高中第三单元 化学平衡的移动精练

2.3.3  化学平衡中的图像问题

A组

1．制取水煤气的反应为C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH＞0；在一定条件下达化学平衡后，在时间为t时突然改变条件，反应速率的变化如图所示，在t时所改变的条件是(　　)

A．加压      B．升温

C．增大水蒸气浓度    D．增大碳的物质的量

答案：B

解析：从图像来看，在时间t时，突然改变条件时，正、逆反应速率均增加，有可能是升高温度，也可能是增大压强，从时间t后看，v′正大于v′逆，说明平衡向正反应方向移动。只有升高温度才使平衡向正向移动，故为升高温度。

2．向一体积不变的密闭容器中充入H2和I2，发生反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH<0，当达到平衡后，t1时刻改变反应的某一条件(混合气体总物质的量不变)，造成容器内压强增大，则下列说法正确的是(　　)

A．容器内气体的颜色变深，混合气体的密度增大

B．平衡不发生移动

C．I2(g)转化率增大，HI平衡浓度变小

D．改变条件前后，速率图像如图所示

答案：D

解析：该反应是一个放热且反应前后气体物质的量不变的反应，但要使容器内压强增大，则只能是通过升高温度完成，所以t1时刻升高温度后，平衡一定发生移动，而且是逆向移动，逆向移动的结果会使I2(g)转化率变小。但由于混合气体总物质的量不变且容器的容积不变，所以气体的密度不发生改变。

3．对于达到平衡的可逆反应：X＋YW＋Z，其他条件不变时，增大压强，正、逆反应速率变化的情况如图所示。

下列对X、Y、W、Z四种物质状态的描述正确的是(　　)

A．W、Z均为气体，X、Y中只有一种为气体

B．X、Y均为气体，W、Z中只有一种为气体

C．X、Y或W、Z中均只有一种为气体

D．X、Y均为气体，W、Z均为液体或固体

答案：B

解析：由图像可知，增大压强，正、逆反应速率都加快，但正反应速率增大的程度大于逆反应速率增大的程度，可见化学平衡向正反应方向移动，即正反应是一个体积缩小的反应。A项，若W、Z均为气体，X、Y中只有一种为气体，不符合图像；B项，X、Y均为气体，W、Z中只有一种是气体，符合图像；C项，X、Y或W、Z中均只有一种为气体，则加压平衡不移动，不符合图像；D项，若生成物均为液体或固体，则加压时逆反应速率不发生变化，不符合图像。

4．T ℃时，A、B、C三种气体在反应过程中浓度变化如图(Ⅰ)所示；若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2时，B的体积分数与时间的关系如图(Ⅱ)所示，则下列结论正确的是(　　)

A．在(t1＋10) min时，保持其他条件不变，增大压强，平衡向逆反应方向移动

B．其他条件不变，升高温度时，正、逆反应速率增大，且A的转化率增大

C．T ℃时，在相同容器中，若由0.4 mol·L－1A、0.4 mol·L－1B、0.2 mol·L－1C反应，达到平衡后，C的浓度也为0.4 mol·L－1

D．(t1＋10) min时，保持压强不变，通入稀有气体，平衡不移动

答案：C

解析：(t1＋10)min时，反应已达到平衡，若增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，根据A、B、C的浓度变化，写出反应方程式为A＋3B2C，该反应逆向为气体体积增大方向，A错误；升温，v正、v逆均增大，平衡向吸热方向移动，根据图像(Ⅱ)得T1>T2，且温度越高，B%越大，则该反应正向为放热反应，则升温后平衡逆向移动，A转化率减小，B错误；假设C正确，则达到平衡时C为0.4 mol·L－1，同时A为0.3 mol·L－1，B为0.1 mol·L－1，各种物质的平衡浓度与图像(Ⅰ)完全相同，则假设正确；平衡后，保持压强不变，通入稀有气体，平衡向气体体积增大的方向移动，D错误。

