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选择题突破13　化学反应速率和平衡图像
选择题1~13题,每题3分,共39分
A卷
1.已知一定条件下,氢气与一氧化碳发生反应的热化学方程式为CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)　ΔH。向体积为2 L的恒容密闭容器中充入3 mol H2和1 mol CO,2 h后,测得CO的转化率随温度变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.正反应为吸热反应,ΔH>0
B.a、c两点对应条件下,反应进行的平均速率相等
C.延长反应时间至3 h,c点对应条件下CO的转化率升高
D.b点对应条件下,向容器中继续通入1 mol He(g)、3 mol H2(g)和1 mol CO(g),达到平衡状态后,c(H2)∶c(CO)=3∶1
2.2CH3COCH3(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)的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.曲线Ⅱ表示20 ℃时反应的转化率
B.该反应的正反应为吸热反应
C.a点时,曲线Ⅰ和曲线Ⅱ表示的化学平衡常数相等
D.反应物的化学反应速率的大小关系:d>b>c
3.在容积为2 L的恒容密闭容器中通入一定量的O2(g)、NH3(g),一定条件下发生反应:5O2(g)+4NH3(g)6H2O(g)+4NO(g)(忽略NO与O2的反应),容器中各物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.0~2 min内的反应速率:v(O2)=0.045 mol·L-1·min-1
B.2 min时改变的条件可能是降低温度
C.4 min时改变的条件是通入氧气
D.6 min时,NH3的转化率为72%
4.(2024·江苏苏州检测)NiO-In2O3可协同催化CO2的氢化,体系中涉及以下两个反应:
反应1　CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH1=-49.3 kJ·mol-1;
反应2　CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.2 kJ·mol-1。
将一定比例的CO2、H2以一定流速通过催化剂,在一定温度下反应,CO2的转化率、CH3OH或CO的选择性[×100%]与催化剂中NiO的物质的量分数的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.反应2H2(g)+CO(g)===CH3OH(g)　ΔH=+90.5 kJ·mol-1
B.曲线Y表示CO2的转化率随NiO的物质的量分数的变化
C.其他条件不变,催化剂中NiO的物质的量分数为1%时,CH3OH的产率最高
D.其他条件不变,催化剂中NiO的物质的量分数从25%增加到50%,CH3OH的平衡选择性降低
5.(2024·重庆八中检测)CO和H2合成乙醇的过程中发生如下反应:
主反应　2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-128.8 kJ·mol-1;
副反应　CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH2=-41.8 kJ·mol-1,ΔS=-42.1 J·mol-1·K-1。
向一恒容密闭容器中投入一定量的CO和H2发生上述反应,CO的平衡转化率与温度、投料比α[α=]的变化关系如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A.α1<α2
B.在投料比为α3条件下,主反应的v逆(Y)>v正 (Z)
C.副反应能自发进行的临界温度约为993 K
