第二章 化学反应速率和化学平衡图像题专练.docx
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第二章化学反应速率和化学平衡图像题专练
化学反应速率和化学平衡图像题专练
题组一 速率—时间图像
1.(2018·南京高二质检)在密闭容器中进行反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)(正反应放热),如图是某次实验的化学反应速率随时间变化的图像,推断在t1时刻突然改变的条件可能是( )
A.催化剂失效B.减小生成物的浓度
C.降低体系温度D.增大容器的体积
答案 C
解析 从图像可以看出:
改变条件后,反应速率与原平衡速率出现断点且低于原平衡反应速率,说明改变的条件可能是降低温度或减压。
从改变条件后的v′正与v′逆的大小关系,可得出化学平衡正向移动。
降低温度,该平衡正向移动,必有v′正>v′逆,故选C。
2.向一容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,当达平衡后,t0时若保持混合气体总物质的量不变而改变某一反应条件,使平衡移动(如图所示),下列说法正确的是( )
A.容器内气体颜色变深,平均相对分子质量不变
B.平衡不移动,混合气体密度增大
C.H2转化率增大,HI平衡浓度减小
D.t0时改变的条件为减小体积或升高体系温度
答案 A
解析 条件改变后,正、逆反应速率均增大,但是逆反应速率大于正反应速率,平衡逆向移动,改变的条件应为升高温度,A项正确。
题组二 时间—浓度(物质的量)图像
3.(2018·山东省实验中学月考)已知X(g)和Y(g)可以相互转化:
2X(g)
Y(g) ΔH<0。
现将一定量X(g)和Y(g)的混合气体通入一体积为1L的恒温密闭容器中,反应物及生成物的浓度随时间变化的关系如图所示。
则下列说法不正确的是( )
A.若混合气体的压强不变,则说明反应已达化学平衡状态
B.a、b、c、d四个点表示的反应体系中,表示化学反应处于平衡状态的只有b点
C.25~30min内用X表示的平均化学反应速率是0.08mol·L-1·min-1
D.反应进行至25min时,曲线发生变化的原因是增加Y的浓度
答案 D
解析 正反应是气体分子数减小的反应,所以当压强不再发生变化时,可以说明反应已经达到平衡状态,A项正确;根据图像可知,只有b点表示的反应体系中,各物质的浓度不再发生变化,所以只有b点表示反应处于平衡状态,B项正确;25~30min内X的浓度变化量是0.4mol·L-1,所以用X表示的平均化学反应速率是
=0.08mol·L-1·min-1,C项正确;反应进行至25min时,X物质的浓度增大,D项不正确。
4.(2018·济南高二质检)已知反应X(g)+Y(g)
nZ(g) ΔH>0,将X和Y以一定比例混合通入密闭容器中进行反应,各物质的浓度随时间的改变如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.反应方程式中n=1
B.10min时,曲线发生变化的原因是升高温度
C.10min时,曲线发生变化的原因是增大压强
D.前5min后,用X表示的反应速率为v(X)=0.08mol·L-1·min-1
答案 B
解析 A项,根据图像可知,反应进行到5min时,X、Y和Z的浓度不再变化,反应达到平衡状态,此时X的浓度减少了0.4mol·L-1,Z的浓度增加了0.4mol·L-1,根据浓度的变化量之比等于化学计量数之比可知,n=1;B项,10min时,X、Y、Z的浓度瞬间增大,因此改变的条件一定不是温度;D项,前5min内,用X表示的反应速率为v(X)=0.4mol·L-1÷
5min=0.08mol·L-1·min-1。
题组三 时间—转化率(含量)图像
5.在容积不变的密闭容器中,一定条件下进行如下反应:
2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g) ΔH=-373.2kJ·mol-1。
如图曲线a表示该反应过程中NO的转化率与反应时间的关系。
若改变起始条件,使反应过程按照曲线b进行,可采取的措施是( )
A.降低温度B.向密闭容器中通入氩气
C.加催化剂D.增大反应物中NO的浓度
答案 D
解析 由热化学方程式知,降低温度,平衡向右移动,α(NO)增大,但由图像知,b先达到平衡,故温度b>a,且升温α(NO)减小,二者矛盾,故A项不正确;B项和C项平衡不移动,α(NO)不变,与图像不符,故B、C项不正确;增大NO的浓度,v增大,且平衡正向移动,但α(NO)降低,与图像相符,故D项正确。
