衡水中学届高考化学一轮讲练化学反应速率和化学平衡图像答案+详解.docx
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衡水中学届高考化学一轮讲练化学反应速率和化学平衡图像答案+详解
化学反应速率和化学平衡图像
1.
(2019·北京海淀区期中)生产硫酸的主要反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH<0。
图中L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。
下列说法正确的是( )
A.X代表压强
B.L1>L2
C.A、B两点对应的平衡常数相同
D.一定温度下,当混合气中n(SO2)∶n(O2)∶n(SO3)=2∶1∶2时,反应一定达到平衡
解析:
选B 若X代表压强,则L代表温度,温度相同时,增大压强,平衡正向移动,SO2的平衡转化率增大,与图像不符合,A错误;结合A项分析推知,X代表温度,L代表压强;温度相同时,增大压强,平衡正向移动,SO2的平衡转化率增大,则压强:
L1>L2,B正确;温度升高,平衡逆向移动,平衡常数K减小,由于温度A<B,则平衡常数:
K(A)>K(B),C错误;温度一定,达到平衡状态时,n(SO2)、n(O2)和n(SO3)均保持不变,但其比值不一定等于对应的化学计量数之比,D错误。
2.在催化剂作用下,用乙醇制乙烯,乙醇转化率和乙烯选择性(生成乙烯的物质的量与乙醇转化的物质的量的比值)随温度、乙醇进料量(单位:
mL·min-1)的关系如图所示(保持其他条件相同)。
在410~440℃温度范围内,下列说法不正确的是( )
A.当乙醇进料量一定,随乙醇转化率增大,乙烯选择性增大
B.当乙醇进料量一定,随温度的升高,乙烯选择性不一定增大
C.当温度一定,随乙醇进料量增大,乙醇转化率减小
D.当温度一定,随乙醇进料量增大,乙烯选择性增大
解析:
选A 根据图像可知,当乙醇进料量一定时,乙醇转化率随温度升高而增大,乙烯选择性随温度升高先增大后减小,因此,随乙醇转化率增大,乙烯选择性不一定增大,故A错误,B正确;根据题图甲知,当温度一定时,随乙醇进料量增大,乙醇转化率减小,故C正确;根据题图乙知,当温度一定时,随乙醇进料量增大,乙烯选择性增大,故D正确。
3.
用CO和H2合成CH3OH的化学方程式为CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH<0,按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.温度:
T1>T2>T3
B.正反应速率:
v(a)>v(c),v(b)>v(d)
C.平衡常数:
K(a)>K(c),K(b)=K(d)
D.平均摩尔质量:
M(a)<M(c),M(b)<M(d)
解析:
选C A项,该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,CO的转化率降低,所以温度:
T1<T2<T3,错误;B项,a点温度比c低,所以速率小,b点压强比d大,所以速率大,错误;C项,升温平衡逆向移动,平衡常数变小,温度不变,平衡常数不变,所以平衡常数:
K(a)>K(c),K(b)=K(d),正确;D项,温度升高,平衡逆向移动,气体总质量不变,但总物质的量增大,平均摩尔质量:
M(a)>M(c);b的压强大于d,平衡向正反应方向移动,平均摩尔质量增大,所以有M(b)>M(d),错误。
4.如图表示可逆反应mA(g)+nB(s)
xC(g)在不同温度和压强下,反应物A的转化率变化情况。
下列判断正确的是( )
A.m>x,正反应为放热反应
B.m+n C.m D.m>x,正反应为吸热反应 解析: 选A 根据左图可知,压强越大,A的转化率越高,所以正反应是体积减小的反应,则m>x;根据右图可知,温度越高,A的转化率越低,说明正反应是放热反应。 5.(2020·咸阳武功摸底)如图所示,反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0,在不同温度、不同压强(p1>p2)下达到平衡,混合气体中SO3的体积分数φ(SO3)随温度变化的曲线应为( ) 解析: 选C 该反应是一个放热反应,升高温度,平衡逆向移动,SO3的体积分数减小,又该反应是气体分子数减小的反应,其他条件一定时,增大压强,平衡正向移动,SO3的体积分数增大,C项正确。 6. 如图所示曲线表示其他条件一定时,反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ΔH<0中,NO的转化率与温度的关系曲线,图中标有a、b、c、d四点,其中表示未达到平衡状态,且v(正)>v(逆)的点是( ) A.a点 B.b点 C.c点D.d点 解析: 选C 在图像中斜线上的任何一点都表示可逆反应处于平衡状态,在斜线的上方的点,由于NO2的含量高于平衡时的含量,因此逆反应速率大于正反应速率,反应逆向进行;在斜线下方的点,由于NO2的含量低于平衡时的含量,因此逆反应速率小于正反应速率,反应正向进行。 图中标有a、b、c、d四点,其中表示未达到平衡状态,且v正>v逆的点是c点。 7. (2019·亳州模拟)反应N2O4(g) 2NO2(g) ΔH=+57kJ·mol-1,在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强的变化曲线如右图所示。 