D.若α2=2,在T1 K条件下,主反应的平衡常数K=0.25
6.(2024·北师大实验中学测试)已知NO2与N2O4之间相互转化:2NO2(g)N2O4(g)　ΔH=-24.4 kJ·mol-1,在恒温下,将一定量NO2和N2O4的混合气体充入体积为2 L的密闭容器中,其中NO2、N2O4的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.a点时反应正在逆向进行
B.b点的正反应速率等于逆反应速率
C.25 min时,导致平衡移动原因是通过改变体积减小压强或降低温度
D.反应进行到10 min时,体系吸收的热量为9.76 kJ
7.(2024·河北石家庄开学考)恒温密闭容器中发生可逆反应:Z( )+W( )X(g)+Y( )　ΔH,在t1时刻反应达到平衡状态,在t2时刻缩小容器容积,t3时刻反应再次达到平衡状态后不再改变反应条件。下列有关说法不正确的是(　　)
A.该条件下,Z和W都不可能为气体
B.t1~t2时间段与t3时刻后,两时间段内反应体系中气体的平均摩尔质量可能相等
C.若该反应ΔH<0,则该反应的平衡常数K随温度升高而减小
D.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时刻后的c(X)不相等
8.(2024·河北邯郸开学考)在密闭容器中,充入一定量的N2(g)和H2(g),发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),已知在相同的反应时间内,NH3的体积分数和反应温度的变化关系如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.该反应为吸热反应
B.平衡常数K:D点C.C点时,H2的转化率最高
D.A、B、C、D、E五点对应的反应都达到了平衡状态
B卷
9.(2024·安徽合肥三模)已知双环戊二烯解聚成环戊二烯的反应为　ΔH>0。若将3 mol双环戊二烯通入2 L恒容密闭容器中,测得T1 ℃和T2 ℃下n(双环戊二烯或环戊二烯)随时间的变化如图所示,T2 ℃时反应到a点恰好达到平衡。下列有关说法错误的是(　　)
A.T1>T2
B.T2 ℃时,0~2 h内的平均反应速率:v(环戊二烯)=0.6 mol·L-1·h-1
C.T2 ℃时,当容器内的气体压强为起始的1.5倍时:v(正)>v(逆)
D.T1 ℃时,反应恰好达到平衡时:4.8 mol10.(2024·北京通州一模)以煤和水蒸气为原料制备合成气(CO、H2、CH4)的体系发生的主要反应为:
①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH1
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH2
③C(s)+2H2(g)CH4(g)　ΔH3
在一定压强反应达平衡时气体组成随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.高温利于反应③逆向进行
B.由不同温度下反应的结果变化可知ΔH1>0,ΔH2>0
C.欲制得甲烷含量高的高热值燃气应在低温下进行
D.向制备合成气体系中加入一定量CaO更有利于增大H2的体积分数
11.(2024·河北沧州阶段练)反应R(g)P(g)有三种路径,具体能量变化如图所示,其中X、Y为中间产物,其他条件均相同。下列说法中错误的是(　　)
A.反应达到平衡时,升高温度,P的体积分数增大
B.路径Ⅰ达到平衡所用时间最短
C.路径Ⅱ比路径Ⅲ中X的最高浓度小
D.平衡时增大R的浓度,再次达到平衡时P的体积分数增大
12.(2024·广东佛山阶段练)聚焦“双碳”目标,推动绿色发展。以CO2为原料合成化工原料,有利于“双碳”目标的达成。在恒容密闭容器中充入1 mol CO2、3 mol H2,在催化剂的作用下发生反应:
反应ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH1=-49 kJ·mol-1;
