2021学年第二节 化学平衡练习

专题强化练2　化学反应速率与化学平衡图像

1.(2020广东深圳实验中学高二上期末,)已知反应:2NO2(红棕色) N2O4(无色)　ΔH<0。将一定量的NO2充入注射器中后封口,如图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深,透光率越小)。下列说法正确的是(　　)

A.b点的操作是拉伸注射器

B.d点:v(正)>v(逆)

C.c点与a点相比,c(NO2)增大,c(N2O4)减小

D.若不忽略体系温度变化,且没有能量损失,则T(c)>T(d)

2.(2020浙江温州高二上期末,)在容积固定且为1 L的密闭容器内充入0.5 mol CaCO3,发生反应:CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g),测得不同温度下CO2的平衡浓度如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.该反应的ΔH<0

B.其他条件不变,加入少量CaCO3(s),可以加快反应速率

C.其他条件不变,压缩容器的体积,反应达到新平衡时,CO2的平衡浓度增大

D.在T2 ℃下,测得CO2的浓度如B点所示,则反应未达平衡,且v(正)>v(逆)

3.(2020山西大同一中高二上期中,)某化学研究小组探究外界条件对化学反应mA(g)+nB(g) pC(g)的反应速率和平衡的影响,图像如下,下列判断正确的是(深度解析)

A.由图a可知,T1>T2,该反应的逆反应为吸热反应

B.由图b可知,该反应m+n<p

C.图c是绝热条件下反应速率和时间的关系图像,由此说明该反应吸热

D.图d中,若m+n=p,则曲线a一定增大了压强

4.(2020湖南益阳高二上期末,)在容积为1.0 L的密闭容器中,充入一定量的N2O4,发生反应:N2O4(g) 2NO2(g),随着温度的升高,混合气体的颜色变深。体系中各物质的浓度与时间关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.反应的ΔH<0

B.在0~60 s时段,反应速率v(N2O4)=0.001 mol·L-1·s-1

C.该温度下,平衡常数K=0.24

D.T1 ℃时平衡后将温度变为T2 ℃,测得c(N2O4)降低,则T1>T2

5.(2020吉林省实验中学高二上期中,)溶液中的反应:X+Y 2Z分别在①、②、③三种不同实验条件下进行,它们的起始浓度c(X)=c(Y)=0.100 mol/L,c(Z)=0,反应物X的浓度随时间变化的关系如图所示。②、③与①比较只有一个实验条件不同,下列说法不正确的是(　　)

A.反应在0~5.0 min之间实验③的反应速率最快

B.实验②的反应最先达到平衡

C.与①相比,②可能是增大了压强

D.该反应的正反应是吸热反应

6.(2020广东深圳实验中学高二上期末,)温度为T时在2 L密闭容器中使X(g)与Y(g)发生反应生成Z(g)。反应过程中X、Y、Z的物质的量随时间变化如图1所示;若保持其他条件不变,温度分别为T1和T2时,Y的体积分数与时间的关系如图2所示。则下列说法不正确的是(　　)

图1

图2

图3

A.容器中发生的反应可表示为3X(g)+Y(g) 2Z(g)

B.反应进行的前3 min内,用X表示的反应速率v(X)=0.1 mol·L-1·min-1

C.保持其他条件不变,升高温度,化学平衡常数减小

D.若改变反应条件,使反应过程如图3所示,则改变的条件是加催化剂

7.(2020湖北黄石二中校级模拟,)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中发生反应:C(s)+CO2(g) 2CO(g),平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如图所示,下列说法错误的是(　　)

A.550 ℃时,若充入惰性气体,v正、v逆均减小,平衡向正反应方向移动

B.650 ℃时,CO2的转化率为25.0%

C.T ℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动

D.925 ℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K=23.04p总

8.(2020黑龙江哈尔滨师大附中高二下月考,)工业上利用CO和H2制CH3OH的反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。实验测得在两种不同压强下,CO的平衡转化率[α(CO)=]与温度(T)的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的ΔH>0

B.图中曲线X所对应的压强大于曲线Y所对应的压强

C.T1 ℃时,若c起始(H2)=2c起始(CO)=2 mol/L,平衡常数K>10

D.图中P点所示条件下,延长反应的时间能提高CO转化率

9.(2020山东滨州高二上期末,)已知合成氨反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0,当反应器中按n(N2)∶n(H2)=1∶3投料后,测得在不同温度下,反应达到平衡状态时,混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线a、b、c如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.曲线a对应的反应温度最高

B.图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系为K(M)=K(Q)<K(N)

C.相同压强下,投料相同,达到平衡所需时间关系为c<b<a

D.若N点时c(NH3)=0.2 mol·L-1,起始时c(N2)=0.1 mol·L-1

答案全解全析

1.D　b点时,透光率突然下降,说明c(NO2)突然增大,则操作是压缩注射器,A错误;d点,透光率下降,则c(NO2)增大,平衡逆向移动,v(正)<v(逆),B错误;c点是在a点的基础上压缩注射器,则c(NO2)、c(N2O4)均增大,C错误;由c点到d点,透光率增大的幅度很大,则为拉伸注射器,平衡逆向移动,吸收热量,所以温度T(c)>T(d),D正确。

2.D　由题图可知,随着温度的升高,CO2的平衡浓度逐渐增大,说明平衡正向移动,则正反应为吸热反应,即ΔH>0,A错误;CaCO3(s)为固体,增加其用量,反应速率不变,B错误;K=c(CO2),温度不变,则K不变,所以其他条件不变时,压缩容器的体积,反应达到新平衡时,CO2的平衡浓度不变,C错误;由题图可知,在T2 ℃下,测得CO2的浓度为B点,比平衡时浓度小,则反应还要正向进行,且v(正)>v(逆),D正确。

