微专题强化训练5化学反应速率与平衡的图像分析含解析新人教版必修第二册

微专题强化训练5　化学反应速率与平衡的图像分析

1．如图是可逆反应：X2＋3Y22Z2在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线，下列叙述正确的是(　　)

A．t2～t3时，各物质的浓度不再发生变化

B．t2时，反应未达到限度

C．t2～t3时，反应已停止进行

D．t1时，反应只向正反应方向进行

A　[t2～t3时正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，各物质的浓度不再发生变化，A正确；t2时正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，即反应达到限度，B错误；t2～t3时正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，但反应速率不为0，反应没有停止，C错误；t1时正反应速率大于逆反应速率，反应向正反应方向进行的同时也向逆反应方向进行，只是向正反应方向进行的程度大，D错误。]

2．某温度下，在2 L恒容密闭容器中投入一定量的A、B发生反应：3A(g)＋bB(g)cC(g)，12 s时生成C的物质的量为0.8 mol(过程如图)。下列说法中正确的是(　　)

A.2 s时，用A表示的反应速率为0.15 mol·L－1·s－1

B．图中交点时A的消耗速率等于A的生成速率

C．b∶c＝1∶4

D．12 s时容器内的压强为起始时的

D　[从反应开始到2 s内，用A表示的平均反应速率v(A)＝＝0.15 mol·L－1·s－1，不能计算2 s时的瞬时反应速率，A错误；图中交点时反应未达到平衡状态，还在向正反应方向进行，正反应速率大于逆反应速率，故A的消耗速率大于A的生成速率，B错误；根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，12 s时B减少了0.2 mol·L－1，C增大了0.4 mol·L－1，故b∶c＝1∶2，C错误；恒温恒容时，气体的压强之比等于气体的物质的量之比，起始时容器内A的物质的量为0.8 mol·L－1×2 L＝1.6 mol，B的物质的量为0.5 mol·L－1×2 L＝1.0 mol，12 s时，容器内A的物质的量为0.2 mol·L－1×2 L＝0.4 mol，B的物质的量为0.3 mol·L－1×2 L＝0.6 mol，C的物质的量为0.8 mol，则起始时与12 s时的压强之比为13∶9，即12 s时容器内压强是起始时的，D正确。]

3．在某容积为2 L的密闭容器中，A、B、C、D四种气体物质发生可逆反应，其物质的量n(mol)随时间t(min)的变化曲线如图所示：

下列说法正确的是(　　)

A．前2 min内，v(A)＝0.2 mol·L－1·min－1

B．在2 min时，图像发生改变的原因只可能是增加压强

C．其他条件不变，4 min时体系的压强不再发生变化

D．在4 min时，升高温度，正、逆两方向速率不能同时增大

C　[从前2 min看，A、B、C、D改变的物质的量分别为0.4 mol、0.5 mol、0.6 mol、0.4 mol，且A、B的物质的量减少，应为反应物；C、D的物质的量增加，应为生成物。故反应方程式为4A(g)＋5B(g)6C(g)＋4D(g)。选项A，前2 min内，v(A)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，错误；选项B，从图像看，2～3 min时的图像斜率变大，说明化学反应速率变快，增大压强、升高温度、加入催化剂等均可能，错误；选项C，4 min时反应达到平衡状态，体系压强不再改变，正确；选项D，升高温度，v正、v逆同时增大，错误。]

4．在一定的条件下，向2 L密闭容器中进行一定量MgSO4和CO的反应：MgSO4(s)＋CO(g)MgO(s)＋CO2(g)＋SO2(g)。反应时间与残留固体的质量关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．升高温度时，正反应速度增大，逆反应速率减小

B．随着反应的进行，混合气体的平均相对分子质量增大

C．增加硫酸镁的质量时，正反应速率将增大

D．在0～10 min内，v(CO)＝0.01 mol·L－1·min－1

B　[A项，升温，v正、v逆均增大，错误；C项，增加固体的量，v不变，错误；D项，

MgSO4(s)＋CO(g)MgO(s)＋CO2(g)＋SO2(g)　Δm

120 g　　　1 mol　　　40g　　　　　　　　　80 g

           n(CO)                          8 g

n(CO)＝0.1 mol，v(CO)＝

＝0.005 mol·L－1·min－1，错误。]

5．某温度下，在2 L恒容密闭容器中3种物质间进行反应，X、Y、Z的物质的量随时间的变化曲线如图所示，反应在t1 min时达到平衡。

(1)请写出该反应的化学方程式：____________________________________

________________________________________________________________

_______________________________________________________________。

(2)若上述反应中X、Y、Z分别为NH3、H2、N2，且已知1 mol 氨气分解成氮气和氢气要吸收46 kJ的热量，则至t1 min时，该反应吸收的热量为________；在0～t1 min时间内，用H2表示该反应的平均速率v(H2)为________。

