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化学反应速率与化学平衡图像分类突破
【方法与技巧】
1．速率—时间图像(v t图像)
(1)解题方法：分清正反应、逆反应及二者的相对大小，分清“渐变”、“突变”和“平台”；正确判断化学平衡的移动方向；熟记浓度、压强、温度、催化剂等对化学平衡移动的影响规律
(2)常见的三种类型图像
①“渐变”类v－t图像
图像 分析 结论
t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变，增大反应物的浓度
t1时v′正突然减小，v′逆逐渐减小；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变，减小反应物的浓度
t1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变，增大生成物的浓度
t1时v′逆突然减小，v′正逐渐减小；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变，减小生成物的浓度
②“断点”类v t图像：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)　ΔH＝Q kJ·mol－1
图像 分析 结论
t1时v′正、v′逆均突然增大，且v′正＞v′逆；平衡向正反应方向进行 t1时其他条件不变，增大反应体系的压强且m＋n＞p＋q(正反应为体积减小的反应)
t1时其他条件不变，升高温度且Q＞0(吸热反应)
t1时v′正、v′逆均突然增大，且v′逆＞v′正；平衡向逆反应方向进行 t1时其他条件不变，增大反应体系的压强且m＋n＜p＋q(正反应为体积增大的反应)
t1时其他条件不变，升高温度且Q＜0(放热反应)
t1时v′正、v′逆均突然减小，且v′正＞v′逆；平衡向正反应方向进行 t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＜p＋q(正反应为体积增大的反应)
t1时其他条件不变，降低温度且Q＜0(放热反应)
t1时v′逆、v′正均突然减小，且v′逆＞v′正；平衡向逆反应方向进行 t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＞p＋q(正反应为体积减小的反应)
t1时其他条件不变，降低温度且Q＞0(吸热反应)
③“平台”类v t图像
图像 分析 结论
t1时v′正、v′逆均突然增大且v′正＝v′逆，平衡不移动 t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)
【精准训练1】
1．在恒温恒压下，某一体积可变的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g)2C(g)　ΔH＜0，t1时达到平衡后，在t2时改变某一条件，其反应过程如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，A的体积分数：Ⅰ＞Ⅱ
B．t2时改变的条件是向密闭容器中加入物质C
C．0～t2时，v正＞v逆
D．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，平衡常数：K(Ⅰ)＜K(Ⅱ)
2．一定条件下，NH3在恒容密闭容器中发生分解反应：2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　ΔH＞0，v(NH3)随时间的变化如图所示。已知t1时反应达到平衡，t2时改变某单一条件(浓度、温度或催化剂等)，下列说法不正确的是(　　)
A．由O到t1，H2的浓度不断增大 B．由t1到t2，2v正(H2)＝3v逆(NH3)
C．t2时，可能向容器中通入了N2 D．平衡常数KⅠ可能小于KⅡ
3．向某密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应，各物质的浓度随时间变化如图甲所示[t0～t1阶段的c(B)变化未画出]。图乙为t2时刻后改变条件时平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况，四个阶段都各改变一种反应条件且互不相同，t3～t4阶段为使用催化剂。下列说法中正确的是(　　)
A．若t1＝15 s，则用A的浓度变化表示的t0～t1阶段的平均反应速率为0.004 mol·L－1·s－1
B．t4～t5阶段改变的条件一定为减小压强
C．该容器的容积为2 L，B的起始物质的量为0.02 mol
D．t5～t6阶段，容器内A的物质的量减少了0.06 mol，而此过程中容器与外界的热交换总量为a kJ，该反应的热化学方程式为3A(g)B(g)＋2C(g)　ΔH＝－50a kJ·mol－1
4．在恒容密闭容器中加入一定量CaSO4和CO，一定温度下发生反应：CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)　ΔH＝＋218.4 kJ·mol－1，CO的反应速率随时间变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．该反应是吸热反应，升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小
B．再加入少量CaO固体，平衡向逆反应方向移动
C．图示中t1 min时改变的条件可能是减小c(CO)，同时增大c(SO2)
D．气体的平均相对分子量不变时，不能说明反应达到平衡。