反应ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2;
CO2的平衡转化率和甲醇选择率(甲醇选择率=)随温度的变化曲线如图。
下列说法正确的是(　　)
A.曲线Ⅰ是CO2的平衡转化率
B.反应ⅱ的ΔH2>0
C.图中各点中,生成甲醇的最佳温度为560 K
D.合适的催化剂可增大甲醇选择性和CO2的平衡转化率
13.(2024·重庆阶段练)工业上采用高温热分解H2S的方法制取H2。在恒容密闭容器中,控制不同温度进行一定量的H2S分解:2H2S(g)2H2(g)+S2(g)　ΔH>0,实验过程中测得H2S的平衡转化率、经过相同时间时H2S的转化率变化如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.P、N、L三点,L点的v(逆)最大
B.曲线a表示H2S的平衡转化率随温度变化曲线
C.随温度的升高,曲线b逐渐向a靠近的原因是反应达到平衡所需时间缩短
D.若恒温、恒压条件下,充入1 mol H2S进行上述反应,欲将H2S平衡转化率由20%提升至40%,可向反应器中充入34 mol Ar作为稀释气
选择题突破13　化学反应速率和平衡图像
1.D　[A.t1 ℃之后,反应达到平衡,α(CO)为平衡转化率,温度升高,平衡向吸热反应方向移动,α(CO)减小,故正反应为放热反应,ΔH<0,A项错误;B.c点对应温度高于a点,则c点的反应速率大,B项错误;C.c点对应条件下,α(CO)为平衡转化率,延长反应时间无法提高平衡转化率,C项错误;D.恒容充入He(g)不影平衡,初始投料3 mol H2(g)和1 mol CO(g),是按照化学计量数之比投料,继续通入3 mol H2(g)和1 mol CO(g)仍为按化学计量数之比投料,则反应达平衡时c(H2)∶c(CO)=3∶1,D项正确。]
2.D　[A.温度越高,反应速率越大,曲线Ⅰ比曲线Ⅱ变化快,曲线Ⅰ对应反应先达到平衡状态,说明曲线Ⅰ对应反应的温度高,则曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示20 ℃、0 ℃时反应的转化率,A错误;B.曲线Ⅰ比曲线Ⅱ的温度高,但转化率低,说明升温平衡逆向移动,转化率降低,则该反应的正反应为放热反应,B错误;C.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点时,曲线Ⅰ和曲线Ⅱ表示的化学平衡常数不相等,C错误;D.b点处温度比c点处高且转化率相同,故b点处反应物的化学反应速率比c点处的大,d点处的转化率比b点处的低,故d点处反应物浓度比b点处的大,d点处反应物的化学反应速率比b点处的大,故反应物的化学反应速率的大小关系为d>b>c,D正确。]
3.C　[由题图可知,0~2 min内NO的增加量为0.12 mol,则v(O2)=v(NO)=×=0.037 5 mol·L-1·min-1,A错误。2 min时反应速率增大,改变的条件不可能是降低温度,因为降低温度会使反应速率减小,B错误。4 min时,只有O2的物质的量瞬间增大,其他物质的物质的量都瞬间不变,则改变条件是通入氧气,C正确。6 min时,NH3的转化率为×100%=28%,D错误。]
4.B　[根据盖斯定律可知,目标反应=反应1-反应2,即2H2(g)+CO(g)===CH3OH(g)　ΔH=ΔH1-ΔH2=-90.5 kJ·mol-1,A错误;由题意可得,CH3OH的选择性与CO的选择性之和为100%,结合题图可知,CO的选择性随催化剂中NiO的物质的量分数的变化曲线与CH3OH的选择性随催化剂中NiO的物质的量分数的变化曲线应关于纵坐标选择性为50%这条水平线对称,则曲线X表示CO的选择性随催化剂中NiO的物质的量分数的变化,曲线Y表示CO2的转化率随催化剂中NiO的物质的量分数的变化,B正确;由题图可知,其他条件不变,催化剂中NiO的物质的量分数为1%时,CH3OH的选择性最高,但CO2的转化率不是最高,则CH3OH的产率不一定是最高,C错误;催化剂能改变反应速率,但不影响平衡移动,因此催化剂中NiO的物质的量分数从25%增加到50%,CH3OH的平衡选择性不变,D错误。]
