高考化学专题复习 跟踪检测（三十五） 化学反应速率和化学平衡图像（含解析）

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跟踪检测（三十五）  化学反应速率和化学平衡图像1．如图表示可逆反应mA(g)＋nB(s)xC(g)在不同温度和压强下，反应物A的转化率变化情况。下列判断正确的是(　　)A．m>x，正反应为放热反应B．m＋n<x，正反应为吸热反应C．m<x，正反应为放热反应D．m>x，正反应为吸热反应解析：选A　根据左图可知，压强越大，A的转化率越高，所以正反应是体积减小的反应，则m>x；根据右图可知，温度越高，A的转化率越低，说明正反应是放热反应。2．(2020·咸阳武功摸底)如图所示，反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0，在不同温度、不同压强(p1>p2)下达到平衡，混合气体中SO3的体积分数φ(SO3)随温度变化的曲线应为(　　)解析：选C　该反应是一个放热反应，升高温度，平衡逆向移动，SO3的体积分数减小，又该反应是气体分子数减小的反应，其他条件一定时，增大压强，平衡正向移动，SO3的体积分数增大，C项正确。3.如图所示曲线表示其他条件一定时，反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH<0中，NO的转化率与温度的关系曲线，图中标有a、b、c、d四点，其中表示未达到平衡状态，且v(正)>v(逆)的点是(　　)A．a点　　　　　 B．b点C．c点  D．d点解析：选C　在图像中斜线上的任何一点都表示可逆反应处于平衡状态，在斜线的上方的点，由于NO2的含量高于平衡时的含量，因此逆反应速率大于正反应速率，反应逆向进行；在斜线下方的点，由于NO2的含量低于平衡时的含量，因此逆反应速率小于正反应速率，反应正向进行。图中标有a、b、c、d四点，其中表示未达到平衡状态，且v正>v逆的点是c点。4.(2019·亳州模拟)反应N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝＋57 kJ·mol－1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)A．A、C两点的反应速率：A>CB．A、C两点气体的颜色：A深，C浅C．A、C两点气体的平均相对分子质量：A>CD．由状态B到状态A，可以用加热的方法解析：选D　A、C点的温度相同，C点压强大于A点压强，增大压强，反应速率增大，故反应速率A<C，A错误；增大压强，虽然平衡向逆反应方向移动，但体积同时也减小，组分的浓度增大，C的颜色深，B错误；M＝，增大压强，平衡向逆反应方向移动，m不变，n减小，M增大，平均相对分子质量C>A，C错误；恒压下，提高NO2体积分数，平衡向正反应方向移动，正反应是吸热反应，应升高温度，D正确。5.(2019·北京海淀区期中)生产硫酸的主要反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0。图中L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。下列说法正确的是(　　)A．X代表压强B．L1＞L2C．A、B两点对应的平衡常数相同D．一定温度下，当混合气中n(SO2)∶n(O2)∶n(SO3)＝2∶1∶2时，反应一定达到平衡解析：选B　若X代表压强，则L代表温度，温度相同时，增大压强，平衡正向移动，SO2的平衡转化率增大，与图像不符合，A错误；结合A项分析推知，X代表温度，L代表压强；温度相同时，增大压强，平衡正向移动，SO2的平衡转化率增大，则压强：L1＞L2，B正确；温度升高，平衡逆向移动，平衡常数K减小，由于温度A＜B，则平衡常数：K(A)＞K(B)，C错误；温度一定，达到平衡状态时，n(SO2)、n(O2)和n(SO3)均保持不变，但其比值不一定等于对应的化学计量数之比，D错误。6．(2017·浙江选考)在催化剂作用下，用乙醇制乙烯，乙醇转化率和乙烯选择性(生成乙烯的物质的量与乙醇转化的物质的量的比值)随温度、乙醇进料量(单位：mL·min－1)的关系如图所示(保持其他条件相同)。在410～440 ℃温度范围内，下列说法不正确的是(　　)A．当乙醇进料量一定，随乙醇转化率增大，乙烯选择性增大B．当乙醇进料量一定，随温度的升高，乙烯选择性不一定增大C．当温度一定，随乙醇进料量增大，乙醇转化率减小D．当温度一定，随乙醇进料量增大，乙烯选择性增大解析：选A　根据图像可知，当乙醇进料量一定时，乙醇转化率随温度升高而增大，乙烯选择性随温度升高先增大后减小，因此，随乙醇转化率增大，乙烯选择性不一定增大，故A错误，B正确；根据题图甲知，当温度一定时，随乙醇进料量增大，乙醇转化率减小，故C正确；根据题图乙知，当温度一定时，随乙醇进料量增大，乙烯选择性增大，故D正确。