2．百分含量(或转化率)——时间——温度(或压强)图像：此类图像一般纵坐标表示物质的量、浓度、百分含量、转化率，横坐标表示反应时间
(1)解题方法
①先拐先平数值大：转折点之前，用外因对速率的影响分析问题，用“先拐先平数值大”的规律判断不同曲线表示温度或压强的大小，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高或压强较大；转折点之前，用外因对速率的影响分析问题，用“先拐先平数值大”的规律判断不同曲线表示温度或压强的大小
②看斜率的绝对值：在化学平衡图像中，斜率的绝对值越大表示的温度较高或压强较大
T2曲线先拐或斜率大，表示T2＞T1，从T2到T1，可以理解为降低温度生成物的百分含量增多，即是：降低温度平衡正向移动，因此正反应是放热反应
p1曲线先拐或斜率绝对值大，表示p1＞p2，从P2到P1，可以理解为增大压强反应物的百分含量增多，即是：增大压强平衡逆向移动，因此逆反应是气体体积减小的反应，则正反应是气体体积增大的反应
(2)常见图像：以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例，其中C%指生成物的百分含量，B%指反应物的百分含量
T1＜T2，ΔH＞0 T1＜T2，ΔH＞0 T1＜T2，ΔH＜0 T1＜T2，ΔH＜0 p1＞p2，m＋n＞p＋q
p1＞p2，m＋n＞p＋q p1＞p2，m＋n＜p＋q p1＞p2，m＋n＜p＋q a曲线：加催化剂 a曲线：加催化剂
【精准训练2】
1．科学家研究出一种新的催化剂能有效处理汽车尾气，其反应的化学方程式为2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＜0，若反应在恒容密闭容器中进行，由该反应相关图像作出的判断正确的是(　　)
A．甲图中改变的反应条件为升温
B．乙图中温度T2＞T1，纵坐标可代表NO的百分含量
C．丙图中压强p1＜p2，纵坐标可代表NO的体积分数
D．丁图中a、b、c三点只有b点已经达到平衡状态
2．在恒容密闭容器中，由CO合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，在其他条件不变的情况下，研究温度对反应的影响，实验结果如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．CO合成甲醇的反应为吸热反应
B．平衡常数K＝
C．该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
D．处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时增大
3．对于可逆反应A(g)＋2B(g)2C(g)　ΔH＞0，下列图像中正确的是(　　)
4．可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，反应过程中，当其他条件不变时，C的百分含量与温度(T)和压强(p)的关系如图。下列叙述正确的是(　　)
A．达平衡后，若升温，平衡左移
B．达平衡后，加入催化剂，则C的百分含量增大
C．化学方程式中a＋b＞c＋d
D．达平衡后，减小A的量有利于平衡向右移动
5．已知某可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间t时，温度T和压强p与反应物B在混合气体中的体积分数[φ(B)]的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是(　　)
A．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＞p，放热反应 B．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＞p，吸热反应
C．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放热反应 D．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸热反应
6．已知可逆反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1 025 kJ/mol，若反应物的起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是(　　)
3．百分含量(或转化率)—压强—温度图像：此类图像的纵坐标为某物质的平衡浓度或转化率，横坐标为温度或压强
(1)解题方法——“定一议二”：在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个变量，分析方法是确定其中一个变量，讨论另外两个变量之间的关系
定压强：当压强一定时(105 Pa或107 Pa)，生成物C的百分含量随温度T的升高而逐渐减小，说明升高温度平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，正反应则为放热反应；定温度：作横坐标的垂线，保持温度一定，与压强线出现两个交点，显然是压强越大，生成物C的百分含量增大，说明增大压强，平衡正向移动，正反应是气体总体积减小的反应
(2)常见图像：以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例，其中A%指反应物的百分含量
①恒压线图像
m＋n＞p＋q，ΔH＞0 m＋n＞p＋q，ΔH＞0
②恒温线图像
m＋n＞p＋q，ΔH＜0 m＋n＞p＋q，ΔH＜0