5.C　[当温度相同时,向恒容密闭容器中增大投料比α[α=],相当于增大c(H2),由题给反应可知,增大c(H2)对主反应的影响更大,即主反应正向移动的程度大于副反应逆向移动的程度,导致CO的平衡转化率增大,故α1>α2>α3,A错误;温度升高,正、逆反应速率均增大,在投料比为α3条件下,Y点对应的温度低于Z点的,故主反应的v正(Y)=v逆(Y)6.C　[A.在0~10 min内,NO2的物质的量浓度逐渐增大,N2O4的物质的量浓度逐渐减小,反应逆向进行,则a点时反应正在逆向进行,A正确;B.b点时,NO2的物质的量浓度保持不变,说明反应达到平衡状态,则b点的正反应速率等于逆反应速率,B正确;C.25 min时,改变条件后,NO2的物质的量浓度逐渐减小,N2O4的物质的量浓度逐渐增大,平衡正向移动,通过改变体积而减小压强时,平衡逆向移动,且NO2和N2O4的物质的量浓度会瞬间减小,与图像中NO2、N2O4的物质的量浓度变化不符,C错误;D.反应进行到10 min时,N2O4的物质的量浓度减少了0.2 mol·L-1,则消耗N2O4的物质的量为0.2 mol·L-1×2 L=0.4 mol,逆反应吸热,故体系吸收的热量为0.4 mol×24.4 kJ·mol-1=9.76 kJ,D正确。]
7.D　[A.根据图像可知,正反应速率不随反应时间和压强的改变而改变,故Z和W都不是气体,A正确;B.X是气体,结合图像可知,Y可能不是气体,也可能是气体,若Y不是气体,气体产物只有X,反应过程中气体的平均摩尔质量始终不变,则t1~t2时间段与t3时刻后,两时间段内反应体系中气体的平均摩尔质量可能相等,B正确;C.若该反应ΔH<0,则该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,则该反应的平衡常数减小,C正确;D.由于化学平衡常数只与温度有关,又该温度下反应的平衡常数表达式K=c(X),则c(X)是定值,则t1~t2时间段与t3时刻后的c(X)相等,D错误。]
8.C　[A.根据图像分析可知,C点后反应均处于平衡状态,随着温度升高,NH3的体积分数减小,平衡逆向移动,则该反应为放热反应,A错误;B.平衡常数K只与温度有关,该反应是放热反应,D点对应温度小于E点对应温度,故平衡常数K:D点>E点,B错误;C.C点时NH3的体积分数最大,则此时H2的转化率最高,C正确;D.AC段反应尚未达到平衡状态,C点时反应达到平衡状态,CE段反应处于平衡状态,φ(NH3)主要受温度影响,D错误。]
9.B　[A.由图可知,T2 ℃时,双环戊二烯前1 h减少1.8 mol,相当于环戊二烯增加3.6 mol,T1 ℃时,环戊二烯增加4 mol>3.6 mol,所以T1>T2,正确;B.T2 ℃时,0~2 h内的平均反应速率:v(环戊二烯)==1.2 mol·L-1·h-1,错误;C.由a点可知,T2 ℃时,平衡时气体总物质的量为2×(3 mol-0.6 mol)+0.6 mol=5.4 mol,是初始3 mol的1.8倍,气体的压强为起始时的1.5倍时,反应正向进行,v(正)>v(逆),正确;D.在T2 ℃时,反应达到平衡,消耗双环戊二烯的物质的量为(3-0.6)mol=2.4 mol,此时生成环戊二烯的物质的量为2.4×2 mol=4.8 mol,因为T1>T2,该反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,则T1 ℃时n(环戊二烯)>4.8 mol,假设双环戊二烯全部反应,则生成环戊二烯的物质的量为6 mol,但该反应为可逆反应,不能进行到底,因此n(环戊二烯)<6 mol,正确。]
10.B　[A.CH4只由反应③产生,温度升高,CH4减少说明反应③逆向移动,故高温利于反应③逆向进行,正确;B.温度升高,CO2减少说明反应②逆向移动,故反应②是正向放热的反应,ΔH2<0,错误;C.由图知,温度较低时,气体组成中CH4占比更多,故欲制得甲烷含量高的高热值燃气应在低温下进行,正确;D.向制备合成气体系中加入一定量CaO,CaO优先消耗CO2,CO2浓度减小,使反应①②正向移动,有利于增大H2的体积分数,正确。]