(3)下列叙述能判断该反应达到平衡状态的是________(填字母)。

A．容器内各气体组分的质量分数不再发生改变

B．正反应速率与逆反应速率相等

C．容器内气体的密度不再发生改变

D．混合气体的平均相对分子质量不再发生改变

[解析]　(1)由图像可以看出，X的物质的量逐渐减小，则X为反应物，Y、Z的物质的量逐渐增多，则Y、Z为生成物，当反应到达t1 min时，Δn(X)＝0.8 mol、Δn(Y)＝1.2 mol、Δn(Z)＝0.4 mol，化学反应中，各物质的物质的量的变化值与化学计量数成正比，则Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)＝2∶3∶1，所以反应的化学方程式为2X(g)3Y(g)＋Z(g)；(2)由于1 mol氨气分解成氮气和氢气要吸收46 kJ的热量，而反应中Δn(X)＝0.8 mol，热效应为0.8 mol×46 kJ·mol－1＝36.8 kJ；在0～t1 min时间内生成的氢气是1.2 mol，浓度是0.6 mol·L－1，则用H2表示该反应的平均速率v(H2)为 mol·L－1·min－1。

(3)容器内各气体组分的质量分数不再发生改变说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，A项正确；正反应速率与逆反应速率相等，反应达到平衡状态，B项正确；由于反应在体积不变的密闭容器中进行，反应过程中气体的体积不变，质量不变，则混合气体的密度不变，不能判断是否达到平衡状态，C项错误；混合气体的平均相对分子质量是混合气体的质量和混合气体的总的物质的量的比值，质量不变，但物质的量是变化的，所以混合气体的平均相对分子质量不再发生改变时，反应达到平衡状态，D项正确。

[答案]　(1)2X(g)3Y(g)＋Z(g)　(2)36.8 kJ

 mol·L－1·min－1　(3)ABD

6．反应aA＋bBcC在体积为2 L的容器中进行反应。在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质的量随时间变化的曲线如图所示：

请回答下列问题：

(1)反应的化学方程式为_________________________________________。

(2)A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小排列顺序为_______________，可能原因是_________________。

(3)第Ⅰ阶段C的平均速率vⅠ(C)_______________。

(4)第Ⅱ阶段，B的转化率为________。

[解析]　(1)反应达到平衡时，Δn(A)＝2.0 mol－1.0 mol＝1.0 mol，Δn(B)＝6.0 mol－3.0 mol＝3.0 mol，Δn(C)＝2.0 mol－0 mol＝2.0 mol，则Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)＝1.0 mol∶3.0 mol∶2.0 mol＝1∶3∶2，即该反应的化学方程式为A＋3B2C。

(2)vⅠ(A)＝＝0.025 mol·L－1·min－1，

vⅡ(A)＝＝0.012 7 mol·L－1·min－1，

vⅢ(A)＝＝0.006 mol·L－1·min－1。

故：vⅠ(A)＞vⅡ(A)＞vⅢ(A)

(3)vⅠ(C)＝＝0.05 mol·L－1·min－1

(4)α(B)＝×100%＝38%。

[答案]　(1)A＋3B2C

(2)vⅠ(A)＞vⅡ(A)＞vⅢ(A)，随着反应的进行，反应物浓度逐渐变小

(3)0.05 mol·L－1·min－1

(4)38%

7．在一定温度下，4 L密闭容器内某一反应中气体M、气体N的物质的量随时间变化的曲线如图：

(1)比较t2时刻，正、逆反应速度大小v正________v逆。(填“＞”“＝”或“＜”)，理由是_____________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________。

(2)若t2＝2 min，计算反应开始至t2时刻用M的浓度变化表示的平均反应速率为________________________________________________________________

________________________________________________________________。

(3)t3时刻化学反应达到平衡，反应物的转化率为________。

(4)如果升高温度，则v逆________(填“填大”“减小”或“不变”)。

[解析]　(1)t2时刻，反应物逐渐减小，生成物逐渐增多，反应未达平衡且正向进行，v正＞v逆。

(2)v＝＝＝0.25 mol·L－1·min－1。

(3)t3时刻化学反应达到平衡，剩余2 mol N，则转化6 mol N，转化率为×100%＝75%。

(4)升高温度，反应速率增大。

[答案]　(1)＞　t2时未达平衡，反应向正反应方向进行v正减小，v逆增大

(2)0.25 mol·L－1·min－1　(3)75%

(4)增大