【精准训练3】
1．在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO2、0.1 mol·L－1 CH4，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图，下列有关说法不正确的是(　　)
A．上述反应的ΔH＜0 B．压强：p4＞p3＞p2＞p1
C．压强为p4、温度为1 100 ℃时该反应的平衡常数约为1.64 D．压强为p4时，在y点：v正＞v逆
2．用CO合成甲醇(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下图所示。下列说法正确的是(　　)
A．温度：T1＞T2＞T3 B．正反应速率：v(b)＞v(d)　v(a)＞v(c)
C．平衡常数：K(a)＞K(c)　K(b)＝K(d) D．平均摩尔质量：M(b)＞M(d)　M(a)＜M(c)
3．我国在H2和CO合成CH3OH的研究中取得重大突破。向某密闭容器中，按物质的量为2∶1的比例充入H2和CO，发生反应：2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)　ΔH。测得不同压强下CH3OH(g)的平衡体积分数随温度变化关系如图所示，下列说法错误的是(　　)
A．p1＞p2
B．该反应的焓变ΔH＞0
C．N点时对应该反应的Kp＝eq \f(12.5,p)
D．M、N两点使用不同催化剂时，正反应速率可能相等
4．将4 mol H2和2 mol CO通入1 L的反应器中，一定条件下发生反应：2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g) +H2O(g)　ΔH，其中CO的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．ΔH＞0
B．p1＜p2
C．X点和Y点对应的化学平衡常数K(X)＜K(Y)
D．在p2和316 ℃时，若将6 mol H2和2 mol CO通入容器中，则平衡时CO的平衡转化率大于50%
5．如图是温度和压强对反应X＋Y2Z影响的示意图。图中纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是(　　)
A．X、Y、Z均为气态
B．恒容时，混合气体的密度可作为此反应是否达到化学平衡状态的判断依据
C．升高温度时v正增大，v逆减小，平衡向右移动
D．使用催化剂Z的产率提高
6．有一化学平衡mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如图表示的是A的转化率与压强、温度的关系。下列叙述正确的是(　　)
A．正反应是放热反应；m＋n＞p＋q B．正反应是吸热反应；m＋n＜p＋q
C．正反应是放热反应；m＋n＜p＋q D．正反应是吸热反应；m＋n＞p＋q
4．“点－线－面”三维度分析特殊平衡图像
(1)全程百分含量—压强图像或全程百分含量温度图像
对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，M点前，表示从反应物开始，v正＞v逆；M点为刚达到平衡点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH＜0
(2)百分含量—压强图像或百分含量温度图像
对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点。①压强增大，A的百分含量增大，说明增大压强，平衡逆向移动，即：m＋n＜p＋q；②L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以， E点v正＞v逆；则L线的右下方(F点)，v正＜v逆；③E、F两点的反应速率：vE＜vF
(3)速率—温度(压强)图：曲线的意义是外界条件(温度、压强)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点是平衡状态，压强增大(或温度升高)后正反应速率增大得快，平衡正向移动
v－P图像：交点即为平衡状态，当压强增大，v正＞v逆，表明平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应v－T图像：交点即为平衡状态，当温度升高，v正＞v逆，表明平衡正向移动，正反应为吸热反应
【精准训练3】
1．向密闭容器中充入物质A和B，发生反应aA(g)＋bB(g)cC(g)。反应过程中，物质A的体积分数和C的体积分数随温度(T)的变化曲线如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．该反应在T1、T3温度时达到化学平衡
B．该反应在T2温度时达到化学平衡
C．该反应的逆反应是放热反应
D．升高温度，平衡会向正反应方向移动
2．mA(s)＋nB(g)qC(g) ΔH <0，在恒温条件下，B的体积分数(B%)与压强(p)的关系如图所示，有关叙述正确的是(　　)
A．m＋n＜q B．n＞q C．X点，v正>v逆；Y点，v正＜v逆 D．X点比Y点反应速率快
3．可逆反应mA(g)nB(g)＋pC(s)　ΔH＝Q，温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合下图中的两个图像，下列叙述正确的是(　　)
A．m＞n，Q＞0 B．m＞n＋p，Q＞0 C．m＞n，Q＜0 D．m＜n＋p，Q＜0
【课时精练】