11.D　[A.由图像分析可知,该反应为吸热反应,因此升高温度,平衡正向移动,P的体积分数增大,正确;B.路径Ⅰ的最大能垒数值最小,反应速率最快,达到平衡所用时间最短,正确;C.生成X时,路径Ⅱ的最大能垒数值比Ⅲ大,因此生成中间产物X的速率慢,后面的反应路径相同,X的消耗速率相同,则路径Ⅱ比路径Ⅲ中X的最高浓度小,正确;D.该反应为气体分子数目不变的反应,K值不变,P、R平衡时浓度比值不变,改变反应物浓度,重新达到平衡时P的体积分数不变,错误。]
12.B　[若反应ⅱ为放热反应,则CO2的平衡转化率和甲醇选择率随温度升高而降低,与图不符,则反应ⅱ为吸热反应;A.由分析可知,反应ⅱ为吸热反应,当温度升高时反应Ⅰ平衡逆向移动,生成甲醇的CO2的物质的量减小,反应ⅱ正向移动,转化CO2的总物质的量变大,所以甲醇的选择率降低,曲线a表示甲醇的选择率,不正确;B.由分析可知,反应ⅱ为吸热反应,ΔH2>0,正确;C.曲线Ⅰ是甲醇选择率,随着温度升高而降低,则生成甲醇的最佳温度为483 K,不正确;D.合适的催化剂可增大甲醇选择率,但不能影响化学平衡的移动,不会改变CO2的平衡转化率,不正确。]
13.D　[由题干图像信息可知,温度降低时曲线a对应的转化率高于b,说明曲线b为相同时间内的转化率,即曲线a为H2S的平衡转化率,曲线b为经历相同时间H2S的转化率,据此分析解题。A.由题干图像信息可知,P点对应的温度低于N、L,且N点反应还在向正向进行,即逆反速率在增大,故P、N、L三点,L点的v(逆)最大,正确;B.由分析可知,曲线a表示H2S的平衡转化率随温度变化曲线,正确;C.随温度的升高,曲线b逐渐向a靠近的原因是温度升高反应速率加快,反应达到平衡所需时间缩短,越来越接近相同时间,即相同时间内越来越接近达到平衡,正确;D.若恒温、恒压条件下,充入1 mol H2S进行上述反应,根据三段式分析可知,H2S的平衡转化率为20%时,
Kp==,H2S的平衡转化率为40%时,
设充入了a mol Ar,Kp==,温度不变Kp不变,解得a=14.4 mol,即欲将H2S平衡转化率由20%提升至40%,可向反应器中充入14.4 mol Ar作为稀释气,错误。](共32张PPT)
选择题突破13　化学反应速率和平衡图像
第三篇　专项练增分提能
选择题重要考点强化练
A.正反应为吸热反应,ΔH>0
B.a、c两点对应条件下,反应进行的平均速率相等
C.延长反应时间至3 h,c点对应条件下CO的转化率升高
D.b点对应条件下,向容器中继续通入1 mol He(g)、3 mol H2(g)
和1 mol CO(g),达到平衡状态后,c(H2)∶c(CO)=3∶1
D
A.曲线Ⅱ表示20 ℃时反应的转化率
B.该反应的正反应为吸热反应
C.a点时,曲线Ⅰ和曲线Ⅱ表示的化学平衡常数相等
D.反应物的化学反应速率的大小关系:d>b>c
D
解析　A.温度越高,反应速率越大,曲线Ⅰ比曲线Ⅱ变化快,曲线Ⅰ对应反应先达到平衡状态,说明曲线Ⅰ对应反应的温度高,则曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示20 ℃、0 ℃时反应的转化率,A错误;B.曲线Ⅰ比曲线Ⅱ的温度高,但转化率低,说明升温平衡逆向移动,转化率降低,则该反应的正反应为放热反应,B错误;C.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点时,曲线Ⅰ和曲线Ⅱ表示的化学平衡常数不相等,C错误;D.b点处温度比c点处高且转化率相同,故b点处反应物的化学反应速率比c点处的大,d点处的转化率比b点处的低,故d点处反应物浓度比b点处的大,d点处反应物的化学反应速率比b点处的大,故反应物的化学反应速率的大小关系为d>b>c,D正确。
A.0~2 min内的反应速率:v(O2)=0.045 mol·L-1·min-1
