第45练　化学反应速率与化学平衡图像 同步练习（含答案）-2025年高考化学一轮复习

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A．该反应的ΔH<0
B．a为n(H2O)随温度的变化曲线
C．向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
D．向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大
2.(2022·浙江1月选考，19)在恒温恒容条件下，发生反应A(s)＋2B(g)3X(g)，c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是( )
A．从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率
B．从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率
C．在不同时刻都存在关系：2v(B)＝3v(X)
D．维持温度、容积、反应物起始的量不变，向反应体系中加入催化剂，c(B)随时间变化关系如图中曲线乙所示
3．(2023·南京金陵中学校考)将4 ml H2和2 ml CO通入1 L的反应器中，一定条件下发生反应：2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH，其中CO的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示，下列说法正确的是( )
A．ΔH>0
B．p1C．X点和Y点对应的化学平衡常数K(X)D．在p2和316 ℃时，若将6 ml H2和2 ml CO通入容器中，则平衡时CO的平衡转化率大于50%
4．还原CO制备C可通过下列两个反应实现：
Ⅰ.CO(s)＋H2(g)C(s)＋H2O(g)
Ⅱ.CO(s)＋CO(g)C(s)＋CO2(g)
723 K下，在初始压强相同(均为12.0 kPa)的甲、乙两密闭容器中分别发生反应Ⅰ、反应Ⅱ，得到部分气体的分压随时间的变化关系如图所示。下列说法错误的是( )
A．甲容器中，10～40 min内用H2表示的平均反应速率v(H2)＝0.15 kPa·min－1
B．增大起始时容器的压强，CO的平衡转化率增大
C．此条件下，选择CO还原CO的效率更高
D．723 K时，反应Ⅱ的平衡常数Kp＝119
5.某温度下，在容积为2 L的刚性固定容器中加入1 ml环戊烯()和1 ml I2发生可逆反应(g)＋I2(g)(g)＋2HI(g) ΔH>0，实验测得容器内压强随时间的变化关系如图所示。下列说法错误的是( )
A．0～2 min内，环戊烯的平均反应速率为0.10 ml·L－1· min－1
B．环戊烯的平衡转化率为50%
C．高温低压有利于提高环戊烯的平衡转化率
D．该温度下，反应的平衡常数为K＝2
6．(2023·南通高三联考)在密闭容器中充入1 ml CO和1 ml NO，在一定条件下发生反应2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)，测得NO的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示。实验测得，v正＝k正c2(NO)·c2(CO)，v逆＝k逆c(N2)·c2(CO2)(k正、k逆为速率常数)，下列说法错误的是( )
A．达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数小于k逆增大的倍数
B．若密闭容器体积为1 L，在p1压强下，b点eq \f(k正,k逆)＝160
C．NO的物质的量：b点>a点
D．逆反应速率：a点>c点
7.25 ℃时，向恒容容器中加入A发生反应：①2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)；②2NO2(g)N2O4(g)。反应体系中N2O5、NO2、O2的分压随时间t的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．曲线C表示NO2的分压随时间的变化曲线
B．25 ℃时，反应②的压强平衡常数Kp＝eq \f(1,8) kPa－1
C．当O2、N2O4的分压相等时，反应②中的NO2转化率为12.5%