7.用CO和H2合成CH3OH的化学方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＜0，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，下列说法正确的是(　　)A．温度：T1＞T2＞T3B．正反应速率：v(a)＞v(c)，v(b)＞v(d)C．平衡常数：K(a)＞K(c)，K(b)＝K(d)D．平均摩尔质量：M(a)＜M(c)，M(b)＜M(d)解析：选C　A项，该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CO的转化率降低，所以温度：T1＜T2＜T3，错误；B项，a点温度比c低，所以速率小，b点压强比d大，所以速率大，错误；C项，升温平衡逆向移动，平衡常数变小，温度不变，平衡常数不变，所以平衡常数：K(a)＞K(c)，K(b)＝K(d)，正确；D项，温度升高，平衡逆向移动，气体总质量不变，但总物质的量增大，平均摩尔质量：M(a)＞M(c)；b的压强大于d，平衡向正反应方向移动，平均摩尔质量增大，所以有M(b)＞M(d)，错误。8．已知：2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l)ΔH。取等量CH3COCH3分别在0 ℃和20 ℃下反应，测得其转化率(α)随时间(t)变化的关系曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)A．曲线Ⅱ表示20 ℃时反应的转化率B．升高温度能提高反应物的平衡转化率C．在a点时，曲线Ⅰ和Ⅱ表示的反应化学平衡常数相等D．反应物的化学反应速率的大小顺序：d＞b＞c解析：选D　曲线Ⅰ比曲线Ⅱ斜率大，说明曲线Ⅰ的温度高，故A错误；曲线Ⅰ比曲线Ⅱ的温度高，但平衡时反应物的转化率低，说明升温平衡逆向移动，转化率降低，故B错误；曲线Ⅰ和曲线Ⅱ对应的温度不同，化学平衡常数只与温度有关，所以在a点曲线Ⅰ和Ⅱ表示的反应化学平衡常数不相等，故C错误；反应开始时反应物的浓度最大，随着反应进行，反应物的浓度减小，反应物的反应速率也逐渐减小，所以d处反应速率大于b处，因为曲线Ⅰ的温度高，反应物浓度相同时，b处反应速率大于c处，故D正确。9．(2019·邢台期末)有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个体积均为0.5 L的恒容密闭容器，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中按不同投料比(Z)充入HCl和O2(如下表)，加入催化剂发生反应：4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH。HCl的平衡转化率与Z和T的关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)容器起始时T/℃n(HCl)/molZⅠ3000.25aⅡ3000.25bⅢ3000.254 A．ΔH＜0B．a＜4＜bC．若容器Ⅲ反应某时刻处于R点，则R点的反应速率v正＞v逆D．300 ℃时，该反应平衡常数的值为320解析：选D　A项，由图可知，HCl平衡转化率随温度升高而减小，说明升温平衡逆向移动，正反应为放热反应，则ΔH＜0，故A正确；B项，增大氧气的物质的量，可促进HCl的转化，即投料比越小，HCl转化率越大，则a＜4＜b，故B正确；C项，R点温度与Q点相同，但转化率小于平衡时转化率，可知反应正向进行，则R点v正＞v逆，故C正确；D项，300 ℃时，Z＝4，n(HCl)＝0.25 mol，n(O2)＝0.062 5 mol，即c(HCl)＝0.5 mol/L，c(O2)＝0.125 mol/L，HCl平衡转化率为80%，则4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)起始(mol/L)　　0.5　　 　0.125　　0　　　　0转化(mol/L)    0.4        0.1     0.2      0.2平衡(mol/L)    0.1       0.025    0.2      0.2K＝＝640，故D错误。10．苯乙烯(C6H5CH===CH2)是生产各种塑料的重要单体，其制备原理是：C6H5C2H5(g)C6H5CH===CH2(g)＋H2(g)，实际生产中常以高温水蒸气作为反应体系的稀释剂(水蒸气不参加反应)，如图为乙苯的平衡转化率与水蒸气的用量、体系总压强的关系。