容积固定的密闭容器中存在如下反应：A(g)+3B(g)2C(g)(正反应为放热反应)。某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，并根据实验数据作出下列关系图：

下列判断一定错误的是
A．图I研究的是不同催化剂对反应的影响，且乙使用的催化剂效率较高
B．图Ⅱ研究的是压强对反应的影响，且甲的压强较高
C．图Ⅱ研究的是温度对反应的影响，且甲的温度较高
D．图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响，且甲使用的催化剂效率较高
6．在一定温度下的可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，生成物C的体积分数与压强p1和p2，时间t1和t2的关系如下图所示，则下列关系正确的是

A．p1>p2 B．p1p+q D．m+nv逆
D．状态A与状态B相比，状态A的c(I2)大

10．一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是

A．CO2(g)＋2NH3(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)；△H＜0
B．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)；△H＞0
C．CH3CH2OH (g)CH2=CH2(g)＋H2O(g)；△H＞0
D．2C6H5CH2CH3(g)＋O2(g)2 C6H5CH=CH2(g)＋2H2O(g)；△H＜0
11．可逆反应2X(g)+aY(g)3Z(g)在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下，产生Z的物质的量n和反应时间t的关系如图所示，根据图象回答下列问题：

(1)温度T1和T2的关系为T1____(填“>”、“v(逆)的点是

A．a点 B．b点 C．c点 D．d点
17．对于可逆反应：2A(g)+B(g)2C(g)    △H＜0，下列各图中正确的是
A． B．
C． D．
18．反应①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH1=-akJ•mol-1，平衡常数为K；反应②CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=-bkJ•mol-1。测得在不同温度下，K值如表：
温度/℃
500
700
900
K
1.00
1.47
2.40
(1)若500℃时进行反应①，CO2起始浓度为2mol•L-1，CO的平衡浓度为____。
(2)反应①中的a____0(填大于、小于、等于)。
(3)700℃反应①达到平衡，要使得该平衡向右移动，其他条件不变时，可以采取的措施有____(填序号)。
A．缩小反应器体积 B．通入CO2
C．升高温度到900℃ D．使用合适的催化剂
(4)下列图象符合反应①的是_____(填序号)(图中φ是混合物中CO的含量，T为温度)。
A. B.    C.
(5)反应③2Fe(s)+O2(g)=2FeO(s) ΔH3=_____。
19．一定条件下存在反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)△H>0。向甲、乙、丙三个恒容容器中加入一定量C和H2O，各容器中温度、反应物的起始量如下表，反应过程中CO的物质的量浓度随时间变化如图所示。

容器
甲
乙
丙
容积
0.5 L
0.5 L
V
温度
T1 ℃
T2 ℃
T1 ℃
起始量
2 molC
1 molH2O
1 molCO
1 molH2
4 molC
2 molH2O
下列说法正确的是
A．甲容器中，反应在前15 min的平均速率v(H2)=0.1 mol·L－1·min－1
B．丙容器的体积Vp2；压强为p2时，T1曲线先拐，说明T23⇒a>1；
故答案为＞；
（3）同压下，升高温度(T2→T1)，n(Z)减小，说明平衡逆向移动，即逆反应为吸热反应；
故答案为放热。
12．(1)1∶3∶2
(2)vⅠ(A)＞vⅡ(A)＞vⅢ(A)
(3) αⅢ(B) 0.19
(4) 向右 从平衡混合物中分离出了C
(5) ＞ 因为该反应为放热反应，降温才能正向移动