5．在密闭容器中进行下列反应：M(g)＋N(g)R(g)＋2L，此反应符合右边图像。下列叙述正确的是(　　)

A．正反应吸热，L是气体

B．正反应吸热，L是固体

C．正反应放热，L是气体

D．正反应放热，L是液体

答案：C

解析：由“先拐先平”可推知，T1>T2，p1<p2，结合图像，升高温度R的含量减小，正反应为放热反应；增大压强，R的含量减小，平衡向逆反应方向移动，故反应物中气态物质计量数之和小于生成物中气态物质计量数之和，故L为气体。

6．在体积恒定的密闭容器中发生反应N2O4(g)2NO2(g)　ΔH>0，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．A、C两点的反应速率：A>C

B．A、C两点气体的颜色：A浅，C深

C．由状态B到状态A，可以用加热的方法

D．A、C两点气体的平均相对分子质量：A>C

答案：C

解析：选项A，在其他条件不变时，压强越大反应速率越大，达到化学平衡的时间越短，因p2>p1，故C点的反应速率大于A点的反应速率；选项B，增大压强平衡向逆反应方向移动，NO2浓度变小，颜色变浅，故C点的颜色比A点的浅；选项C，状态B到状态A时，NO2的体积分数增大，平衡向正反应方向移动，生成NO2的反应为吸热反应，故加热升温即可；选项D，A点气体总的物质的量大于C点气体总的物质的量，而气体体积和质量不变，根据气体的平均相对分子质量＝，A点气体的平均相对分子质量小于C点的。

7．有一化学平衡mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如图表示的是A的转化率与压强、温度的关系。下列叙述正确的是(　　)

A．正反应是放热反应；m＋n>p＋q

B．正反应是吸热反应；m＋n<p＋q

C．正反应是放热反应；m＋n<p＋q

D．正反应是吸热反应；m＋n>p＋q

答案：D

解析：图像中有三个量，应定一个量来分别讨论另外两个量之间的关系。定压强，讨论T与A的转化率的关系：同一压强下温度越高，A的转化率越高，说明正反应是吸热反应；定温度，讨论压强与A的转化率的关系：同一温度下，压强越大，A的转化率越高，说明正反应是体积缩小的反应，即m＋n>p＋q。

8．可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)　ΔH，同时符合下列两图中各曲线的是(　　)

A．a＋b>c＋d　T1>T2　ΔH>0

B．a＋b>c＋d　T1<T2　ΔH<0

C．a＋b<c＋d　T1>T2　ΔH>0

D．a＋b<c＋d　T1<T2　ΔH<0

答案：B

解析：图1中T2先达平衡，则T2>T1，T2→T1时，生成物浓度增大，说明温度降低平衡向正反应方向移动，则正反应为放热反应，ΔH<0；图2中达平衡(v正＝v逆)后增大压强，v正>v逆，说明平衡向正反应方向移动，则该反应的正反应为气体分子数减小的反应，a＋b>c＋d，B对。

9．T ℃时，在2 L刚性密闭容器中使X(g)与Y(g)发生反应生成Z(g)。反应过程中X、Y、Z的浓度变化如图1所示；若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2时，Y的体积百分含量与时间的关系如图2所示。则下列结论错误的是(　　)

A．容器中发生的反应可表示为3X(g)＋Y(g)2Z(g)

B．保持其他条件不变，升高温度，X的转化率增大

C．反应进行的前4 min内，用X表示的反应速率v(X)＝0.075 mol·L－1·min－1

D．若改变反应条件，使反应进程如图3所示，则改变的条件是使用催化剂

答案：C

解析：本题通过图像来考查化学平衡原理。解答时要对3个图像进行分析，找出与化学反应速率和化学平衡原理之间的联系，一一分析选项得出正确结果。选项A，根据图1可知，反应物为X、Y，生成物为Z，当消耗0.6 mol X、0.2 mol Y时生成0.4 mol Z，故有0.6X(g)＋0.2Y(g)0.4Z(g)，即3X(g)＋Y(g)2Z(g)；选项B，根据图2，T2>T1，温度升高时，V(Y)%降低，说明升温平衡向正反应方向移动，X的转化率增大；选项C，v(X)＝＝0.1 mol·L－1·min－1；选项D，根据图3，达平衡需要的时间比图1所示的时间短，且达平衡时X、Y、Z的浓度没有变化，说明改变的条件是使用催化剂。