D．t1 min后，保持温度和体积不变，再充入NO2(g)，则O2(g)的分压增大
8．相同温度下，向三个体积不等的恒容密闭容器中分别通入2 ml NOCl(g)，发生反应：2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)，t min后，三个容器中NOCl(g)的转化率如图所示。已知B点已达到平衡状态，下列叙述不正确的是( )
A．A点一定已达到平衡状态
B．容器体积a∶b＝16∶45
C．B点对应容器中，再通入1 ml NOCl和1 ml NO，平衡正向移动
D．当三个容器都达到平衡状态时，体积为c L的容器中NOCl转化率最高
9．向1 L的恒容密闭容器中加入1 ml X和2 ml Y，发生反应：X(g)＋2Y(g)2Z(g)，X的转化率α随温度T的变化如图所示(图中不同温度下的转化率是第5 min数据)。下列说法正确的是( )
A．300 ℃时，0～5 min内平均反应速率v(Z)＝0.3 ml·L－1· min－1
B．b、c点对应的v逆(Y)大小关系：b>c
C．c点时，反应消耗p ml X(p<1)，同时消耗2p ml Z
D．若将容器体积缩小为0.5 L，则c点温度下的α(X)减小
10．(2023·南京外国语学校高三检测)以Fe3O4为原料炼铁，在生产过程中主要发生如下反应：
反应Ⅰ：Fe3O4(s)＋CO(g)3FeO(s)＋CO2(g) ΔH＝19.3 kJ·ml－1
反应Ⅱ：Fe3O4(s)＋4CO(g)3Fe(s)＋4CO2(g) ΔH
为研究温度对还原产物的影响，将一定体积CO气体通入装有Fe3O4粉末的反应器，保持其他条件不变，反应达平衡时，测得CO的体积分数随温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．反应Ⅱ的ΔH＞0，ΔS＞0
B．反应温度越高，Fe3O4主要还原产物中铁元素的价态越低
C．在恒温、恒容的反应器中，当压强保持不变时，反应Ⅰ、Ⅱ均达到平衡状态
D．温度高于1 040 ℃时，反应Ⅰ的化学平衡常数K＞4
11．二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域，该反应的热化学方程式为2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g) ΔH＝m kJ·ml－1。理论计算表明，原料初始组成n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，体系压强为0.1 MPa，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A．m＜0
B．500 K下反应达到平衡时，若增大压强(减小容器容积)，则n(C2H4)增大
C．X点坐标为(440,39)，则440 K时反应的平衡常数Kp＝eq \f(3,4)MPa－3(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)
D．实际反应往往伴随副反应，生成C3H6等，一定温度和压强条件下，使用合适催化剂可提高乙烯的选择性[eq \f(2nC2H4,n总转化CO2)×100%]
12．(2023·江苏统考一模)工业上制备Ti，采用碳氯化法将TiO2转化成TiCl4。在1 000 ℃时发生如下反应：
①TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH1＝－51.0 kJ·ml－1 K1＝1.6×1014；
②2CO(g)CO2(g)＋C(s) ΔH2＝－172.5 kJ·ml－1 K2＝1.0×10－4；
③2C(s)＋O2(g)2CO(g) ΔH3＝－223.0 kJ·ml－1 K3＝2.5×1018。
在1.0×105 Pa，将TiO2、C、Cl2以物质的量之比为1∶2.2∶2进行碳氯化，平衡时体系中CO2、CO、TiCl4和C的组成比(物质的量分数)随温度变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A．1 000 ℃时，反应TiO2(s)＋2Cl2(g)TiCl4(g)＋O2(g)的平衡常数K＝6.4×10－5
B．曲线Ⅲ表示平衡时CO2的物质的量分数随温度的变化
C．高于600 ℃，升高温度，主要对反应②的平衡产生影响