【分析】根据图象中第Ⅰ阶段，平衡时A、B、C的浓度变化量，结合浓度变化量之比等于化学计量数之比计算；分别计算三个阶段B的转化率；第Ⅱ阶段中，C是从0开始的，瞬间A、B浓度不变，因此可以确定第一次平衡后，从体系中移出了C，据此分析解答。
【详解】（1）Ⅰ阶段，20min内，Δc(A)＝2.0mol•L－1－1.00mol•L－1＝1.00mol•L－1，Δc(B)＝6.0mol•L－1－3.00mol•L－1＝3.00mol•L－1，Δc(C)＝2.00mol•L－1，则a∶b∶c＝Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)＝1∶3∶2；
故答案为1∶3∶2；
（2）vⅠ(A)＝，
vⅡ(A)＝，
vⅢ(A)＝；所以vⅠ(A)＞vⅡ(A)＞vⅢ(A)；
故答案为vⅠ(A)＞vⅡ(A)＞vⅢ(A)；
（3）αⅠ(B)＝，
αⅡ(B)＝，
αⅢ(B)＝；故αⅢ(B)最小；
故答案为αⅢ(B)，0.19；
（4）由图示可知，由第一次平衡到第二次平衡，A、B的浓度减小，说明平衡正向移动。由物质C的浓度变化可知，导致平衡正向移动的措施是从反应体系中移出了产物C；
故答案为向右，从平衡混合物中分离出了C；
（5）由图示可知，Ⅱ→Ⅲ平衡正向移动，由于正反应是放热反应，故Ⅱ→Ⅲ是降温过程，即T2＞T3；
故答案为＞，因为该反应为放热反应，降温才能正向移动。
【点睛】本题考查化学反应速率与化学平衡图象、化学平衡有关计算、化学反应速率、化学平衡影响因素等，侧重考查学生的分析能力和计算能力，难度较难。
13．(1) 吸 增大
(2) 气 气
(3) 气 液或固
(4)气

【分析】由图可知，压强一定时，升高温度，C的质量分数增大，说明平衡向正反应方向移动，该反应为吸热反应；温度一定，增大压强，C的质量分数增大，说明平衡向正反应方向移动，说明正反应是气体体积减小的反应、逆反应是气体体积增大的反应。
【详解】（1）由分析可知，该反应为吸热反应，逆反应是气体体积增大的反应，故答案为：吸；增大；
（2）由分析可知，正反应是气体体积减小的反应，若C为气态，则A、B均为气态，故答案为：气；气；
（3）由分析可知，正反应是气体体积减小的反应，若B为固态，则A为气态，B为液态或固会态，故答案为：气；液或固；
（4）由分析可知，正反应是气体体积减小的反应，若A、C均为固态，则B为气态，故答案为：气。
14．D
【分析】从CH3OH的浓度变化来看，有两个阶段化学反应处于平衡状态，10到20min，25min以后都是处于平衡状态，结合CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H＜0分析解答。
【详解】A．根据图像可知，10min时甲醇的浓度为，说明甲醇浓度增大了，则氢气的浓度变化为，，A正确；
B．从开始到25分钟，甲醇的浓度变化为，根据二者计量数关系可知，二氧化碳的浓度变化也是，二氧化碳的转化率为，B正确；
C．正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，C正确；
D．20分钟到25分钟达到新的平衡，因为左边的化学计量数之和大于右边，所以压强增大，的含量增高，但是当压强增大，浓度应该立即增大（有突变），不会有渐变过程，不符合，D错误。
答案选D。
15．C
【详解】A.该反应为气体计量数减小的放热反应，升高温度，平衡逆向移动，生成物浓度减小，反应物浓度增大，平衡常数减小，A选项错误；
B.同理，升高温度，平衡逆向移动，CO的转化率减小，B选项错误；
C.平衡常数只与热效应有关，与物质的量无关，C选项正确；
D.增加氮气的物质的量，平衡逆向移动，NO的转化率减小，D选项错误。
故选C。
16．C
【分析】此图为温度-转化率曲线，曲线上的点代表平衡状态，a点、b点均在线上，表示a点与b点均达到平衡状态。非曲线上的点代表非平衡状态，非平衡状态会向着平衡状态进行(即同温下曲线上点方向)，据此分析。
【详解】A．a点为平衡状态的点，A错误；
B．b点为平衡状态的点，B错误；
C．c点在平衡曲线下方，应向平衡方向移动，NO的转化率将增大，说明反应没达到平衡，且反应向正反应方向进行，即v(正)＞v(逆)，C正确；
D．d点在平衡曲线上方，应向平衡方向移动，NO的转化率将减小，说明反应没达到平衡，且反应向逆反应方向进行，即v(正)＜v(逆)，D错误；
故答案选C。
17．A
【详解】A．升高温度化学反应速率加快，达到平衡的时间短，该反应的正反应为放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，ω(C)减小，A项正确；
B．根据反应前后的化学计量数的大小可以看出，增大压强平衡向正反应方向移动，正逆反应速率都增大，且v(正)＞v(逆)，B项错误；
C．催化剂同等程度地改变正逆反应速率，平衡不发生移动，平衡时c(C)不变，C项错误；
D．该反应的正反应为放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，A的转化率降低，根据反应前后的化学计量数的大小可以看出，增大压强平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，温度的曲线不正确，D项错误；
答案选A。
18．(1)1mol/L
(2)小于
(3)BC
(4)A
(5)-2(a+b)kJ•mol-1