10．对于可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，下列研究目的和图示相符的是(　　)

答案：C

解析：A项，“先拐先平，数值大”可知p1>p2，增大压强平衡正向移动，NH3的体积分数增加，A错；B项，ΔH<0，说明正向反应是放热反应，升温平衡逆向移动，N2的转化率降低，B错；C项，平衡体系中增加N2，则反应物浓度增加，正反应速率增加，逆反应速率瞬间不变，然后前者减小，后者增大，C正确；D项，使用催化剂反应速率加快，达到平衡所需时间减小，D错。

11．二甲醚是一种重要的清洁燃料，可以通过CH3OH分子间脱水制得：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－23.5 kJ·mol－1。在T1  ℃，恒容密闭容器中建立上述平衡，体系中各组分浓度随时间变化如图所示。

(1)该条件下反应平衡常数表达式K＝______________。在T1 ℃时，反应的平衡常数为________。

(2)相同条件下，若改变起始浓度，某时刻各组分浓度依次为c(CH3OH)＝0.4 mol·L－1、c(H2O)＝0.6 mol·L－1、c(CH3OCH3)＝1.2 mol·L－1，此时正、逆反应速率的大小：v正________v逆(填“>”、“<”或“＝”)。

答案：(1)　5　(2)>

解析： (1)由图像知，反应在t1时达到平衡，平衡时各物质的浓度分别为c(CH3OCH3)＝1.0 mol·L－1，c(H2O)＝0.8 mol·L－1，c(CH3OH)＝0.4 mol·L－1；根据反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)可知，其平衡常数的表达式为K＝，在该温度下，K＝＝5。(2)根据题目所提供的数据可知，＝4.5<K，所以反应正向进行，则v正>v逆。

12．在一容积为2 L的密闭容器内加入0.2 mol的N2和0.6 mol 的H2，在一定条件下发生如下反应：

N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0。反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如图所示：

(1)根据图示，计算从反应开始到平衡时，平均反应速率v(NH3)为_________________。

(2)反应达到平衡后，第5分钟末，保持其它条件不变，若改变反应温度，则NH3的物质的量浓度不可能为___________。

a．0.20 mol·L－1      b．0.12 mol·L－1         c．0.10 mol·L－1      d．0.08 mol·L－1

(3)反应达到平衡后，第5分钟末，保持其它条件不变，若只把容器的体积缩小一半，平衡_______移动(填“正向”、“逆向”或“不”)，化学平衡常数________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(4)在第5分钟末将容器的体积缩小一半后，若在第8分钟末达到新的平衡(此时NH3的浓度约为0.25 mol·L-1)。请在图中画出第5分钟末到达新平衡时NH3浓度的变化曲线。

答案：(1)0.025 mol·L－1·min－1　(2)ac  (3)正向　不变

(4)

解析：(1)由图象知：v(NH3)＝＝＝0.025 mol·L－1·min－1。

(2)合成氨的反应为可逆反应，不可能进行到底，根据反应方程式和题给数据，NH3浓度的最大值为：＝0.2 mol·L－1，在改变温度后，平衡要移动，达新的平衡后NH3的浓度肯定不是0.1 mol·L－1。

(3)缩小体积，相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，由于温度未变，平衡常数不变。

(4)在5分钟末将容积减小一半，c(NH3)瞬间增大为原来的二倍，在8分钟末建立新平衡，图像见答案。

B组

13．向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)达到平衡，在此过程中正反应速率随时间变化的曲线如图所示。由图得出的结论正确的是(　　)