B.2 min时改变的条件可能是降低温度
C.4 min时改变的条件是通入氧气
D.6 min时,NH3的转化率为72%
C
解析　由题图可知,0~2 min内NO的增加量为0.12 mol,则v(O2)=v(NO)=×=0.037 5 mol·L-1·min-1,A错误。2 min时反应速率增大,改变的条件不可能是降低温度,因为降低温度会使反应速率减小,B错误。4 min时,只有O2的物质的量瞬间增大,其他物质的物质的量都瞬间不变,则改变条件是通入氧气,C正确。6 min时,NH3的转化率为×100%=28%,D错误。
4.(2024·江苏苏州检测)NiO-In2O3可协同催化CO2的氢化,体系中涉及以下两个反应:
反应1　CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.3 kJ·mol-1;
反应2　CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.2 kJ·mol-1。
将一定比例的CO2、H2以一定流速通过催化剂,在一定温度下反应,CO2的转化率、CH3OH或CO的选择性[×
100%]与催化剂中NiO的物质的量分数的变
化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.反应2H2(g)+CO(g)===CH3OH(g)　ΔH=+90.5 kJ·mol-1
B.曲线Y表示CO2的转化率随NiO的物质的量分数的变化
C.其他条件不变,催化剂中NiO的物质的量分数为1%时,CH3OH的产率最高
D.其他条件不变,催化剂中NiO的物质的量分数从25%增加到50%,CH3OH的平衡选择性降低
答案　B
解析　根据盖斯定律可知,目标反应=反应1-反应2,即2H2(g)+CO(g)===CH3OH(g)　ΔH=ΔH1-ΔH2=-90.5 kJ·mol-1,A错误;由题意可得,CH3OH的选择性与CO的选择性之和为100%,结合题图可知,CO的选择性随催化剂中NiO的物质的量分数的变化曲线与CH3OH的选择性随催化剂中NiO的物质的量分数的变化曲线应关于纵坐标选择性为50%这条水平线对称,则曲线X表示CO的选择性随催化剂中NiO的物质的量分数的变化,曲线Y表示CO2的转化率随催化剂中NiO的物质的量分数的变化,B正确;由题图可知,其他条件不变,催化剂中NiO的物质的量分数为1%时,CH3OH的选择性最高,但CO2的转化率不是最高,则CH3OH的产率不一定是最高,C错误;催化剂能改变反应速率,但不影响平衡移动,因此催化剂中NiO的物质的量分数从25%增加到50%,CH3OH的平衡选择性不变,D错误。
5.(2024·重庆八中检测)CO和H2合成乙醇的过程中发生如下反应:
A.α1<α2
B.在投料比为α3条件下,主反应的v逆(Y)>v正 (Z)
C.副反应能自发进行的临界温度约为993 K
D.若α2=2,在T1 K条件下,主反应的平衡常数K=0.25
C
解析　当温度相同时,向恒容密闭容器中增大投料比α[α=],相当于增大c(H2),由题给反应可知,增大c(H2)对主反应的影响更大,即主反应正向移动的程度大于副反应逆向移动的程度,导致CO的平衡转化率增大,故α1>α2>α3,A错误;温度升高,正、逆反应速率均增大,在投料比为α3条件下,Y点对应的温度低于Z点的,故主反应的v正(Y)=v逆(Y)6.(2024·北师大实验中学测试)已知NO2与N2O4之间相互转化:2NO2(g) N2O4(g)　ΔH=-24.4 kJ·mol-1,在恒温下,将一定量NO2和N2O4的混合气体充入体积为2 L的密闭容器中,其中NO2、N2O4的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.a点时反应正在逆向进行
B.b点的正反应速率等于逆反应速率
C.25 min时,导致平衡移动原因是通过改变体积减
小压强或降低温度
D.反应进行到10 min时,体系吸收的热量为9.76 kJ
C