3.A　根据图像中“先拐先平,数值大”知,T1>T2,升高温度,C的体积分数降低,说明平衡向逆反应方向移动,正反应是放热反应,则逆反应为吸热反应,A正确;由图b可以看出,在同一温度下,增大压强,C的体积分数增大,说明增大压强平衡向正反应方向移动,则m+n>p,B错误;该反应若为吸热反应,由于反应过程中反应物浓度减小,且温度降低,则反应速率在开始时应该逐渐减小,而图c中开始时反应速率直接增大,说明该反应为放热反应,C错误;图d中曲线a可能使用了催化剂,催化剂不影响平衡,D错误。

反思升华　分析解答化学反应速率和化学平衡图像题的方法技巧可概括为“9字步骤”:看图像,想规律,作判断;“8字技巧”:定一议二,先拐先平。

4.B　随着温度的升高,混合气体的颜色变深,化学平衡向正反应方向移动,则正反应为吸热反应,即ΔH>0,A错误;0~60 s内,v(N2O4)==0.001 mol·L-1·s-1,B正确;K==0.36,C错误;T1 ℃时平衡后将温度变为T2 ℃,测得c(N2O4)降低,说明平衡正向移动,又正反应的ΔH>0,可知T1<T2,D错误。

5.C　相同时间内浓度变化量越大,化学反应速率越快,A正确;根据题图知,最先达到平衡状态的是②,B正确;该反应是在溶液中进行的,压强不影响反应速率,所以②改变的条件不是增大压强,C错误;反应达到平衡的时间:①>③,则化学反应速率:①<③,与①相比,③改变的条件应该是升高温度,升高温度平衡时反应物浓度减小,说明平衡正向移动,则正反应为吸热反应,D正确。

6.C　从题图1可以看出,X、Y为反应物,Z为生成物,0~3 min三者物质的量的变化量分别为0.6 mol、0.2 mol、0.4 mol,且反应在3 min前达平衡,则化学方程式为3X(g)+Y(g) 2Z(g),A正确;反应进行的前3 min内,用X表示的反应速率v(X)==0.1 mol·L-1·min-1,B正确;T2时先达平衡,则T2>T1,保持其他条件不变,升高温度,Y的体积分数减小,说明平衡正向移动,化学平衡常数增大,C错误;若改变反应条件,使反应过程如题图3所示,则达平衡的时间缩短,但平衡时各物质的物质的量未改变,所以改变的条件是加催化剂,D正确。

7.C　550 ℃时,若充入惰性气体,容器内的压强不变,容器的容积增大,相当于减小压强,v正、v逆均减小,平衡向正反应方向移动,A正确;由题图知650 ℃时,CO的体积分数为40.0%,CO2的体积分数为60.0%,此时n(CO2)∶n(CO)=60.0%∶40.0%=3∶2,设开始时CO2的物质的量为1 mol,650 ℃时转化的CO2物质的量为x mol,则:

C(s)+CO2(g) 2CO(g)

起始物质的量(mol) 1　　　　　0

转化物质的量(mol) x      2x

平衡物质的量(mol) 1-x      2x

(1-x)∶2x=3∶2,解得x=0.25,此时CO2的转化率为×100%=25%,B正确;T ℃时的平衡体系中,CO与CO2的体积分数相等,若充入等体积的CO2和CO仍为平衡状态,平衡不移动,C错误;925 ℃时CO的体积分数为96.0%,CO2的体积分数为4.0%,CO的分压为0.96p总,CO2的分压为0.04p总,K===23.04p总,D正确。

8.C　根据题图分析,当压强一定时,升高温度,CO平衡转化率减小,说明升高温度平衡逆向移动,正反应为放热反应,A错误;该反应是反应后气体体积减小的反应,增大压强平衡正向移动,CO转化率增大,相同温度下曲线Y所对应的压强条件下CO转化率较大,说明图中曲线X所对应的压强小于曲线Y所对应的压强,B错误;T1 ℃时,若c起始(H2)=2c起始(CO)=2 mol/L,达到平衡状态CO的转化率为0.8,根据“三段式”法计算:

　　　　　　　    CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

起始浓度(mol/L)   1　　　2　　　　　0

转化浓度(mol/L)   0.8　  1.6　　　　0.8

平衡浓度(mol/L)   0.2　  0.4　　　　0.8

K==25>10,C正确;P点已经达到平衡状态,延长反应的时间,平衡不移动,故CO的转化率不会提高,D错误。

9.C　正反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,氨气的物质的量分数减小,相同压强下,投料相同,曲线a对应的NH3的物质的量分数最大,所以曲线a对应的温度最低,A错误;对于同一化学反应,K只受温度影响,温度不变K不变,所以K(M)=K(Q),正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,由题图可知曲线c对应的温度高于曲线b对应的温度,所以Q点的温度低于N,K(Q)>K(N),B错误;相同压强下,投料相同,温度越高反应速率越快,反应达到平衡所需时间越短,曲线c、b、a所对应的温度依次降低,所以反应达到平衡所需时间关系为c<b<a,C正确;N点时,氨气的物质的量分数为20%,设N2转化率是b,N2的起始浓度为x mol·L-1,

　　　　　　　　　　N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

起始浓度(mol·L-1)　　x　　3x　　　　0

转化浓度(mol·L-1)　　xb　 3xb　　　 2xb

平衡浓度(mol·L-1)　x-xb　 3x-3xb　　 2xb

根据题意有,所以x=0.3,D错误。