下列说法正确的是(　　)A．a、b两点转化率不等，但是化学平衡常数相等B．b点转化率为50%，则混合气体中苯乙烯的体积分数为C．恒容时加入稀释剂(水蒸气)能减小C6H5C2H5平衡转化率D．b点和c点温度和压强相同，故其反应速率也相等解析：选A　A项，根据图像可知，a、b两点转化率不等，但a、b两点温度相同，化学平衡常数相等，正确；B项，令开始时投入乙苯的物质的量为1 mol，则水蒸气的物质的量为8 mol，b点乙苯转化率为50%，参加反应的乙苯为1 mol×50%＝0.5 mol，根据“三段式”C6H5C2H5(g)C6H5CH===CH2(g)＋H2(g)起始(mol)    1　　　　　　 　0　　　　　　　0转化(mol)    0.5            0.5             0.5平衡(mol)    0.5           0.5              0.5平衡时混合体系总物质的量＝8 mol＋0.5 mol＋0.5 mol＋0.5 mol＝9.5 mol，混合气体中苯乙烯的体积分数＝＝，错误；C项，恒容条件下，加入稀释剂水蒸气，反应混合物的浓度不变，平衡不移动，C6H5C2H5平衡转化率不变，错误；D项，体系总压强不变时，c点值比b点大，c点各物质浓度变小，c点反应速率比b点小，错误。11．Ⅰ.某压强下工业合成氨生产过程中，N2与H2按体积比为1∶3投料时，反应混合物中氨的体积分数随温度的变化曲线如图甲所示，其中一条是经过一定时间反应后的曲线，另一条是平衡时的曲线。(1)图甲中表示该反应的平衡曲线的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)；由图甲中曲线变化趋势可推知工业合成氨的反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。(2)图甲中a点，容器内气体n(N2)∶n(NH3)＝________，图甲中b点，v(正)________v(逆)(填“＞”“＝”或“＜”)。Ⅱ.以工业合成氨为原料，进一步合成尿素的反应原理为2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(g)。工业生产时，需要原料气带有水蒸气，图乙中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示在不同水碳比时，CO2的平衡转化率与氨碳比之间的关系。(1)写出该反应的化学平衡常数表达式：______________________________________。(2)曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的是________，判断依据是________________________________________________________________________。(3)测得B点氨气的平衡转化率为40%，则x1＝_______。解析：Ⅰ.(1)曲线Ⅱ表示随着反应的进行，NH3的体积分数逐渐增大，但反应达到平衡状态后继续升温，NH3的体积分数减小，这表明平衡后升高温度，平衡逆向移动，故合成氨是放热反应；因合成氨为放热反应，随着温度的升高，平衡逆向移动，NH3的体积分数会逐渐降低，则曲线Ⅰ是表示该反应平衡时的曲线。(2)设反应前N2、H2的物质的量分别为1 mol、3 mol，a点时消耗N2的物质的量为x mol。　　　　　　　　N2＋3H22NH3(起始)(mol)       1   3      0(转化)(mol)       x   3x     2x(平衡)(mol)     1－x   3－3x  2x×100%＝50%，解得x＝，此时n(N2)∶n(NH3)＝∶＝1∶4。由图甲知，b点后NH3的体积分数仍在增大，说明反应仍在向正反应方向进行，此时v(正)＞v(逆)。Ⅱ.(2)当氨碳比一定时，水碳比越大，说明原料气中含水蒸气越多，故二氧化碳的转化率越小，则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中对应的水碳比最大的是曲线Ⅲ。(3)B点二氧化碳的平衡转化率为60%，氨气的平衡转化率是40%，设NH3、CO2的起始物质的量分别为n1 mol、n2 mol，则n1 mol×40%×＝n2 mol×60%，解得＝3，即x1＝3。答案：Ⅰ.(1)Ⅰ　放热　(2)1∶4　＞Ⅱ.(1)K＝ (2)Ⅲ　当氨碳比相同时，水碳比越大，CO2的平衡转化率越小　(3)312．(2020·重庆七校联考)烟气中主要污染物为SO2、NOx，为减少排放，保护环境，实现绿色可持续发展，常采用如下两种方法进行处理。