高考化学一轮复习强化训练三速率与平衡的图像题（含解析）

强化训练三　速率与平衡的图像题

一、选择题

1．某恒容密闭容器中进行的反应：SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)　ΔH＝a kJ/mol；某科研小组通过实验测出SO2的转化率(SO2、NO起始量一定)随条件P的变化情况如下图所示，下列说法中正确的是(　　)

A．10～15 min内反应速率小于15～20 min的反应速率，P为升高温度

B．10～20 min内反应速率小于20～40 min的反应速率，P为减小SO3的浓度

C．10～15 min内反应速率大于40～50 min的反应速率，P为减小压强

D．该反应中，随着反应物浓度的减小，反应速率一直减小

答案　A

解析　在相同时间内，转化率变化值越大，表明反应中消耗的反应物越多，反应速率越大。由表中数据知。10～15 min、15～20 min内，反应物转化率变化值分别为3.7%、4.5%，故后一个时段内反应速率较快，随着反应的进行，反应物浓度减小，又因容器容积不变，故改变的条件只能是升温，A正确，C、D错误；10～20 min、20～40 min两个时间段内，转化率分别改变了8.2%、10.3%(注：时间间隔不同)，故单位时间内10～20 min内消耗的反应物比20～40 min内消耗的多，反应速率快，B错误。

2．某恒温密闭容器中发生可逆反应Z(？)＋W(？) X(g)＋Y(？)　ΔH，在t1时刻反应达到平衡，在t2时刻缩小容器体积，t3时刻再次达到平衡状态后未再改变条件。下列有关说法中不正确的有(　　)

A．Z和W在该条件下一定不是气态

B．t1～t2时间段与t3时刻后，两时间段反应体系中气体的平均摩尔质量不可能相等

C．若在该温度下此反应的平衡常数表达式为K＝c(X)，则t1～t2时间段与t3时刻后X的浓度相等

D．若该反应只在高于某温度T0时能自发进行，则该反应的平衡常数K随温度升高而增大

答案　B

解析　t2时刻缩小容器体积，v正不变，则Z和W一定不是气态，A正确；Y不论是不是气态，体系中气体的平均摩尔质量都不变，B错误；根据K＝c(X)，则体系中只有X为气态，由于温度不变，K值不变，则c(X)不变，C正确；由于该反应的ΔS>0，根据该反应只在温度高于T0时能自发进行，则ΔH>0(若ΔH<0，则反应在任何温度下都能自发进行)，因此温度升高，平衡向正反应方向移动，平衡常数K增大，D正确。

3．一定温度下，密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH<0。测得v正(SO2)随反应时间(t)的变化如图所示。下列有关说法正确的是(　　)

A．t2时改变的条件是只加入一定量的SO2

B．在t1时平衡常数K1大于t3时平衡常数K2

C．t1时平衡混合气的1大于t3时平衡混合气的2

D．t1时平衡混合气中SO3的体积分数等于t3时平衡混合气中SO3的体积分数

答案　D

解析　A项，t2时SO2的正反应速率瞬间变大，然后逐渐降低，最终和原平衡相同，说明平衡只是暂时被破坏，并没有发生移动，若只加入二氧化硫，达到新平衡时，二氧化硫的正反应速率一定变大，错误；B项，平衡常数只与温度有关系，温度不变，故t1时平衡常数K1等于t3时平衡常数K2，错误；C项，到达新平衡时平衡并没有发生移动，故t1时平衡混合气的1等于t3时平衡混合气的2，错误；D项，正确。

4．臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为2NO2(g)＋O3(g) N2O5(g)＋O2(g)，若反应在恒容密闭容器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断正确的是(　　)

答案　A

解析　由图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，说明此反应是放热反应，所以升高温度，平衡将逆向移动，平衡常数减小，A正确；v(NO2)应等于0.2 mol·L－1·s－1，B错误；加入催化剂，平衡不发生移动，C错误；达平衡时，增大c(O2)，平衡逆向移动，NO2的转化率会减小，D错误。

5．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深，C浅

C．A、B两点气体的平均相对分子质量：A>B

D．B、C两点化学平衡常数：B<C

答案　D

解析　升高温度平衡正向移动，二氧化氮的体积分数增加，因此T1<T2。平衡常数仅是温度的函数，正向进行的程度越大平衡常数越大，因此B、C两点化学平衡常数：B<C；相同温度下压强大反应速率快，A、C两点的反应速率：C>A；相同温度下增大压强最终达到新的平衡，平衡体系中各种气体的浓度均增大，因此A、C两点气体的颜色：A浅，C深；平衡体系中气体的总质量不变，气体的总物质的量越小相对分子质量越大，A点对应的气体的总物质的量大于B点，因此A、B两点气体的平均相对分子质量：A <B。

6．在一定的条件下，甲醇发生脱氢反应生成甲醛：CH3OH(g) HCHO(g)＋H2(g)，甲醇的平衡转化率随温度的变化曲线如图所示。下列有关说法正确的是(　　)

A．甲醇脱氢反应的焓变ΔH<0

B．600 K时，Y点甲醇的v正<v逆

C．从Y点到Z点可通过增大压强

D．在T1 K时，该反应的平衡常数为8.1

答案　B

解析　分析图像可知，甲醇的转化率随温度的升高而增大，说明该脱氢反应是吸热反应，ΔH>0，A错误；600 K时，Y点在平衡曲线之上，可通过减小甲醇的转化率达到平衡，即应使平衡逆向移动，故此时甲醇的v正<v逆，B正确；在Y点时增大压强，平衡逆向移动，甲醇的转化率减小，不能到Z点，C错误；在T1 K时，仅仅知道甲醇的转化率是不能计算该反应的平衡常数的，D错误。