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、C两点气体的平均相对分子质量: A>C D.由状态B到状态A,可以用加热的方法 解析: 选D A、C点的温度相同,C点压强大于A点压强,增大压强,反应速率增大,故反应速率A ,增大压强,平衡向逆反应方向移动,m不变,n减小,M增大,平均相对分子质量C>A,C错误;恒压下,提高NO2体积分数,平衡向正反应方向移动,正反应是吸热反应,应升高温度,D正确。 8.已知: 2CH3COCH3(l) CH3COCH2COH(CH3)2(l)ΔH。 取等量CH3COCH3分别在0℃和20℃下反应,测得其转化率(α)随时间(t)变化的关系曲线如图所示。 下列说法正确的是( ) A.曲线Ⅱ表示20℃时反应的转化率 B.升高温度能提高反应物的平衡转化率 C.在a点时,曲线Ⅰ和Ⅱ表示的反应化学平衡常数相等 D.反应物的化学反应速率的大小顺序: d>b>c 解析: 选D 曲线Ⅰ比曲线Ⅱ斜率大,说明曲线Ⅰ的温度高,故A错误;曲线Ⅰ比曲线Ⅱ的温度高,但平衡时反应物的转化率低,说明升温平衡逆向移动,转化率降低,故B错误;曲线Ⅰ和曲线Ⅱ对应的温度不同,化学平衡常数只与温度有关,所以在a点曲线Ⅰ和Ⅱ表示的反应化学平衡常数不相等,故C错误;反应开始时反应物的浓度最大,随着反应进行,反应物的浓度减小,反应物的反应速率也逐渐减小,所以d处反应速率大于b处,因为曲线Ⅰ的温度高,反应物浓度相同时,b处反应速率大于c处,故D正确。 9.(2019·邢台期末)有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个体积均为0.5L的恒容密闭容器,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中按不同投料比(Z)充入HCl和O2(如下表),加入催化剂发生反应: 4HCl(g)+O2(g)===2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH。 HCl的平衡转化率与Z和T的关系如图所示。 下列说法不正确的是( ) 容器 起始时 T/℃ n(HCl)/mol Z Ⅰ 300 0.25 a Ⅱ 300 0.25 b Ⅲ 300 0.25 4 A.ΔH<0 B.a<4<b C.若容器Ⅲ反应某时刻处于R点,则R点的反应速率v正>v逆 D.300℃时,该反应平衡常数的值为320 解析: 选D A项,由图可知,HCl平衡转化率随温度升高而减小,说明升温平衡逆向移动,正反应为放热反应,则ΔH<0,故A正确;B项,增大氧气的物质的量,可促进HCl的转化,即投料比越小,HCl转化率越大,则a<4<b,故B正确;C项,R点温度与Q点相同,但转化率小于平衡时转化率,可知反应正向进行,则R点v正>v逆,故C正确;D项,300℃时,Z=4,n(HCl)=0.25mol,n(O2)=0.0625mol,即c(HCl)=0.5mol/L,c(O2)=0.125mol/L,HCl平衡转化率为80%,则 4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) 起始(mol/L) 0.5 0.125 0 0 转化(mol/L)0.40.10.20.2 平衡(mol/L)0.10.0250.20.2 K= =640,故D错误。 10.一定条件下合成乙烯: 6H2(g)+2CO2(g) CH2===CH2(g)+4H2O(g),已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图。 下列说法正确的是( ) A.生成乙烯的速率: v(M)一定小于v(N) B.化学平衡常数: KN>KM C.当温度高于250℃时,升高温度,平衡向逆反应方向移动,从而使催化剂的催化效率降低 D.若投料比n(H2)∶n(CO2)=3∶1,则图中M点时,乙烯的体积分数为7.7% 解析: 选D 由题中图像可知,其他条件不变时升高温度,CO2平衡转化率减小,即平衡逆向移动,所以正反应是放热反应。 M点催化剂催化效率高,N点温度高,所以不能判断M、N两点反应速率的相对大小,A项错误;正反应是放热反应,温度越高化学平衡常数越小,B项错误;催化剂只改变反应速率而不能使平衡发生移动,催化剂催化效率与平衡移动无关,催化效率降低是由温度变化引起的,C项错误;若开始投入6xmolH2、2xmolCO2,则达平衡时n(H2)=3xmol、n(CO2)=xmol、n(CH2===CH2)=0.5xmol、n(H2O)=2xmol,所以平衡时乙烯的体积分数为 ×100%≈7.7%,D项正确。 11.已知反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH=QkJ·mol-1,在三个不同容积的容器中分别充入1molCO与2molH2,恒温恒容,测得平衡时CO的转化率如下表。 下列说法正确的是( ) 温度(℃) 容器体积 CO转化率 平衡压强(p) ① 200 V1 50% p1 ② 200 V2 70% p2 ③ 350 V3 50% p3 A.反应速率: ③>①>② B.平衡时体系压强: p1∶p2=5∶4 C.若容器体积V1>V3,则Q<0 D.