1．工业上苯乙烯的生产主要采用乙苯脱氢工艺：C6H5CH2CH3(g)C6H5CH==CH2(g)＋H2(g)。某条件下无催化剂存在时，该反应的正、逆反应速率v随时间t的变化关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．曲线①表示的是逆反应的v t关系 B．t2时刻体系处于平衡状态
C．反应进行到t1时，Q＜K(Q为浓度商) D．催化剂存在时，v1、v2都增大
2．[Co(H2O)6]SO4在NaCl溶液中存在平衡：[Co(H2O)6]2＋(aq)＋4Cl－(aq)[CoCl4]2－(aq)＋6H2O(l)　ΔH；溶液中c(Cl－)随温度的变化关系如图所示，下列说法不正确的是(　　)
A．该反应的正反应为吸热反应 B．平衡常数：K(Z)＞K(Y)＞K(X)
C．T1温度，W点时，v正＞v逆 D．状态X与状态Z相比，状态Z时[CoCl4]2－的产率更高
3．在密闭容器中充入1 mol CO和1 mol NO，在一定条件下发生反应2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)，测得NO的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示。实验测得，v正＝k正c2(NO)·c2(CO)，v逆＝k逆c(N2)·c2(CO2)
(k正、k逆为速率常数)，下列说法错误的是(　　)
A．达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数小于k逆增大的倍数
B．若密闭容器体积为1 L，在p1压强下，b点＝160
C．NO的物质的量：b点＞a点
D．逆反应速率：a点＞c点
4．在体积可变的密闭容器中投入0.5 mol CO和1 mol H2，不同条件下发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH。实验测得平衡时H2的转化率随温度、压强的变化如图1所示。下列说法错误的是(　　)
A．Y代表压强，且Y1＞Y2；X代表温度，且ΔH＜0
B．M点反应物转化率之比等于N点
C．若M点对应的容器体积为5 L，则N点的平衡常数K＝100
D．图2中曲线AB能正确表示该反应平衡常数的负对数pK(pK＝－lg K)与X的关系
5．一定条件下，反应：6H2(g)＋2CO2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g)的数据如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．该反应的ΔH＞0
B．达平衡时，v正(H2)＝v逆(CO2)
C．b点对应的平衡常数K值大于c点
D．a点对应的H2的平衡转化率为90%
6．工业上利用氨气生产氢氰酸(HCN)的反应为CH4(g)＋NH3(g)HCN(g)＋3H2(g)　ΔH＞0。其他条件一定，达到平衡时NH3转化率随外界条件X变化的关系如图所示。则X可以是(　　)
①温度　②压强　③催化剂　④
A．①② B．②③ C．②④ D．①④
7．向绝热恒容密闭容器中通入A和B，在一定条件下发生反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，正反应速率随时间的变化关系如图所示，下列结论正确的是(　　)
A．气体A的浓度：a点小于b点 B．若Δt1＝Δt2，则气体C的生成量：ab段大于bc段
C．c点时：v(正)＝v(逆) D．体系压强不再变化，说明反应达到平衡状态
8．已知恒容密闭容器中发生反应：Al2Cl6(g)2AlCl3(g)　ΔH＞0，平衡体系中气体的平均相对分子质量(M)在不同温度下随压强的变化曲线如图所示，下列叙述正确的是(　　)
A．温度：T2＞T1 B．平衡常数：K(c)＞K(a)＞K(b)
C．反应速率：v(a)＞v(b) D．当M为200.25时，Al2Cl6的转化率约为33%
9．研究表明，用可控Cu/Cu2O界面材料也可催化CO2还原合成甲醇：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　
ΔH＜0。将6.0 mol CO2和8.0 mol H2充入体积为2 L的恒温恒容密闭容器中发生该反应，测得起始压强为35 MPa，H2的物质的量随时间的变化如图中实线所示。下列说法正确的是(　　)
A．1~4 min(实线)内，v(CO2)约为0.62 mol·L－1·min－1
B．该条件下的实线对应的Kp为0.02 MPa－2
C．要变成虚线，可能的条件是升高温度或加入催化剂
D．当气体的平均摩尔质量或密度一定时，化学反应达平衡状态
10．对于放热的可逆反应，某一给定转化率下，最大反应速率对应的温度称为最适宜温度。反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0在催化剂作用下原料的总转化率与最适宜温度(曲线Ⅰ)、原料的总平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线示意图最合理的是(　　)
11．某温度下，向恒温、恒压容器中充入3 mol H2和1 mol CO2，在催化剂作用下发生反应：
3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＜0，平衡时体系中H2、CO2和H2O的物质的量分数(x)与平衡总压的关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．曲线a可表示x(H2O)随压强的变化情况
B．其他条件不变，及时分离出水蒸气，有利于平衡正向移动，但平衡常数不变
C．Q点CO2的转化率为75%