处理方法一：烟气经O3预处理后用CaSO3悬浮液吸收，可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NO的主要反应的热化学方程式为：NO(g)＋O3(g)===NO2(g)＋O2(g) ΔH1NO(g)＋O2(g)===NO2(g)　ΔH2SO2(g)＋O3(g)SO3(g)＋O2(g)　ΔH3(1)反应3NO(g)＋O3(g)===3NO2(g)的ΔH＝__________________________________。(2)室温下，进入反应器的NO、SO2的物质的量恒定，改变通入O3的物质的量，反应一段时间后体系中n(NO)、n(NO2)和n(SO2)随反应前n(O3)∶n(NO)的变化如图所示。说明预处理过程中NO2的物质的量变化的原因：________________，在反应中SO2的物质的量几乎不发生变化的原因是________________。(3)已知：SO2(g)＋O3(g)SO3(g)＋O2(g)　ΔH3＜0。在一定温度下，向2 L某恒容密闭容器中充入4 mol SO2(g)和1 mol O3(g)，5 min时，测得容器中SO3(g)的物质的量为0.5 mol。①0～5 min 内，用SO2表示的平均反应速率v(SO2)＝________________。②下列能判断该反应达到平衡状态的是____________________________________。a．单位时间内生成n mol SO2的同时生成n mol SO3b．SO3和O2的物质的量浓度之比为1∶1c．容器内压强保持不变d．混合气体的密度不变e．混合气体的平均相对分子质量不变处理方法二：采用NaClO2溶液作为吸收剂，对烟气进行处理。在不同温度下，NaClO2溶液脱硫(S)、脱硝(N)的反应中，SO2和NO平衡分压的负对数如图所示。(4)由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均________________________________________________________________________(填“增大”“不变”或“减小”)。(5)反应ClO＋2SO2SO＋Cl－的平衡常数K的表达式为________________________________________________________________________。解析：(1)将题述热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由①＋②×2得到3NO(g)＋O3(g)===3NO2(g)　ΔH＝ΔH1＋2ΔH2。(2)预处理过程中NO2的物质的量变化的原因是当n(O3)∶n(NO)<1.000时，臭氧将NO氧化为NO2，NO减少，NO2增多；当n(O3)∶n(NO)>1.000时，臭氧过量，将NO2氧化成更高价态的氮氧化物；在反应中SO2的物质的量几乎不发生变化，说明增加n(O3)，O3氧化SO2的反应几乎不受影响，即浓度对该反应速率影响较小，可能是因为SO2与O3的反应速率慢。(3)①5 min时，测得容器中SO3的物质的量为0.5 mol，则消耗SO2的物质的量为0.5 mol，v(SO2)＝＝0.05 mol·L－1·min－1。②单位时间内生成n mol SO2的同时生成n mol SO3，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，a项正确；SO3与O2的物质的量浓度之比为1∶1，不能说明各物质的浓度不再变化，故不能说明反应达到平衡状态，b项错误；该反应为反应前后气体分子数不变的反应，容器内压强始终不变，不能说明反应达到平衡状态，c项错误；气体质量和容器体积不变，混合气体的密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，d项错误；体系中全为气体，反应前后气体分子数不变，混合气体的平均相对分子质量始终不变，不能说明反应达到平衡状态，e项错误。(4)由题图可知，反应温度升高，SO2和NO的平衡分压的负对数减小，即SO2、NO的平衡分压增大，说明升高温度会使平衡向逆反应方向进行，因此反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均减小。(5)根据反应ClO＋2SO2SO＋Cl－可知，平衡常数表达式为K＝。答案：(1)ΔH1＋2ΔH2(2)当n(O3)∶n(NO)＜1.000时，臭氧将NO氧化为NO2，NO减少，NO2增多；当n(O3)∶n(NO)＞1.000时，臭氧过量，将NO2氧化成更高价态的氮氧化物　SO2与O3的反应速率慢(3)①0.05 mol·L－1·min－1　②a　(4)减小(5)K＝