届高考化学考前三轮专题冲刺提升训练化学反应速率平衡图象专题训练答案+解析.docx

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届高考化学考前三轮专题冲刺提升训练化学反应速率平衡图象专题训练答案+解析

——化学反应速率平衡图象

【专题训练】

1．在密闭容器中充入一定量的NO2，发生反应2NO2（g）

N2O4（g）　ΔH＝－57kJ·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（　B　）

A．a、c两点的反应速率：

a>c

B．a、b两点NO2的转化率：

a

C．a、c两点气体的颜色：

a深，c浅

D．由a点到b点，可以用加热的方法

[解析]　a、c两点都在等温线上，c的压强大，则a、c两点的反应速率：

a

2.一定条件下，CH4与H2O（g）发生反应：

CH4（g）＋H2O（g）

CO（g）＋3H2（g）。

设起始

＝Z，在恒压下，平衡时CH4的体积分数φ（CH4）与Z和T（温度）的关系如图所示。

下列说法正确的是（　A　）

A．该反应的焓变ΔH>0

B．图中Z的大小为a>3>b

C．图中X点对应的平衡混合物中

＝3

D．温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后φ（CH4）减小

[解析]　该题考查化学平衡图象，意在考查考生的观察能力和分析化学图象的能力。

由题中图象看出，随温度升高，甲烷的平衡体积分数减小，说明温度升高，平衡正向移动，则该反应为吸热反应，ΔH>0，A项正确；Z越大，甲烷的平衡体积分数越小，故b>3>a，B项错误；起始时

＝3，反应一旦开始，则消耗等物质的量的H2O和CH4，即

分子、分母同时减小相同的数值，故图中X点对应的平衡混合物中

的值一定不等于3，C项错误；温度不变，加压时平衡逆向移动，图中X点对应的平衡混合物中甲烷的体积分数增大，D项错误。

3.一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：

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下图所示：

已知：

气体分压（p分）＝气体总压（p总）×体积分数。

下列说法正确的是（　B　）

A．550℃时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动

B．650℃时，反应达平衡后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Kp＝24.0p总

[解析]　可变的恒压密闭容器中反应，550℃时充入惰性气体相当于减压。

A．平衡向正反应方向移动，A错误；B．利用三段式，可得CO2的转化率为25.0%，B正确；C．由图可知T℃时，平衡体系中CO2和CO体积分数相等，则在恒压密闭容器中再充入等体积的CO2和CO，平衡不移动，C错误；D．平衡后p（CO）＝

p总，p（CO2）＝

p总，Kp＝

＝

＝23.0P，D错误，选B。

4.氮的固体的相关研究在不断的发展。

（1）如表列举了不同温度下大气固氮的部分平衡常数K值。

反应

大气固氮N2（g）＋O2（g）

2NO（g）

温度/℃

27

2260

K

3.84×10－31

1

①分析数据可知：

大气固氮反应属于_吸热__（填“吸热”或“放热”）反应。

②2260℃时，向2L密闭容器中充入0.3molN2和0.3molO2,20s时反应达到平衡。

则此得到NO_0.2__mol，用N2表示的平均反应速率为_0.002_5_mol·L－1·s－1__。

（2）已知工业固氮反应：

N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH<0，在其他条件相同时，分别测此反应中N2的平衡转化率随压强和温度（T）变化的曲线如图A，B所示，其中正确的是_B__（填“A”或“B”），T1_>__T2（填“>”或“<”）。

5.氨是一种重要的化工产品，是氮肥工业、有机合成工业以及制造硝酸、铵盐和纯碱等的原料。

（1）某化学研究性学习小组模拟工业合成氨的反应。

在容积固定为2L的密闭容器内充入1molN2和3molH2，加入合适催化剂（体积可以忽略不计）后在一定温度、压强下开始反应，并用压力计监测容器内压强的变化如下：

反应时间/min

0

5

10

15

20

25

30

压强/MPa

16.80

14.78

13.86

13.27

12.85

12.60

12.60

则从反应开始到25min时，以N2表示的平均反应速率＝_0.01_mol·L－1·min－1____；该温度下平衡常数K＝_2.37__。

（2）利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，主要反应如下：

①CO（g）＋2H2（g）

CH3OH（g）　ΔH＝－99kJ·mol－1

②CO2（g）＋3H2（g）

CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH＝－58kJ·mol－1

③CO2（g）＋H2（g）

CO（g）＋H2O（g）　ΔH

图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线是_a__；反应③的ΔH＝_＋41__kJ·mol－1。