D．若起始压强为1×106 Pa，将容器改为恒容容器，平衡时：x(a)＞x1
12．在2 L恒容密闭容器中充入2 mol X和1 mol Y发生反应：2X(g)＋Y(g)3Z(g)，反应过程中持续升高温度，测得混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是(　　)
A．Q点时，Y的转化率最大
B．W点的正反应速率等于M点的正反应速率
C．升高温度，平衡常数增大
D．温度一定，平衡时充入Z，达到新平衡时Z的体积分数比原平衡时大
13．还原CoO制备Co可通过下列两个反应实现：
Ⅰ．CoO(s)＋H2(g)Co(s)＋H2O(g)
Ⅱ．CoO(s)＋CO(g)Co(s)＋CO2(g)
723 K下，在初始压强相同(均为12.0 kPa)的甲、乙两密闭容器中分别发生反应Ⅰ、反应Ⅱ，得到部分气体的分压随时间的变化关系如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．甲容器中，10~40 min内用H2表示的平均反应速率v(H2)＝0.15 kPa·min－1
B．增大起始时容器的压强，CoO的平衡转化率增大
C．此条件下，选择CO还原CoO的效率更高
D．723 K时，反应Ⅱ的平衡常数Kp＝119
14．向一恒容密闭容器中加入1 mol CH4(g)和一定量的H2O(g)，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x[x＝]随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．该反应ΔH＜0
B．x1＞x2
C．a、c两点从开始到平衡，H2O的平均反应速率：vc＞va
D．a、b、c从开始到平衡所对应能量变化Q的大小：a＜b=c
15．科学家研究以太阳能为热源分解Fe3O4，最终循环分解水制H2，其中一步重要反应为2Fe3O4(s)6FeO(s)＋O2(g)　ΔH＝a kJ·mol－1。在一定压强下，Fe3O4的平衡转化率随温度变化的α(Fe3O4)－T曲线如图所示。下列有关说法不正确的是(　　)
A．a＞0 B．压强：p1＞p2
C．升高温度，该反应的平衡常数增大 D．将体系中O2分离出去，能提高Fe3O4的转化率
16．将2 mol CH4(g)和5 mol H2O(g)通入一密闭容器中，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。CH4(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示，下列有关平衡常数的判断正确的是(　　)
A．KA＞KB＝KC＞KD B．KA＜KB＝KC＜KD
C．KA＝KB＞KC＝KD D．KA＝KB＜KC＝KD
17．2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＜0，v正(NO2)=k1·c2(NO2)，v逆(N2O4)=k2·c(N2O4)，其中k1、k2为速率常数，T0时，k1＝k2，将一定量的NO2充入注射器中，改变活塞位置，气体透光率随时间的变化如图所示(气体颜色越深，透光率越低)，下列说法错误的是(　　)
A．d点v正(NO2)＜v逆(NO2)
B．T0时，K＝0.5
C．T1时，k2＝0.6k1，则T1＜T0
D．保持容积不变，再充入一定量NO2气体，NO2的平衡转化率不变
18．已知反应：CH2==CHCH3(g)＋Cl2(g)CH2==CHCH2Cl(g)＋HCl(g)。在一定压强下，按不同投料比w
[w＝]向密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时，丙烯的体积分数(φ)与温度(T)、w的关系，图乙表示正、逆反应的平衡常数与温度的关系。则下列说法中错误的是(　　)
A．图甲中w2＞1
B．图乙中，A线表示逆反应的平衡常数
C．温度为T1、w＝2时，Cl2的转化率为50%
D．若在恒容绝热装置中进行上述反应，达到平衡时，装置内的气体压强增大
19．一定温度下的平衡体系：CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)中仅含有CaCO3、CaO及CO2气体。此时压强为p，体积为2 V。在t0时刻，将容器容积压缩到V且保持不变。测得体系中压强与时间关系如图所示(忽略固体所占体积)。下列说法错误的是(　　)
A．容器容积缩小，CO2浓度增大，平衡向左移动
B．t1时，CaO几乎反应完全
C．t1时，若再加入足量的CaO，达到新平衡时体系的压强大于p
D．若t0时，向体系中增加少量CaCO3(s)，反应速率不变
【化学反应速率与化学平衡图像分类突破】答案
【精准训练1】
1．B。解析：反应速率与其物质的量浓度成正比，Ⅰ、Ⅱ达到平衡状态时逆反应速率相等，说明Ⅰ、Ⅱ达到平衡状态时各物质的物质的量浓度不变，则A的体积分数：Ⅰ＝Ⅱ，故A错误；向密闭容器中加物质C，逆反应速率瞬间增大，再次建立的平衡和原平衡相同，符合图像，故B正确；由题图可知，0～t1时，逆反应速率增大，说明平衡正向移动，即v正＞v逆，t1～t2时，逆反应速率不变，说明处于平衡状态，即v正＝v逆，故C错误；化学平衡常数只与温度有关，Ⅰ、Ⅱ温度相同，则其平衡常数相同，故D错误。
2．D。解析：由图可知，O到t1的过程为氨气分解建立平衡的过程，反应中氢气的浓度不断增大，故A正确；由图可知，t1时反应达到平衡，正、逆反应速率相等，则t1到t2的过程中，2v正(H2)=3v逆(NH3)，故B正确；由图可知，t2时条件改变的瞬间，逆反应速率增大，可能是通入氮气，增大了生成物的浓度，故C正确；由图可知，t2时条件改变的瞬间，逆反应速率增大，随后减小，说明平衡向逆反应方向移动，该反应是吸热反应，若改变条件为升高温度，平衡正向移动，与图示不符合，所以改变条件不可能是升高温度，温度不变，平衡常数不变，则反应的平衡常数KⅠ等于KⅡ，故D错误。