D．为保证TiCl4的平衡产率，选择反应温度应高于1 000 ℃
13．[2023·浙江6月选考，19(1)(3)(4)(5)]水煤气变换反应是工业上的重要反应，可用于制氢。
水煤气变换反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·ml－1
该反应分两步完成：
3Fe2O3(s)＋CO(g)2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH1＝－47.2 kJ·ml－1
2Fe3O4(s)＋H2O(g)3Fe2O3(s)＋H2(g) ΔH2
请回答：
(1)ΔH2＝__________kJ·ml－1。
(3)下列说法正确的是____________。
A．通入反应器的原料气中应避免混入O2
B．恒定水碳比[n(H2O)/n(CO)]，增加体系总压可提高H2的平衡产率
C．通入过量的水蒸气可防止Fe3O4被进一步还原为Fe
D．通过充入惰性气体增加体系总压，可提高反应速率
(4)水煤气变换反应是放热的可逆反应，需在多个催化剂反应层间进行降温操作以“去除”反应过程中的余热(如图1所示)，保证反应在最适宜温度附近进行。
①在催化剂活性温度范围内，图2中b～c段对应降温操作的过程，实现该过程的一种操作方法是____________。
A．按原水碳比通入冷的原料气
B．喷入冷水(蒸气)
C．通过热交换器换热
②若采用喷入冷水(蒸气)的方式降温，在图3中作出CO平衡转化率随温度变化的曲线。
(5)在催化剂活性温度范围内，水煤气变换反应的历程包含反应物分子在催化剂表面的吸附(快速)、反应物及产物分子脱附等过程。随着温度升高，该反应的反应速率先增大后减小，其速率减小的原因是_________________________________________________________
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第45练 化学反应速率与化学平衡图像
1．C [从图示可以看出，平衡时升高温度，氢气的物质的量减少，则平衡正向移动，说明该反应的正反应是吸热反应，即ΔH＞0，故A错误；由A项分析知随着温度升高平衡正向移动，水蒸气的物质的量增加，而a曲线表示的物质的物质的量几乎不随温度变化而变化，故B错误；容器体积固定，向容器中充入惰性气体，没有改变各物质的浓度，平衡不移动，故C正确；BaSO4是固体，向平衡体系中加入BaSO4，不能改变其浓度，因此平衡不移动，氢气的平衡转化率不变，故D错误。]
2．C
3．D [由图可知，压强一定时，温度越高，CO的平衡转化率越低，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，即ΔH＜0，故A错误；正反应为气体体积减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡向正反应方向移动，CO的平衡转化率增大，故压强：p1＞p2，故B错误；X点和Y点对应的温度相同，则化学平衡常数K(X)＝K(Y)，故C错误；在p2和316 ℃时，若将6 ml H2和2 ml CO通入容器中，相当于在原平衡的基础上增大氢气的浓度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故CO的平衡转化率应大于50%，故D正确。]
4．B [甲容器中，10～40 min内，氢气分压变化为(7.5－3.0) kPa＝4.5 kPa，用氢气表示的平均反应速率为eq \f(4.5 kPa,30 min)＝0.15 kPa·min－1，故A正确；根据题给反应方程式，反应前后气体系数之和相等，增大起始时压强，平衡不移动，CO的平衡转化率不变，故B错误；根据两个图像可知，CO还原CO的速率更快，达到平衡时间更短，CO还原CO达到平衡时，CO2分压为11.9 kPa，起始压强为12.0 kPa，说明CO还原CO转化更彻底，因此选择CO还原CO的效率更高，故C正确；达到平衡时，CO2分压为11.9 kPa，该反应前后气体系数之和相等，总压强不变，即CO的分压为0.1 kPa，Kp＝eq \f(pCO2,pCO)＝eq \f(11.9 kPa,0.1 kPa)＝119，故D正确。]