7．一定温度下，在四个容积均为2 L的密闭容器中发生下列反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，起始的物质的量如下表所示，甲中反应在10 min时达到平衡，此时SO2的平衡转化率为80%。下列判断中正确的是(　　)

A．前10 min的平均速率：v(SO3)甲＝0.032 mol·L－1· min－1

B．乙容器中SO2的平衡转化率大于80%

C．丙容器中，反应达平衡前：v逆<v正

D．丁容器中，平衡时SO2的浓度小于两倍甲容器中平衡时SO2的浓度

答案　D

解析　甲中SO2的起始量为0.40 mol，SO2的平衡转化率为80%，则平衡时消耗SO2 0.32 mol，生成SO3 0.32 mol，v(SO3)甲＝＝0.016 mol·L－1·min－1，A错误；甲、乙容器中，O2的起始量相同，乙中SO2的起始量比甲中的大，则乙中SO2的平衡转化率比甲中的小，B错误；根据甲中数据求得该反应的平衡常数K＝400，丙容器中，Qc＝≈520.8>K＝400，故反应逆向进行，反应达平衡前：v正<v逆，C错误；丁容器中各物质的起始量是甲中的两倍，当丁容器是甲容器体积的两倍时，达平衡时两容器中SO2的浓度相等，将此两倍容器压缩到与甲同体积，平衡不移动时，SO2的浓度是甲容器中平衡时SO2浓度的两倍，但平衡正向移动，即平衡时丁容器中SO2的浓度小于两倍的甲容器中平衡时SO2的浓度，D正确。

8．在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol/L CO2、0.1 mol/L CH4，在一定条件下发生反应CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4平衡时转化率与温度、压强的关系如图，下列有关说法不正确的是(　　)

A．上述反应的ΔH＜0

B．压强：p4＞p3＞p2＞p1

C．1100 ℃时该反应平衡常数为1.64

D．压强为p4时，在y点：v正＞v逆

答案　A

解析　由图像可知，压强一定时，温度越高，甲烷的平衡转化率越大，故正反应为吸热反应，ΔH ＞0，A错误；该反应为气体分子数增加的反应，压强越大，甲烷的平衡转化率越小，故压强p4>p3>p2>p1，B正确；1100 ℃ 时，甲烷的平衡转化率为80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c(CH4)＝0.02 mol/L，c(CO2)＝0.02 mol/L，c(CO)＝0.16 mol/L，c(H2)＝0.16 mol/L，即平衡常数K＝≈1.64，C正确；压强为p4时，y点未达到平衡状态，此时v正＞v逆，D正确。

二、非选择题

9．向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B，发生反应：xA(g)＋2B(s) yC(g)　ΔH＜0。在一定条件下，容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题：

(1)用A的浓度变化表示该反应0～10 min内的平均反应速率v(A)＝________________。

(2)根据图示可确定x∶y＝________。

(3)0～10 min容器内压强________(填“变大”“不变”或“变小”)。

(4)第16 min引起曲线变化的反应条件可能是__________(填编号)。

①减压　②增大A的浓度　③增大C的量　④升温　⑤降温　⑥加催化剂

(5)若平衡Ⅰ的平衡常数为K1，平衡Ⅱ的平衡常数为K2，则K1________K2(填“＞”“＝”或“＜”)。

答案　(1)0.02 mol/(L·min)　(2)1∶2　(3)变大

(4)④　(5)＞

解析　(1)0～10 min内v(A)＝＝0.02 mol/(L·min)。

(2)根据题图可知，0～10 min内A的物质的量浓度减少量为0.2 mol/L，C的物质的量浓度增加量为0.4 mol/L，x、y之比等于A、C的浓度变化量之比，故x∶y＝0.2∶0.4＝1∶2。

(3)该反应发生后气体分子数增大，而容器容积不变，因此0～10 min容器内压强变大。

(4)12～16 min，反应处于平衡状态，16 min时改变条件后，A、C的浓度瞬时不变，且随后A的浓度逐渐增大，C的浓度逐渐减小，平衡逆向移动，故改变的条件可能是升温。

(5)升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小。由于16 min时升高温度，则K1＞K2。

10．化学反应原理在科研和工农业生产中有广泛应用。

已知NO2与N2O4可以相互转化：2NO2(g) N2O4(g)。

(1)T ℃时，将0.40 mol NO2气体充入容积为2 L的密闭容器中，达到平衡后，测得容器中c(N2O4)＝0.05 mol·L－1，则该反应的平衡常数K＝________。

(2)已知N2O4在较高温度下难以稳定存在，易转化为NO2，若升高温度，则上述反应的平衡常数K将________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(3)向绝热密闭容器中通入一定量的NO2，某时间段内正反应速率随时间的变化如图所示。

下列说法正确的是________(填字母编号)。

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．Δt1＝Δt2时，NO2的转化率：a～b段小于b～c段

答案　(1)5　(2)减小　(3)C

解析　(1)平衡时NO2的浓度为0.10 mol·L－1，则平衡常数K＝＝＝5 L·mol－1。

(2)由题意知，升高温度时平衡逆向移动，该反应为放热反应，故升高温度平衡常数减小。

(3)该反应为放热反应，容器绝热，故开始时随反应进行，容器内温度升高，同时，随反应进行，反应物浓度逐渐减小，在c点之前，反应速率受温度影响较大，反应速率逐渐变大，而在c点之后，反应速率受浓度影响较大，反应速率逐渐变慢。c点时反应不一定达到平衡状态，反应速率：a～b 段小于b～c段，故转化率：a～b段小于b～c段。