6.可逆反应:
aA(g)+bB(s)
cC(g)+dD(g),当其他条件不变时,反应过程中某物质在混合物中的百分含量与温度(T)、压强(p)的关系如图,下列判断正确的是( )
A.T1
C.p1 答案 C 解析 先拐先平,数值大,T1 题组四 恒温(恒压)线图像 7.反应mX(g) nY(g)+pZ(g) ΔH,在不同温度下的平衡体系中物质Y的体积分数随压强变化的曲线如图所示。 下列说法错误的是( ) A.该反应的ΔH>0 B.m<n+p C.B、C两点化学平衡常数: KB>KC D.A、C两点的反应速率v(A)<v(C) 答案 C 解析 由图可知温度升高,Y的体积分数增大,说明平衡正向移动,则正反应为吸热反应;增大压强,Y的体积分数减小,说明平衡逆向移动,则m<n+p;对吸热反应来说,温度升高,K增大,KB<KC;A、C两点温度相同,C点压强大,则C点的速率大于A点。 考点 化学平衡图像 题点 恒温(恒压)线图像 8.由某可逆反应绘出图像如图所示,纵坐标为生成物在平衡混合物中的百分含量,下列对该反应的判断不正确的是( ) A.反应物中可能含有气体 B.生成物中一定有气体 C.正反应一定是放热反应 D.正反应一定是吸热反应 答案 C 解析 由图示可知,随着温度的升高,生成物的含量增加,即升高温度,平衡右移,所以正反应一定为吸热反应;压强增大,生成物的含量减小,说明平衡逆向移动,逆向为体积缩小方向,可以确定生成物中一定有气体。 题组五 相关知识的综合应用图像 9.(2018·北京海淀期末)乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯水化法生产,反应的化学方程式如下: C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g),下图为乙烯的平衡转化率与温度(T)、压强(p)的关系[起始n(C2H4)∶n(H2O)=1∶1]。 下列有关叙述正确的是( ) A.Y对应的乙醇的物质的量分数为 B.X、Y、Z对应的反应速率: v(X)>v(Y)>v(Z) C.X、Y、Z对应的平衡常数数值: KX D.增大压强、升高温度均可提高乙烯的平衡转化率 答案 A 解析 据图可知,Y点对应乙烯的平衡转化率为20%,起始n(C2H4)∶n(H2O)=1∶1,设C2H4和H2O的起始物质的量均为1mol,根据“三段式”计算: C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g) 起始/mol110 转化/mol0.20.20.2 平衡/mol0.80.80.2 则平衡时乙醇的物质的量分数为 = ,故A正确;结合图像可得: p1 v(X) KX>KY>KZ,故C错误;因正反应是气体体积减小的反应,则压强越大,乙烯的平衡转化率越大,又因正反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,乙烯的平衡转化率降低,故D错误。 10.(2018·厦门期末)一定条件下合成乙烯的反应为: 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下图。 下列说法正确的是( ) A.M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆 B.若投料比n(H2)∶n(CO2)=4∶1,则图中M点乙烯的体积分数为5.88% C.250℃时,催化剂对CO2平衡转化率的影响最大 D.当温度高于250℃时,升高温度,平衡逆向移动导致催化剂的催化效率降低 答案 B 解析 A项,化学反应速率随温度的升高而加快,M点后催化剂的催化效率随温度的升高而降低,所以M点的正反应速率v正有可能小于N点的逆反应速率v逆,故A错误;B项,设起始投料n(H2)为4mol,则n(CO2)为1mol,M点平衡时二氧化碳的转化率为50%,列“三段式”得: 6H2(g)+2CO2(g) CH2===CH2(g)+4H2O(g) 起始/mol4100 转化/mol1.50.50.251 平衡/mol2.50.50.251 所以乙烯的体积分数为 ×100%≈5.88%,故B正确;C项,催化剂不影响平衡转化率,只影响化学反应速率,故C错误;D项,催化剂的催化效率与平衡移动没有关系,故D错误。 11.在恒容密闭容器中通入CH4与CO2,使其物质的量浓度均为1.0mol·L-1,在一定条件下发生反应: CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)。 