若实验②中CO和H2用量均加倍,则CO转化率>70% 解析: 选CD ①和②体积不知,压强不知,无法比较两者的反应速率,A错误;体积不知,所以压强之比不一定是5∶4,B错误;③和①CO的转化率相同,若容器体积V1>V3,③到①平衡逆向移动,CO转化率减小,所以降低温度使CO的转化率增加,所以正反应为放热反应,所以Q<0,C正确;若实验②中CO和H2用量均加倍,相当于增大压强,平衡正向移动,则CO转化率大于70%,D正确。 12.在体积均为1.0L的两恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉,再分别加入0.1molCO2和0.2molCO2,在不同温度下反应CO2(g)+C(s) 2CO(g)达到平衡,平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如下图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。 下列说法正确的是( ) A.反应CO2(g)+C(s)===2CO(g)的ΔS>0、ΔH<0 B.体系的总压强p总: p总(状态Ⅱ)>2p总(状态Ⅰ) C.体系中c(CO): c(CO,状态Ⅱ)<2c(CO,状态Ⅲ) D.逆反应速率v逆: v逆(状态Ⅰ)>v逆(状态Ⅲ) 解析: 选BC 由图像可看出,随着温度的升高,CO2的浓度减小,即升高温度,平衡正向移动,正反应为吸热反应,ΔH>0,A错误;根据图中的数据可知,c(CO2,状态Ⅱ)=c(CO2,状态Ⅰ)=0.075mol·L-1,根据方程式可以计算出: n总气体(状态Ⅱ)=0.325mol,n总气体(状态Ⅰ)=0.125mol,容器的体积相等,若在相同温度下,p总(状态Ⅱ)>2p总(状态Ⅰ),B正确;Ⅱ和Ⅲ时温度相同,由于该反应的正反应为气体体积增大的反应,增大压强时,平衡逆向移动,C正确;因为温度越高,反应速率越快,故状态Ⅲ的反应速率大于状态Ⅰ的反应速率,D错误。 13.在①、②、③容积不等的恒容密闭容器中,均充入0.1molCO和0.2molH2,在催化剂的作用下发生反应: CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。 测得三个容器中平衡混合物中CH3OH的体积分数随温度的变化如下图所示。 下列说法正确的是( ) A.该反应的正反应为放热反应 B.三个容器容积: ①>②>③ C.在P点,CO转化率为75% D.在P点,向容器②中再充入CO、H2及CH3OH各0.025mol,此时v(CO)正 解析: 选AC 由图中的每条曲线可知,随着温度的升高,CH3OH的体积分数减小,平衡逆向移动,则正反应为放热反应,A正确;该反应的正反应是气体体积减小的反应,增大压强平衡正向移动,CH3OH的体积分数增大,故压强①>②>③,则容器的容积: ①<②<③,B错误;P点时CH3OH的体积分数为50%,设平衡时CO转化了xmol,则 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) 起始/mol 0.1 0.2 0 平衡/molx2xx 转化/mol 0.1-x0.2-2xx =0.5,解得x=0.075mol 因此CO的转化率为75%,C正确;设容器②的容积为1L,根据平衡时的物质的量可知,该反应的平衡常数K= =1200,按照D项加入的各物质的物质的量,因此Q= ≈356 14.苯乙烯(C6H5CH===CH2)是生产各种塑料的重要单体,其制备原理是: C6H5C2H5(g) C6H5CH===CH2(g)+H2(g),实际生产中常以高温水蒸气作为反应体系的稀释剂(水蒸气不参加反应),如图为乙苯的平衡转化率与水蒸气的用量、体系总压强的关系。 下列说法正确的是( ) A.a、b两点转化率不等,但是化学平衡常数相等 B.b点转化率为50%,则混合气体中苯乙烯的体积分数为 C.恒容时加入稀释剂(水蒸气)能减小C6H5C2H5平衡转化率 D.b点和c点温度和压强相同,故其反应速率也相等 解析: 选A A项,根据图像可知,a、b两点转化率不等,但a、b两点温度相同,化学平衡常数相等,正确;B项,令开始时投入乙苯的物质的量为1mol,则水蒸气的物质的量为8mol,b点乙苯转化率为50%,参加反应的乙苯为1mol×50%=0.5mol,根据“三段式” C6H5C2H5(g) C6H5CH===CH2(g)+H2(g) 起始(mol)1 0 0 转化(mol)0.50.50.5 平衡(mol)0.50.50.5 平衡时混合体系总物质的量=8mol+0.5mol+0.5mol+0.5mol=9.5mol,混合气体中苯乙烯的体积分数= = ,错误;C项,恒容条件下,加入稀释剂水蒸气,反应混合物的浓度不变,平衡不移动,C6H5C2H5平衡转化率不变,错误;D项,体系总压强不变时,c点 值比b点大,c点各物质浓度变小,c点反应速率比b点小,错误。 15. 工业上以CH4为原料制备H2的原理为CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。 在一定条件下向a、b两个恒温恒容的密闭容器中均通入1.1molCH4(g)和1.1molH2O(g),测得两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线分别如图中a和b所示。 已知容器a的体积为10L,温度为Ta,下列说法不正确的是( ) A.