3．B
4．C。解析：该反应为吸热反应，升高温度，正、逆反应速率均增大，A错误；固体的加入不影响化学平衡的移动，B错误；t1 min时，正反应速率减小，逆反应速率增大，可能改变的条件是减小CO浓度同时增大SO2浓度，C正确；随着反应进行，气体的平均相对分子质量不断增大，气体平均相对分子质量不变说明反应达到平衡，D错误。
【精准训练2】
1．A。解析：由乙图所示信息可知，T2时反应速率更快，故温度T2>T1，温度升高，平衡逆向移动，而纵坐标所示的数值减小，则纵坐标不可能代表NO的百分含量，B错误；由丙图所示信息可知，p2时的反应速率更大，故压强p12．D。解析：温度升高，化学反应速率加快，达到平衡所需时间缩短，根据先达到平衡时间长短判断反应温度的高低，然后分析温度对化学平衡移动的影响，结合化学平衡常数的含义，比较不同温度下平衡常数的大小。由图可知，在T2温度下达到平衡所需时间比T1下较短，反应速率较快，说明温度：T2＞T1。温度升高，平衡时甲醇的物质的量越小，说明升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，所以合成甲醇的反应为放热反应，A错误；化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，则可逆反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)的化学平衡常数表达式K＝，B错误；升高温度化学平衡向吸热的逆反应方向移动，导致化学平衡常数减小，温度：T2＞T1，所以化学平衡常数：K1＞K2，即化学平衡常数在T1时比T2时的大，C错误；由图可知，处于A点的反应体系从T1变到T2，温度升高，化学平衡向逆反应方向移动，导致氢气的物质的量增大，甲醇的物质的量减小，故增大，D正确。
3．A。解析：升高温度，化学反应速率增大，达到平衡的时间缩短，因正反应为吸热反应，故平衡正向移动，A的转化率增大，平衡时A的百分含量减小，A正确，C错误；升高温度，正、逆反应速率都增大，因为正反应为吸热反应，所以正反应速率增大的程度大于逆反应速率增大的程度，B错误；该反应的正反应为气体分子数减小的反应，增大压强平衡正向移动，v(正)>v(逆)，D错误。
4．A
5．D。解析：由“先拐先平数值大”原则，对比①②可知T1＞T2，对比②③可知p2＞p1。对比①②，由T2升高到T1，φ(B)减小，说明升温平衡向正反应方向移动，所以正向为吸热反应；对比②③，由p1加压到p2，φ(B)增大，说明加压平衡向逆反应方向移动，所以逆向为缩体，即m＋n＜p。
6．C
【精准训练3】
1．A。解析：由图像可知，压强一定时，温度越高，CH4的平衡转化率越高，故正反应为吸热反应，ΔH＞0，A项错误；该反应为气体分子总数增加的反应，压强越大，甲烷的平衡转化率越小，故压强：p4＞p3＞p2＞p1，B项正确；压强为p4、温度为1 100 ℃时，甲烷的平衡转化率为80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c(CH4)＝0.02 mol·L－1，c(CO2)＝0.02 mol·L－1，c(CO)＝0.16 mol·L－1，c(H2)＝0.16 mol·L－1，平衡常数K＝≈1.64，C项正确；压强为p4时，y点未达到平衡，此时v正＞v逆，D项正确。
2．C
3．B。解析：该反应为气体分子总数减小的反应，所以压强越大，CH3OH(g)的平衡体积分数越高，p1>p2，A正确；温度升高，CH3OH(g)的平衡体积分数减小，说明该反应为放热反应，ΔH<0，B错误；N点时对应该反应的平衡常数与M点相同，Kp＝eq \f(12.5,p)，C正确；M、N两点使用不同催化剂时，催化剂活性不同，速率不同，压强也不同，正反应速率可能相等，D正确。
4．D。解析：由图可知，压强一定时，温度越高，CO的平衡转化率越低，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，即ΔH<0，故A错误；正反应为气体体积减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡向正反应方向移动，CO的平衡转化率增大，故压强：p1>p2，故B错误；X点和Y点对应的温度相同，则化学平衡常数K(X)=K(Y)，故C错误；在p2和316 ℃时，若将6 mol H2和2 mol CO通入容器中，相当于在原平衡的基础上增大氢气的浓度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故CO的平衡转化率应大于50%，故D正确。
5．B。解析：由图可知，在温度不变时增大压强，Z的体积分数减小，即平衡逆向移动，所以X、Y中有一种是气体，A错误；升高温度，v正、v逆都增大，C错误；催化剂对平衡移动无影响，不能提高Z的产率，D错误。
6．D。解析：图像中有三个量，应定一个量来分别讨论另外两个量之间的关系。定压强，讨论T与A的转化率的关系：同一压强下，温度越高，A的转化率越高，说明正反应是吸热反应；定温度，讨论压强与A的转化率的关系：同一温度下，压强越大，A的转化率越高，说明正反应是体积缩小的反应，即m＋n＞p＋q。
【精准训练3】
1．B
2．C