测得平衡时CH4的体积分数与温度及压强的关系如图1所示。 回答下列问题: (1)该反应的ΔH________(填“<”“>”或“=”)0。 (2)压强p1、p2、p3由大到小的顺序为____________;压强为p2时,b点处v正________(填“<”“>”或“=”)v逆。 (3)a点时CH4的转化率为________。 (4)为探究速率与浓度的关系,根据相关实验数据,粗略地绘制出了两条速率—浓度关系曲线: v正~c(CH4)和v逆~c(CO),如图2。 ①与曲线v正~c(CH4)相对应的是图中曲线________(填“甲”或“乙”)。 ②降低温度,反应重新达到平衡时,v正、v逆相应的平衡点分别为________(填字母)。 答案 (1)> (2)p3>p2>p1 > (3)80%(4)①乙 ②B、F 解析 (1)由图1可知,压强不变时,升高温度,CH4的体积分数减小,平衡右移,说明正反应为吸热反应,则ΔH>0。 (2)经三条等压线作一条垂线,会有三个交点,如图: 交点分别为m、n、p;由p点→n点→m点,甲烷的体积分数依次增大,根据反应体系特征,说明体系压强逐渐增大,则p1<p2<p3。 b点→a点需要使CH4的体积分数减小,才能建立平衡,故反应正向进行,v正>v逆。 (4)由于反应开始只加入了反应物,结合平衡建立的过程可知,甲曲线为v逆~c(CO),乙曲线为v正~c(CH4),降温后平衡逆向移动,正、逆反应速率都要减小,而c(CH4)要增大,c(CO)要减小,综合考虑,只有B、F符合题意。 考点 化学平衡图像 题点 化学平衡图像的综合 12.反应aA(g)+bB(g) cC(g) ΔH<0在等容条件下进行。 改变其他反应条件,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示: (1)反应的化学方程式中a∶b∶c为_____________________________________________。 (2)A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小排列次序为______________。 (3)B的平衡转化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)中最小的是________,其值是________。 (4)由第一次平衡到第二次平衡,平衡向________移动,采取的措施是_________________ __________________________________________________________。 (5)比较第Ⅱ阶段反应温度(T2)和第Ⅲ阶段反应温度(T3)的高低: T2________(填“<”“>”或“=”)T3,判断的理由是_____________________________________________________。 答案 (1)1∶3∶2 (2)vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A) (3)αⅢ(B) 19% (4)右 从平衡混合物中分离出了C (5)> 因为Ⅱ→Ⅲ平衡正向移动,该反应为放热反应,故降温才能使平衡正向移动 解析 (1)Ⅰ阶段,20min内,Δc(A)=2.00mol·L-1-1.00mol·L-1=1.00mol·L-1,Δc(B)= 6.00mol·L-1-3.00mol·L-1=3.00mol·L-1,Δc(C)=2.00mol·L-1,则a∶b∶c=Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)=1∶3∶2。 (2)vⅠ(A)= =0.05mol·L-1·min-1, vⅡ(A)= ≈0.025mol·L-1·min-1, vⅢ(A)= =0.012mol·L-1·min-1, 则vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)。 (3)αⅠ(B)= ×100%=50%, αⅡ(B)= ×100%=38%, αⅢ(B)= ×100%≈19%, 故αⅢ(B)最小。 (4)由图示可知,由第一次平衡到第二次平衡,瞬间A、B的浓度不变,进而又减小,说明平衡正向移动。 由物质C的浓度变化可知,导致平衡正向移动的措施是从反应体系中分离出了产物C。 (5)由图示可知,Ⅱ→Ⅲ平衡正向移动,由于正反应是放热反应,故Ⅱ→Ⅲ是降温过程,即T2>T3。
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