（3）合成气的组成

＝2.60时体系中的CO平衡转化率α（CO）与温度和压强的关系如图所示。

图中的压强p1、p2、p3由大到小的顺序为_p1>p2>p3__；

α（CO）随温度升高而减小，其原因是_反应①为放热反应，升高温度，平衡左移，α（CO）减小；反应③为吸热反应，升高温度，平衡右移，α（CO）也减小__。

[解析]　

（1）同一温度下，容器中气体压强与总的物质的量成正比，设平衡状态时混合气体的物质的量为x,16.80∶12.60＝（1＋3）mol∶x，x＝

＝3mol，所以平衡时混合气体的物质的量为3mol，设参加反应的氮气的物质的量为y，则

N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　　　物质的量减少

1mol2mol

y（4－3）mol

1mol∶2mol＝y∶（4－3）mol

解得y＝0.5mol

则从反应开始到25min时，以N2表示的平均反应速率＝

＝0.01mol·L－1·min－1，平衡时，c（N2）＝0.5mol÷2L＝0.25mol·L－1、c（H2）＝（3mol－3×0.5mol）÷2L＝0.75mol·L－1、c（NH3）＝（0.5mol×2）÷2L＝0.5mol·L－1，化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，则化学平衡常数K＝

≈2.37。

（2）由于正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，因此a正确。

已知①CO（g）＋2H2（S）

CH3OH（g）　ΔH＝－99kJ·mol－1

②CO2（g）＋3H2（g）

CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH＝－58kJ·mol－1

则根据盖斯定律可知②－①即得到反应

③CO2（g）＋H2（g）

CO（g）＋H2O（g）的ΔH＝＋41kJ·mol－1。

（3）相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响，故增大压强时，有利于CO的转化率升高，所以图2中的压强由大到小为p1>p2>p3；反应①为放热反应，升高温度时，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应③为吸热反应，平衡向右移动，产生CO的量增大；因此最终结果是随温度升高，使CO的转化率降低。

6.当温度高于500K时，科学家成功利用二氧化碳和氢气合成了乙醇，这在节能减排、降低碳排放方面具有重大意义。

回答下列问题：

（1）该反应的化学方程式为2CO2＋6H2

C2H5OH＋3H2O　；其平衡常数表达式为K＝

　。

（2）在恒容密闭容器中，判断上述反应达到平衡状态的依据是_ab__。

A．体系压强不再改变

b．H2的浓度不再改变

c．气体的密度不随时间改变

d．单位时间内消耗H2和CO2的物质的量之比为3∶1

（3）在一定压强下，测得由CO2制取CH3CH2OH的实验数据中，起始投料比、温度与CO2的转化率的关系如图。

根据图中数据分析：

①降低温度，平衡向_正反应（或右）__方向移动。

②在700K、起始投料比

＝1.5时，H2的转化率为_40%__。

③在500K、起始投料比

＝2时，达到平衡后H2的浓度为amol·L－1，则达到平衡时CH3CH2OH的浓度为_1.5a_mol·L－1__。

[解析]　

（1）由题给信息可得到该反应的化学方程式为2CO2＋6H2

C2H5OH＋3H2O；该反应的平衡常数表达式为K＝

。

（2）该反应为气体体积减小的化学反应，当体系的压强不再改变时，反应达到平衡状态，另外氢气的浓度不再变化，也能说明反应达到平衡状态；由于在500K时，所有物质均为气体，故在恒容状态下气体的密度恒为定值，密度不变不能说明反应达到平衡状态；根据化学方程式可知，任何单位时间内消耗H2和CO2的物质的量之比均为3∶1。

（3）①由图中信息可知，其他条件不变时，升高温度，CO2的转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，即降低温度，平衡将向正反应方向移动。