解析　A.在0~10 min内,NO2的物质的量浓度逐渐增大,N2O4的物质的量浓度逐渐减小,反应逆向进行,则a点时反应正在逆向进行,A正确;B.b点时,NO2的物质的量浓度保持不变,说明反应达到平衡状态,则b点的正反应速率等于逆反应速率,B正确;C.25 min时,改变条件后,NO2的物质的量浓度逐渐减小,N2O4的物质的量浓度逐渐增大,平衡正向移动,通过改变体积而减小压强时,平衡逆向移动,且NO2和N2O4的物质的量浓度会瞬间减小,与图像中NO2、N2O4的物质的量浓度变化不符,C错误;D.反应进行到10 min时,N2O4的物质的量浓度减少了0.2 mol·L-1,则消耗N2O4的物质的量为0.2 mol·L-1×2 L=0.4 mol,逆反应吸热,故体系吸收的热量为0.4 mol×24.4 kJ·mol-1=9.76 kJ,D正确。
A.该条件下,Z和W都不可能为气体
B.t1~t2时间段与t3时刻后,两时间段内反应体系中气体的平
均摩尔质量可能相等
C.若该反应ΔH<0,则该反应的平衡常数K随温度升高而减小
D.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时刻后的c(X)不相等
D
解析　A.根据图像可知,正反应速率不随反应时间和压强的改变而改变,故Z和W都不是气体,A正确;B.X是气体,结合图像可知,Y可能不是气体,也可能是气体,若Y不是气体,气体产物只有X,反应过程中气体的平均摩尔质量始终不变,则t1~t2时间段与t3时刻后,两时间段内反应体系中气体的平均摩尔质量可能相等,B正确;C.若该反应ΔH<0,则该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,则该反应的平衡常数减小,C正确;D.由于化学平衡常数只与温度有关,又该温度下反应的平衡常数表达式K=c(X),则c(X)是定值,则t1~t2时间段与t3时刻后的c(X)相等,D错误。
A.该反应为吸热反应
B.平衡常数K:D点C.C点时,H2的转化率最高
D.A、B、C、D、E五点对应的反应都达到了平衡状态
C
解析　A.根据图像分析可知,C点后反应均处于平衡状态,随着温度升高,NH3的体积分数减小,平衡逆向移动,则该反应为放热反应,A错误;B.平衡常数K只与温度有关,该反应是放热反应,D点对应温度小于E点对应温度,故平衡常数K:D点>E点,B错误;C.C点时NH3的体积分数最大,则此时H2的转化率最高,C正确;D.AC段反应尚未达到平衡状态,C点时反应达到平衡状态,CE段反应处于平衡状态,φ(NH3)主要受温度影响,D错误。
A.T1>T2
B.T2 ℃时,0~2 h内的平均反应速率:v(环戊二烯)=0.6 mol·L-1·h-1
C.T2 ℃时,当容器内的气体压强为起始的1.5倍时:v(正)>v(逆)
D.T1 ℃时,反应恰好达到平衡时:4.8 molB
解析　A.由图可知,T2 ℃时,双环戊二烯前1 h减少1.8 mol,相当于环戊二烯增加3.6 mol,T1 ℃时,环戊二烯增加4 mol>3.6 mol,所以T1>T2,正确;B.T2 ℃时,0~2 h内的平均反应速率:v(环戊二烯)==1.2 mol·L-1·h-1,错误;C.由a点可知,T2 ℃时,平衡时气体总物质的量为2×(3 mol-0.6 mol)+0.6 mol=5.4 mol,是初始3 mol的1.8倍,气体的压强为起始时的1.5倍时,反应正向进行,v(正)>v(逆),正确;D.在T2 ℃时,反应达到平衡,消耗双环戊二烯的物质的量为(3-0.6)mol=2.4 mol,此时生成环戊二烯的物质的量为2.4×2 mol=4.8 mol,因为T1>T2,该反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,则T1 ℃时n(环戊二烯)>4.8 mol,假设双环戊二烯全部反应,则生成环戊二烯的物质的量为6 mol,但该反应为可逆反应,不能进行到底,因此n(环戊二烯)<6 mol,正确。
10.(2024·北京通州一模)以煤和水蒸气为原料制备合成气(CO、H2、CH4)的体系发生的主要反应为:
