人教版高中化学选修四第二章 化学反应速率和化学平衡图像题专练.docx

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人教版高中化学选修四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．T10B．T1>T2　ΔH<0

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。