容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为0.025mol·L-1·min-1 B.a、b两容器的温度可能相同 C.在达到平衡前,容器a的压强逐渐增大 D.该反应在Ta下的平衡常数为27 解析: 选B 观察两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线a和b可知,当CO的物质的量保持不变时便达到平衡状态,a容器中反应达到平衡用了4min,b容器中反应达到平衡用了6.5min,两个容器中反应快慢不同。 用三段式分析a容器中各物质的相关量: CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) 起始(mol) 1.1 1.1 0 0 转化(mol)1.01.01.03.0 平衡(mol)0.10.11.03.0 容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率v(CH4)= =0.025mol·L-1·min-1,A正确;投入相同的反应物,a和b达到平衡状态所用时间a<b,平衡时CO物质的量a>b,所以a、b两容器中反应温度一定不同,B错误;在恒温恒容条件下,随着反应的进行,反应体系中气体物质的量不断增加,体系的压强逐渐增大,C正确;该反应在Ta温度下的平衡常数K= = =27(mol·L-1)2,D正确。 16.(2020·山东模考)聚乙烯醇生产过程中会产生大量副产物乙酸甲酯,其催化醇解反应可用于制备甲醇和乙酸己酯,该反应的化学方程式为 CH3COOCH3(l)+C6H13OH(l) CH3COOC6H13(l)+CH3OH(l) 已知v正=k正x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH),v逆=k逆x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH), 其中v正、v逆为正、逆反应速率,k正、k逆为速率常数,x为各组分的物质的量分数。 (1)反应开始时,己醇和乙酸甲酯按物质的量之比1∶1投料,测得348K、343K、338K三个温度下乙酸甲酯转化率(a)随时间(t)的变化关系如下图所示。 该醇解反应的ΔH________0(填“>”或“<”)。 348K时,以物质的量分数表示的化学平衡常数Kx=________(保留2位有效数字)。 在曲线①、②、③中,k正-k逆值最大的曲线是________;A、B、C、D四点中,v正最大的是________,v逆最大的是________。 (2)343K时,己醇和乙酸甲酯按物质的量之比1∶1、1∶2和2∶1进行初始投料。 则达到平衡后,初始投料比________时,乙酸甲酯转化率最大;与按1∶2投料相比,按2∶1投料时化学平衡常数Kx________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (3)该醇解反应使用离子交换树脂作催化剂,下列关于该催化剂的说法正确的是________。 a.参与了醇解反应,但并不改变反应历程 b.使k正和k逆增大相同倍数 c.降低了醇解反应的活化能 d.提高乙酸甲酯的平衡转化率 解析: (1)根据图像,①的速率最快,说明①对应的是最高温度348K,温度升高,平衡时转化率增大,说明正向是吸热的,所以ΔH>0。 348K时,设初始投入为1mol,则有: CH3COOCH3(l)+C6H13OH(l) CH3COOC6H13(l)+CH3OH(l) 起始: 1 1 0 0 转化: 0.640.640.640.64 平衡: 0.360.360.640.64 代入平衡常数表达式: Kx=x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)/[x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)]=0.32×0.32/(0.18×0.18)=3.2。 k正、k逆是温度的函数,根据平衡移动的规律,k正受温度影响更大,因此温度升高,k正增大的程度大于k逆,因此k正-k逆值最大的曲线是①。 根据v正=k正x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH),v逆=k逆x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH),A点x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)大,温度高,因此A点v正最大,C点x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)大且温度高,因此C点v逆最大。 (2)增大己醇的投入量,可以增大乙酸甲酯转化率,因此2∶1时乙酸甲酯转化率最大。 化学平衡常数Kx只与温度有关,因此不变。 (3)催化剂参与了醇解反应,改变了反应历程,a错误;催化剂不影响化学平衡,说明催化剂使k正和k逆增大相同倍数,b正确;催化剂能够降低反应的活化能,c正确;催化剂不改变化学平衡,d错误。 因此,选择b、c。 答案: (1)> 3.2 ① A C (2)2∶1 不变 (3)bc
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