3．C。解析：由图像可知，正反应速率与逆反应速率的交点为平衡状态；达到平衡时，升高温度，v正、v逆都增大，且v逆>v正，平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，故ΔH<0即Q<0；达到平衡时增大压强，v正、v逆都增大，且v正>v逆，平衡向正反应方向移动，正反应为气体体积减小的反应，故m>n，C正确。
【课时精练】
1．A。解析：反应为乙苯制备苯乙烯的过程，开始反应物浓度最大，生成物浓度为0，所以曲线①表示的是正反应的v t关系，曲线②表示的是逆反应的v t关系，A错误。
2．C。解析：温度越高，c(Cl－)越小，则升高温度，平衡向正反应方向移动，该反应的正反应为吸热反应，A正确；对于吸热反应，温度越高，平衡常数越大，则K(Z)＞K(Y)＞K(X)，B正确；W点时的c(Cl－)小于平衡时的c(Cl－)，则反应向逆反应方向移动，即v逆>v正，C错误；状态X到状态Z，平衡向正反应方向移动，故状态Z时[CoCl4]2－的产率更高，D正确。
3．B
4．D。解析：该反应为气体体积减小的反应，相同温度下压强越大H2的转化率越大，所以Y为压强，X为温度，且Y1＞Y2；相同压强下温度越高，氢气的转化率越小，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，即ΔH＜0，故A正确；初始投料n(CO)∶n(H2)＝1∶2，根据方程式可知反应过程中CO和H2按照1∶2反应，所以任意时刻二者的转化率之比均为1∶1，故B正确；N点和M点温度相同，则平衡常数相同，容器体积为5 L，M点H2的转化率为50%，可根据该点列三段式
CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
0.1 0.2 0
0.05 0.1 0.05
0.05 0.1 0.05
K＝＝100，故C正确；pK＝－lg K，则K越大，pK越小，该反应正反应为放热反应，温度越高K越小，则pK越大，故曲线AC表示该反应平衡常数的负对数pK与X的关系，故D错误。
5．D。解析：升高温度，CO2的平衡转化率减小，平衡向左移动，正反应为放热反应，ΔH＜0，A项错误；达平衡时，v正(H2)＝3v逆(CO2)，B项错误；升温，平衡左移，b点温度高，其平衡常数小，C项错误。
6．C。解析：图像趋势为平衡时NH3的转化率随外界条件X增大而减小：反应是吸热反应，升高温度平衡正向移动，NH3转化率随温度的升高而增大，故①错误；反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡逆向移动，NH3转化率随压强增大而减小，故②正确；催化剂不影响平衡，故③错误；越大，代表NH3的量越大，有利于平衡正向移动，但是NH3的转化率随着NH3的增多而减小，故④正确。
7．D。解析：随着反应的进行，反应物气体A的浓度不断减小，故气体A的浓度：a点大于b点，A错误；在a→c段，正反应速率不断增大，则单位时间内气体C的生成量不断增多，故若Δt1＝Δt2，则气体C的生成量：ab段小于bc段，B错误；化学反应达到平衡状态时，正反应速率不再变化，而c点时，正反应速率开始减小，说明反应没有达到平衡状态，则c点时：v(正)≠v(逆)，C错误；该反应前后气体分子数不变，绝热恒容密闭容器中气体压强一直在变，体系压强不再变化，表明体系的温度不变，从而说明反应达到平衡状态，D正确。
8．D。解析：该反应为气体体积增大的吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，气体的物质的量增大，反应前后气体的质量相等，则气体的平均相对分子质量减小，由图可知，T1条件下气体的平均相对分子质量小于T2条件下气体的平均相对分子质量，则温度：T1＞T2，故A错误；温度不变，平衡常数不变，该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，则平衡常数的大小关系为K(b)＞K(c)=K(a)，故B错误；温度越高，反应速率越快，压强越大，反应速率越快，由图可知，b点压强大于a点，反应温度高于a点，则b点反应速率大于a点，故C错误；设起始时Al2Cl6的物质的量为1 mol，平衡时氯化铝的物质的量为2a mol，由气体的平均相对分子质量为200.25可得：267×(1－a)＋133.5×2a＝200.25×(1＋a)，解得a≈0.33，则Al2Cl6的转化率为×100%＝33%，故D正确。
9．B。解析：1~4 min(实线)内，氢气物质的量改变量为3.7 mol，二氧化碳改变量约为1.23 mol，则v(CO2)＝＝0.205 mol·L－1·min－1，故A错误；该条件下的实线对应平衡时氢气物质的量为2 mol，则
　　　　　CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
开始/mol　　6　　　8　　　　 0　　　　0
转化/mol　　2　　　6　　　　 2　　　　2
平衡/mol　　4　　　2　　　　 2　　　　2
则平衡时的总压强为×35 MPa＝25 MPa，Kp＝eq \f(×25 MPa××25 MPa,×25 MPa× (×25 MPa)3)＝0.02 MPa－2，故B正确；该反应是放热反应，要变成虚线，达到平衡所需时间缩短，说明反应速率加快，氢气物质的量增多，说明平衡逆向移动，则可能的条件是升高温度，但不能是加入催化剂，加入催化剂，平衡时氢气的物质的量不变，故C错误；该反应是气体体积减小的反应，气体质量不变，当气体的平均摩尔质量一定，则达到化学平衡；气体质量不变，容器体积不变，密度始终不变，因此当密度一定时，不能说明达到化学平衡状态，故D错误。