【详解】（1）由表可知，500℃时K=1，说明平衡时c(CO2)=c(CO)，则

2-x=x，x=1mol/L，故CO的平衡浓度为1mol/L。
（2）由表可知，温度升高，K值增大，平衡正移，所以反应吸热，故a小于0。
（3）A．该反应气体系数不变，缩小反应体积，平衡不移动，A错误；
B．通入CO2，即增大反应物浓度，平衡右移，B正确；
C．由于反应吸热，故升高温度，平衡右移，C正确；
D．使用催化剂改变反应速率，但平衡不移动，D错误；
故答案选BC。
（4）反应吸热，温度升高平衡正移，混合物中CO的含量增大，且温度升高，反应速率增大，反应达到平衡的时间缩短，故答案选A。
（5）利用盖斯定律，①×2+②×2可得③式，
ΔH3＝ΔH1×2+ΔH2×2＝－akJ•mol－1×2+(－bkJ•mol－1)×2＝－2(a+b)kJ•mol－1。
19．AB
【详解】A．由图可知，15分钟内甲容器中一氧化碳的浓度变化量为1.5mol/L，一氧化碳的速率=1．5/15=0.1 mol·L－1·min－1，速率之比等于化学计量数比值，所以氢气的速率也为0.1 mol·L－1·min－1，正确，选A；
B．丙容器中起始量为甲的2倍，若容积为0.5升，由于正反应为气体体积增大的反应，加压平衡左移，一氧化碳的浓度小于3mol/L，所以C容器的体积小于0.5L，正确，选B；
C．根据甲容器中反应数据计算
        C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）
起始浓度            2           0          0
转化浓度            1.5        1.5       1.5
平衡浓度            0.5       1.5       1.5
T1时，反应的平衡常=1.5×1.5/0.5=4.5，错误，不选C；
D．比较甲和乙可知，二者达到平衡是等效的，经计算知甲容器中平衡时水的物质的量为0.25摩尔，乙容器中，若平衡时水的物质的量为0.4摩尔，乙相对于甲平衡向逆向移动，因为正反应吸热，乙中温度低，即T1>T2，错误，不选D。
20．B
【详解】A．根据图象知，随着反应的进行，A和B的浓度减小，C的浓度增大，则A和B是反应物，C是生成物，A、B、C的化学计量数之比＝(2.0﹣1.00)mol/L：(6.0﹣3.00)mol/L：(2.00﹣0)mol/L＝1：3：2，所以该反应方程式为：A(g)+3B(g)2C(g)，A正确；
B．第Ⅲ阶段开始时与第Ⅱ阶段各物质的量相等，A、B的量减少，C的量增加，可判断平衡正向移动，且不可能是浓度变化所致，应为温度的影响，因A、B的浓度减小，平衡右移，所以应为降低温度，B错误；
C．A在Ⅰ阶段反应速率为0.05mol/(L•min)，Ⅱ为0.025mol/(L•min)，Ⅲ为0.012mol/(L•min)，所以速率最大的是vⅠ(A)，C正确；
D．图象信息显示，第一次平衡后改变条件，C的浓度为0，然后随反应正向移动C浓度逐渐增大，A和B浓度减小，说明平衡正向进行，改变的条件是移走C，D正确；
故选B。
【点睛】由浓度-时间关系图象推断化学方程式时，我们需注意三个方面：一是反应物与生成物，二是化学计量数关系，三是反应物与生成物间的符号为“=”还是“”。