②700K时，当氢气与二氧化碳的起始投料比

＝1.5时，由图象可知二氧化碳的转化率为20%，由化学方程式2CO2＋6H2

C2H5OH＋3H2O，可计算出氢气的转化率为40%。

③设起始时c（CO2）＝xmol·L－1，则起始时c（H2）＝2xmol·L－1，由图象可知二氧化碳的转化率为60%，有

　2CO2＋6H2

C2H5OH＋3H2O

起始浓度（mol·L－1）x　　2x　　　　0　　　　0

转化浓度（mol·L－1）0.6x　1.8x　　　0.3x　　0.9x

平衡浓度（mol·L－1）0.4x　0.2x　　　0.3x　　0.9x

达到平衡后H2的浓度为amol·L－1，即0.2x＝a，则x＝5a，此时c（C2H5OH）＝0.3xmol·L－1＝1.5amol·L－1。

7.醋酸由于成本较低，在生产中被广泛应用。

（1）近年来化学家研究开发出用乙烯和乙酸为原料、杂多酸作催化剂合成乙酸乙酯的新工艺，不必生产乙醇或乙醛作中间体，使产品成本降低，具有明显经济优势。

其合成的基本反应如下：

CH2＝CH2（g）＋CH3COOH（l）

CH3COOC2H5（l）

下列描述能说明乙烯与乙酸合成乙酸乙酯的反应已达化学平衡的是_BD__（填字母）。

A．乙烯、乙酸、乙酸乙酯的浓度相同

B．酯化合成反应的速率与酯分解反应的速率相等

C．乙烯断开1mol碳碳双键的同时乙酸恰好消耗1mol

D．体系中乙烯的质量分数一定

（2）在n（乙烯）与n（乙酸）物料比为1的条件下，某研究小组在不同压强下进行了在相同时间点乙酸乙酯的产率随温度变化的测定实验，实验结果如图所示。

回答下列问题：

①温度在60～80℃范围内，乙烯与乙酸酯化合成反应速率由大到小的顺序是_v（p1）>v（p2）>v（p3）__[用v（p1）、v（p2）、v（p3）分别表示不同压强下的反应速率]，分析其原因：

_其他条件相同时，对于有气体参与的反应，压强越大化学反应速率越快__。

②压强为p1、温度为60℃时，若乙酸乙酯的产率为30%，则此时乙烯的转化率为_30%__。

③在压强为p1、温度超过80℃时，分析乙酸乙酯产率下降的原因：

_由图像可知，压强为p1，温度为80_℃时，反应已达平衡，且正反应放热，故压强不变升高温度平衡逆向移动，产率下降__。

④根据测定实验结果分析，较适宜的生产条件是_p1、80_℃__（填出合适的压强和温度）。

为提高乙酸乙酯的合成速率和产率，可以采取的措施有_通入乙烯气体（或增大压强）__（任写出一条）。

[解析]　

（1）浓度相同不能说明浓度保持不变，A项不能说明反应达到平衡；酯化合成反应的速率与酯分解反应的速率相等，说明正、逆反应速率相等，B项可以说明反应达到平衡；乙烯断开1mol碳碳键与乙酸恰好消耗1mol均表示正反应方向，C项不能说明反应达到平衡；体系中乙烯的质量分数一定，说明乙烯的浓度不变，D项可以说明反应达到平衡。

（2）①由题图知，在60～80℃范围内，v（p1）>v（p2）>v（p3）。

该反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，乙酸乙酯的产率增大，故p1>p2>p3，对于有气体参与的反应，其他条件相同时，压强越大，反应速率越快。

②乙烯与乙酸乙酯的化学计量数相等，故乙烯的转化率与乙酸乙酯的产率相等。

④根据题图，p1、80℃时乙酸乙酯的产率最大，为较适宜的生产条件。

根据平衡移动原理，通入乙烯气体或增大压强，均可提高乙酸乙酯的合成速率和产率。

【专题反思】

化学平衡图像题的解题步骤：

有关化学平衡、化学反应速率的图表题一直是高考关注的热点，在审题时，一般采用“看特点，识图像，想原理，巧整合”四步法。

第一步：

看特点。

即分析可逆反应化学方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化（正反应是气体分子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应）、反应热（正反应是放热反应，还是吸热反应）等。

第二步：

识图像。

即识别图像类型，横坐标和纵坐标的含义、线和点（平台、折线、拐点等）的关系。

利用规律“先拐先平，数值大”判断，即曲线先出现拐点，先达到平衡，其温度、压强越大。

第三步：

想原理。

联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条件等。

第四步：

巧整合。

图表与原理整合。

逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。

即：