A.高温利于反应③逆向进行
B.由不同温度下反应的结果变化可知ΔH1>0,ΔH2>0
C.欲制得甲烷含量高的高热值燃气应在低温下进行
D.向制备合成气体系中加入一定量CaO更有利于增大H2的体积分数
答案　B
解析　A.CH4只由反应③产生,温度升高,CH4减少说明反应③逆向移动,故高温利于反应③逆向进行,正确;B.温度升高,CO2减少说明反应②逆向移动,故反应②是正向放热的反应,ΔH2<0,错误;C.由图知,温度较低时,气体组成中CH4占比更多,故欲制得甲烷含量高的高热值燃气应在低温下进行,正确;D.向制备合成气体系中加入一定量CaO,CaO优先消耗CO2,CO2浓度减小,使反应①②正向移动,有利于增大H2的体积分数,正确。
A.反应达到平衡时,升高温度,P的体积分数
增大
B.路径Ⅰ达到平衡所用时间最短
C.路径Ⅱ比路径Ⅲ中X的最高浓度小
D.平衡时增大R的浓度,再次达到平衡时P的体积分数增大
D
解析　A.由图像分析可知,该反应为吸热反应,因此升高温度,平衡正向移动,P的体积分数增大,正确;B.路径Ⅰ的最大能垒数值最小,反应速率最快,达到平衡所用时间最短,正确;C.生成X时,路径Ⅱ的最大能垒数值比Ⅲ大,因此生成中间产物X的速率慢,后面的反应路径相同,X的消耗速率相同,则路径Ⅱ比路径Ⅲ中X的最高浓度小,正确;D.该反应为气体分子数目不变的反应,K值不变,P、R平衡时浓度比值不变,改变反应物浓度,重新达到平衡时P的体积分数不变,错误。
12.(2024·广东佛山阶段练)聚焦“双碳”目标,推动绿色发展。以CO2为原料合成化工原料,有利于“双碳”目标的达成。在恒容密闭容器中充入1 mol CO2、3 mol H2,在催化剂的作用下发生反应:
下列说法正确的是(　　)
A.曲线Ⅰ是CO2的平衡转化率
B.反应ⅱ的ΔH2>0
C.图中各点中,生成甲醇的最佳温度为560 K
D.合适的催化剂可增大甲醇选择性和CO2的平衡转化率
B
解析　若反应ⅱ为放热反应,则CO2的平衡转化率和甲醇选择率随温度升高而降低,与图不符,则反应ⅱ为吸热反应;A.由分析可知,反应ⅱ为吸热反应,当温度升高时反应Ⅰ平衡逆向移动,生成甲醇的CO2的物质的量减小,反应ⅱ正向移动,转化CO2的总物质的量变大,所以甲醇的选择率降低,曲线a表示甲醇的选择率,不正确;B.由分析可知,反应ⅱ为吸热反应,ΔH2>0,正确;C.曲线Ⅰ是甲醇选择率,随着温度升高而降低,则生成甲醇的最佳温度为483 K,不正确;D.合适的催化剂可增大甲醇选择率,但不能影响化学平衡的移动,不会改变CO2的平衡转化率,不正确。
A.P、N、L三点,L点的v(逆)最大
B.曲线a表示H2S的平衡转化率随温度变化曲线
C.随温度的升高,曲线b逐渐向a靠近的原因是反
应达到平衡所需时间缩短
D.若恒温、恒压条件下,充入1 mol H2S进行上述反应,欲将H2S平衡转化率由20%提升至40%,可向反应器中充入34 mol Ar作为稀释气
D
解析　由题干图像信息可知,温度降低时曲线a对应的转化率高于b,说明曲线b为相同时间内的转化率,即曲线a为H2S的平衡转化率,曲线b为经历相同时间H2S的转化率,据此分析解题。A.由题干图像信息可知,P点对应的温度低于N、L,且N点反应还在向正向进行,即逆反速率在增大,故P、N、L三点,L点的v(逆)最大,正确;B.由分析可知,曲线a表示H2S的平衡转化率随温度变化曲线,正确;C.随温度的升高,曲线b逐渐向a靠近的原因是温度升高反应速率加快,反应达到平衡所需时间缩短,越来越接近相同时间,即相同时间内越来越接近达到平衡,正确;D.若恒温、恒压条件下,充入1 mol H2S进行上述反应,根据三段式分析可知,H2S的平衡转化率为20%时,
Kp==,H2S的平衡转化率为40%时,
设充入了a mol Ar,Kp==,温度不变Kp不变,解得a=14.4 mol,即欲将H2S平衡转化率由20%提升至40%,可向反应器中充入14.4 mol Ar作为稀释气,错误。

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