5．D [同温同体积下，压强之比等于物质的量之比，根据图中信息及方程式可知，压强增大0.20倍，消耗0.4 ml环戊烯，所以0～2 min内，环戊烯的平均反应速率为eq \f(0.4 ml,2 L×2 min)＝0.10 ml·L－1· min－1，A正确；平衡时，压强增大0.25倍，消耗0.5 ml环戊烯，其平衡转化率为50%，B正确；该反应为吸热反应，且生成物中气体的系数之和大于反应物中气体系数之和，升高温度、减小压强有利于提高环戊烯的平衡转化率，C正确；平衡时n(I2)＝n(环戊烯)＝n()＝0.5 ml、n(HI)＝1 ml，该反应的平衡常数为K＝eq \f(\f(0.5,2)×\f(1,2)2,\f(0.5,2)2)＝1，D错误。]
6．B
7．B [起始时刻N2O5分压为40 kPa，发生反应①完全转化为二氧化氮和氧气，氧气分压为20 kPa，二氧化氮发生反应②部分转化为四氧化二氮，平衡时二氧化氮分压为16 kPa，A、B、C分别为N2O5、NO2、O2的分压随时间t的变化曲线，A错误；
2NO2(g)N2O4(g)
起始分压/kPa 80 0
变化分压/kPa 64 32
平衡分压/kPa 16 32
Kp＝eq \f(pN2O4,p2NO2)＝eq \f(32 kPa,16 kPa2)＝eq \f(1,8) kPa－1，B正确；某时刻O2、N2O4的分压相等为20 kPa时：
2NO2(g)N2O4(g)
起始分压/kPa 80 0
变化分压/kPa 40 20
平衡分压/kPa 40 20
二氧化氮的转化率为50%，C错误；t1 min后，保持温度和体积不变，再充入NO2(g)引起②化学平衡发生移动，由勒夏特列原理知体系中总的物质的量依然增大，O2(g)的物质的量不变，氧气分压减小，D错误。]
8．C [a容器体积小，压强大，反应速率比b容器快，反应时间相同，B点已达到平衡状态，所以A点一定已达到平衡状态，故A项正确；A、B两点均达到平衡状态。
2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)
A点 初始/ml 2 0 0
转化/ml 0.8 0.8 0.4
平衡/ml 1.2 0.8 0.4
2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)
B点 初始/ml 2 0 0
转化/ml 1 1 0.5
平衡/ml 1 1 0.5
温度相同，平衡常数相等，所以eq \f(\f(0.8,a)2×\f(0.4,a),\f(1.2,a)2)＝eq \f(\f(1,b)2×\f(0.5,b),\f(1,b)2)＝K；则a∶b＝16∶45，故B项正确；B点对应容器中，再通入1 ml NOCl和1 ml NO，Q＝eq \f(\f(2,b)2×\f(0.5,b),\f(2,b)2)＝eq \f(0.5,b)＝K，平衡不移动，故C项错误；增大容器体积，相当于减小压强，平衡正向移动，NOCl转化率增大，当三个容器都达到平衡状态时，体积为c L的容器中NOCl转化率最高，故D项正确。]
9．C [a点时，X的转化率为30%，此时生成的Z为0.6 ml，Z的平均反应速率为0.12 ml·
L－1·min－1，A错误；c点达平衡，反应消耗p ml X，同时消耗2p ml Z，C正确；c点温度下，压缩体积，即增大压强，平衡正向移动，α(X)增大，D错误。]
10．D [反应Ⅱ是反应前后气体体积不变的反应，ΔS＝0，反应Ⅰ为吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，CO的体积分数减小，由图可知，570 ℃之前，CO的体积分数随温度升高而增大，说明反应Ⅱ是放热反应，ΔH<0，温度高于570 ℃时，随着温度的升高，CO的体积分数减小，说明以反应Ⅰ为主，即反应温度越高，Fe3O4主要还原产物中铁元素的价态越高，A、B错误；反应Ⅰ、Ⅱ均为反应前后气体体积不变的反应，因此在恒温、恒容的反应器中，无论反应是否达到平衡，体系的压强始终不变，因此不能根据压强保持不变时，来判断反应Ⅰ、Ⅱ是否达到平衡状态，C错误；1 040 ℃时，Fe3O4(s)和CO(g)主要发生反应Ⅰ，此时K＝eq \f(cCO2,cCO)＝eq \f(1－20%,20%)＝4，反应①是吸热反应，随着温度的升高，化学平衡正向移动，K增大，所以温度高于1 040 ℃时，Fe3O4(s)和CO(g)发生的主要反应的K＞4，D正确。]