A．反应在c点达到平衡状态

B．反应物浓度：a点小于b点

C．反应物的总能量低于生成物的总能量

D．若Δt1＝Δt2，则SO2的转化量：a～b段小于b～c段

答案：D

解析：这是一个反应前后气体分子数不变的可逆反应，由于容器恒容，因此压强不影响反应速率，所以在本题中只考虑温度和浓度的影响。由图可以看出随着反应的进行正反应速率逐渐增大，而后逐渐减小，但只要开始反应，反应物浓度就要降低，正反应速率应该降低，而此时正反应速率却是升高的，这说明此时温度的影响是主要的。由于容器是绝热的，因此该反应只能是放热反应，从而导致容器内温度升高，正反应速率加快，当到达c点后正反应速率逐渐降低，说明此时反应物浓度的影响是主要的，因为反应物浓度越来越小，但反应不一定达到平衡状态，所以选项A、B、C均不正确；正反应速率越快，相同时间段内消耗的二氧化硫就越多，因此选项D正确。

14．某合成气的主要成分是一氧化碳和氢气，可用于合成甲醚等清洁燃料。由天然气获得该合成气过程中可能发生的反应有

①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)  ΔH1＝206.1 kJ·mol－1

②CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)  ΔH2＝247.3 kJ·mol－1

③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH3

请回答下列问题：

(1)在一密闭容器中进行反应①，测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示。

反应进行的前5 min内，v(H2)＝________；10 min时，改变的外界条件可能是_______________。

(2)如图2所示，在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2，使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生反应②，并维持反应过程中温度不变。已知甲容器中CH4的转化率随时间的变化如图3所示，请在图3中画出乙容器中CH4的转化率随时间变化的图像。

答案：(1)0.3 mol·L－1·min－1　升高温度(或充入水蒸气)

(2)

解析：(1)应根据图像先计算CH4的反应速率，再计算H2的生成速率。10 min时，改变的条件不可能是增大容器体积(否则改变条件的瞬间CH4浓度应突然减小)，改变的条件可能是升高温度(或充入水蒸气)。

(2)甲容器反应开始后压强增大，乙容器压强不变、体积增大，可看成是由甲减压得到乙，故乙容器的反应速率慢、CH4的转化率大。

15．亚硝酸氯(ClNO)可由NO与Cl2在通常条件下反应得到，化学方程式为2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)　ΔH。在1 L的恒容密闭容器中充入2 mol NO(g)和1 mol Cl2(g)。在不同温度下测得c(ClNO)与时间的关系如图A：

(1)该反应的ΔH______(填“＞”“＜”或“＝”)0。

(2)反应开始到10 min时NO的平均反应速率v(NO)＝________mol·L－1·min－1。

(3)T2时该反应的平衡常数K＝________。

(4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入NO(g)和Cl2(g)，平衡时ClNO的体积分数随的变化图像如图B，则A、B、C三状态中，NO的转化率最大的是_____点，当＝1.5时，达到平衡状态时ClNO的体积分数可能是D、E、F三点中的_____点。

答案：(1)＜　(2)0.1　(3)2　(4)A　D

解析：(1)根据图像可知，T2＞T1，降低温度c(ClNO)增大，平衡向正反应方向移动，说明正反应是放热反应，ΔH＜0。

(2)反应开始到10 min时，c(ClNO)＝1 mol·L－1，v(ClNO)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，则NO的平均反应速率v(NO)＝v(ClNO)＝0.1 mol·L－1·min－1。

(3)　　　　　　2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)

起始/mol·L－1    2       1        0

改变/mol·L－1    1       0.5      1

平衡/mol·L－1    1       0.5      1

T2时该反应的平衡常数K＝＝＝2。

(4)的比值越小，NO的转化率越大，因此NO的转化率最大的是A点；当＝1.5时，较C点NO的物质的量较大，平衡右移，产物的含量增大，达到平衡状态时ClNO的体积分数可能是D。