10．C。解析：对于放热的可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，该反应的最适宜温度为催化剂的催化活性最好时所对应的温度，在该温度下化学反应速率最大，SO2的转化率也最大；当温度高于最适宜温度后，催化剂的催化活性逐渐减小，催化剂对化学反应速率的影响超过了温度升高对化学反应速率的影响，因此化学反应速率逐渐减小，SO2的转化率也逐渐减小；由于该反应为放热反应，随着温度的升高，SO2和O2的平衡转化率减小，A、D错误；由于反应混合物与催化剂层的接触时间较少，在实际的反应时间内反应还没有达到化学平衡状态，故在相应温度下SO2和O2的转化率低于其平衡转化率，B错误，C正确。
11．D。解析：随着平衡总压的增大，平衡正向移动，产物的物质的量分数增大，则曲线a可表示x(H2O)随压强的变化情况，A正确；其他条件不变，及时分离出水蒸气，有利于平衡正向移动，温度不变，平衡常数不变，B正确；曲线b表示H2(g)的物质的量分数随压强的变化，曲线c表示CO2(g)的物质的量分数随压强的变化，假设Q点时，转化的CO2的物质的量是a mol，列三段式：
　　　　　　3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始/mol　　3　　　1　　　　　0　　　　0
转化/mol　　3a　　a　　　　　a　　　　　a
平衡/mol　　3－3a　1－a　　　a　　　　　a
Q点平衡时H2O(g)、H2(g) 物质的量分数相等，即3－3a＝a，a＝0.75，则Q点CO2的转化率为×100%＝75%，C正确；该反应为气体体积减小的反应，若将容器改为恒容容器，则随着反应进行，压强减小，平衡逆向移动，水的含量减小，即平衡时x(a)＜x1，D错误。
12．A
13．B。解析：甲容器中，10~40 min内，氢气分压变化为(7.5－3.0) kPa＝4.5 kPa，用氢气表示的平均反应速率为＝0.15 kPa·min－1，故A正确；根据题给反应方程式，反应前后气体化学计量数之和相等，增大起始时容器的压强，平衡不移动，CoO的平衡转化率不变，故B错误；根据两个图像可知，CO还原CoO的速率更快，达到平衡时间更短，CO还原CoO达到平衡时，CO2分压为11.9 kPa，起始压强为12.0 kPa，说明CO还原CoO更彻底，因此选择CO还原CoO的效率更高，故C正确；达到平衡时，CO2分压为11.9 kPa，该反应前后气体化学计量数之和相等，总压强不变，即CO的分压为0.1 kPa，Kp＝＝＝119，故D正确。
14．C。解析：因为温度升高甲烷的平衡转化率增大，故平衡正向移动，该反应ΔH＞0，A错误；相同温度下x1的转化率更高，所以甲烷的比例应该较小，故x115．B。解析：根据图像分析，压强一定，温度升高，Fe3O4的平衡转化率增大，则该反应为吸热反应，ΔH＞0，即a＞0，A项正确；温度一定时，压强增大，平衡逆向移动，Fe3O4的平衡转化率减小，故p1＜p2，B项错误；升高温度，平衡正向移动，反应的平衡常数增大，C项正确；将体系中O2分离出去，平衡正向移动，能提高Fe3O4的转化率，D项正确。
16．B。解析：由图可知B、C温度相同，则平衡常数相同，即KB＝KC，压强为p1时，A到C点随着温度升高，CH4(g)的平衡转化率增大，则说明平衡正向移动，平衡常数也增大，所以KA＜KC，同理压强为p2时，B到D点随着温度升高，CH4(g)的平衡转化率增大，则说明平衡正向移动，平衡常数也增大，所以KB＜KD，则平衡常数的大小关系为KA＜KB＝KC＜KD。
17．D。解析：由图可知，d点后透光率减小，说明二氧化氮浓度增大，平衡向逆反应方向移动，则二氧化氮的正反应速率小于逆反应速率，故A正确；由反应达到平衡时，正、逆反应速率相等可得：k1c2(NO2)＝2k2c(N2O4)，整理可得：＝＝K，T0时，k1＝k2，则反应的平衡常数K＝＝0.5，故B正确；该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，T1时，k2＝0.6k1，反应的平衡常数K'＝＝＞K＝0.5，则温度T1小于T0，故C正确；保持容积不变，再充入一定量二氧化氮气体相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，二氧化氮的转化率增大，故D错误。
18．C。解析：根据题中信息可知，增大n(Cl2)，w增大，平衡正向移动，丙烯的体积分数(φ)减小，故w2＞1，A正确；根据图甲可知，升高温度，丙烯的体积分数增大，说明平衡逆向移动，正反应为放热反应，则升高温度，正反应的平衡常数减小，逆反应的平衡常数增大，图乙中A线表示逆反应的平衡常数，B正确；由图乙知，温度为T1时，正、逆反应的平衡常数相等，平衡常数K＝1，当w＝2时，设CH2===CHCH3和Cl2的物质的量分别为a mol、2a mol，参加反应的Cl2的物质的量为b mol，则＝1，解得＝，则Cl2的转化率约为33.3%，C错误；该反应为反应前后气体体积不变的放热反应，反应向正反应方向进行，体系温度升高，气体膨胀，达到平衡时，装置内的气体压强将增大，D正确。
19．C。解析：反应正向气体分子数增大，则容器容积缩小相当于增大压强，平衡向左移动，A项正确；t1时，反应达到新平衡，由K＝c(CO2)可知，如CaO足量，新平衡时c(CO2)保持不变，压强仍为p，但实际压强大于p，故CaO不足，几乎反应完全，B项正确；由K＝c(CO2)可知，如CaO足量，新平衡时c(CO2)保持不变，压强仍为p，C项错误；CaCO3为固体，浓度为定值，向体系中增加少量CaCO3(s)，反应速率不变，D项正确。
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