11．C [A项，原料初始组成为n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，根据题给热化学方程式可知，达到平衡时，n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，结合题图可知，曲线a对应H2，曲线c对应CO2，随着温度升高，CO2和H2的物质的量分数均增大，说明反应逆向进行，则正反应为放热反应，m＜0，正确；B项，该反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，n(C2H4)增大，正确；C项，生成物中C2H4与H2O的物质的量之比为1∶4，则曲线b对应H2O，曲线d对应C2H4，X点处，H2和H2O的物质的量分数相等，投料组成n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，则平衡时C2H4的物质的量为H2O的eq \f(1,4)，CO2的物质的量为H2的eq \f(1,3)，根据题给热化学方程式，列出各组分平衡时物质的量分数：
2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)
平衡时物质的量分数 eq \f(0.39,3) 0.39 eq \f(0.39,4) 0.39
Kp＝eq \f(pC2H4·p4H2O,p2CO2·p6H2)＝eq \f(p总×\f(0.39,4)×p总×0.394,p总×\f(0.39,3)2×p总×0.396)＝eq \f(9,4)×eq \f(1,0.393×0.13)MPa－3＝eq \f(9,4)×eq \f(1,0.0393)MPa－3≠eq \f(3,4)，错误；D项，催化剂可能改变CO2转化路径，若生成的C2H4的量多，则乙烯的选择性会提高，正确。]
12．D [TiCl4的物质的量分数几乎不变，三个反应的ΔH均小于0，升高温度，平衡逆向移动，1 000 ℃时①③平衡常数远大于②，该温度下②逆向进行的平衡常数远大于①③，则此时CO含量远大于CO2和C，故曲线Ⅰ表示CO的物质的量分数随温度的变化；反应②生成等量的CO2、C，由于投料中含有碳，则C的含量大于CO2，故曲线Ⅱ、Ⅲ分别表示C、CO2的物质的量分数随温度的变化；1 000 ℃时，反应①－反应③得反应TiO2(s)＋2Cl2(g)TiCl4(g)＋O2(g)，则其平衡常数K＝eq \f(K1,K3)＝eq \f(1.6×1014,2.5×1018)＝6.4×10－5，A正确；高于600 ℃，升高温度，TiCl4的物质的量分数几乎不变，而CO的物质的量分数显著增大，反应均放热，升温反应逆向进行，则说明此时升高温度主要对反应②的平衡产生影响，导致CO的含量增加，C正确；温度在200 ～1 200 ℃之间四氯化钛的物质的量分数几乎不变，故升高温度对其产率影响不大，D错误。]
13．(1)6 (3)AC (4)①A
②
(5)反应物分子在催化剂表面的吸附为快速建立平衡的放热过程，温度升高，吸附平衡逆移，被吸附的反应物浓度降低，成为反应速率降低的主要因素
解析 (1)设方程式①CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·ml－1
②3Fe2O3(s)＋CO(g)2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH1＝－47.2 kJ·ml－1
③2Fe3O4(s)＋H2O(g)3Fe2O3(s)＋H2(g) ΔH2
根据盖斯定律可知，③＝①－②，则ΔH2＝ΔH－ΔH1＝(－41.2 kJ·ml－1)－(－47.2 kJ·ml－1)＝6 kJ·ml－1。(3)一氧化碳和氢气都可以和氧气反应，则通入反应器的原料气中应避免混入O2，A正确；该反应前后气体计量系数相同，则增加体系总压平衡不移动，不能提高平衡产率，B错误；通入过量的水蒸气可以促进四氧化三铁被氧化为氧化铁，水蒸气不能将铁的氧化物还原为单质铁，但过量的水蒸气可以降低体系中CO和H2的浓度，从而防止铁的氧化物被还原为单质铁，C正确；若保持容器的体积不变，通过充入惰性气体增加体系总压，反应物浓度不变，反应速率不变，D错误。(4)①按原水碳比通入冷的原料气，可以降低温度，同时CO的加入量增大，导致CO的转化率稍减小，与图中变化相符，A正确；喷入冷水(蒸气)，可以降低温度，但是同时水蒸气的浓度增大，会导致CO的转化率增大，与图中变化不符，B错误。②增大水蒸气的浓度，平衡正向移动，则一氧化碳的平衡转化率增大，会高于原平衡线，故图像为。