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2025届高三高考化学二轮复习
提分点十五　化学反应速率与平衡图像
【真题再现】
1.(2024·安徽卷)室温下,为探究纳米铁去除水样中Se的影响因素,测得不同条件下Se浓度随时间变化关系如图。
实验序号 水样体积/mL 纳米铁质量/mg 水样初始pH
① 50 8 6
② 50 2 6
③ 50 2 8
下列说法正确的是 (　　)
A.实验①中,0~2小时内平均反应速率v(Se)=2.0 mol·L-1·h-1
B.实验③中,反应的离子方程式为2Fe+Se+8H+===2Fe3++Se+4H2O
C.其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率
D.其他条件相同时,水样初始pH越小,Se的去除效果越好
2.(2024·湖南卷)恒压下,向某密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)和CO(g),发生如下反应:
主反应:CH3OH(g)+CO(g)===CH3COOH(g)　ΔH1
副反应:CH3OH(g)+CH3COOH(g)===CH3COOCH3(g)+H2O(g)　ΔH2
在不同温度下,反应达到平衡时,测得两种含碳产物的分布分数δ[δ(CH3COOH)=]随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示,下列说法正确的是 (　　)
A.投料比x代表
B.曲线c代表乙酸的分布分数
C.ΔH1<0,ΔH2>0
D.L、M、N三点的平衡常数:K(L)=K(M)>K(N)
3.(2024·江苏卷)二氧化碳加氢制甲醇过程中的主要反应(忽略其他副反应)为:
①CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g)　ΔH1=41.2 kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH2
225 ℃、8×106 Pa下,将一定比例CO2、H2混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和CH3OH的体积分数如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.L4处与L5处反应①的平衡常数K相等
B.反应②的焓变ΔH2>0
C.L6处的H2O的体积分数大于L5处
D.混合气从起始到通过L1处,CO的生成速率小于CH3OH的生成速率
4.(2024·黑吉辽卷)异山梨醇是一种由生物制备的高附加值化学品;150 ℃时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示,15 h后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是 (　　)
A.3 h后,反应②正、逆反应速率相等
B.该温度下的平衡常数:①>②
C.0~3 h平均速率v(异山梨醇)=0.014 mol·kg-1·h-1
D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
5.(双选)(2023·山东卷)一定条件下,化合物E和TFAA合成H的反应路径如下:
已知反应初始E的浓度为0.10 mol·L-1,TFAA的浓度为0.08 mol·L-1,部分物种的浓度随时间的变化关系如图所示,忽略反应过程中的体积变化。
下列说法正确的是 (　　)
A.t1时刻,体系中有E存在
B.t2时刻,体系中无F存在
C.E和TFAA反应生成F的活化能很小
D.反应达平衡后,TFAA的浓度为0.08 mol·L-1
【能力养成】
1.利用图像“断点”判断影响反应速率的外界条件
可逆反应达到平衡后,若某一时刻改变外界条件,速率-时间图像的曲线可能会出现“渐变”或“突变”。根据“断点”前后速率的大小变化,即可对外界条件的变化情况作出判断。
图像 速率变化分析 条件变化判断 平衡移动方向判断
v'正突变,v'逆渐变, 且v'正>v'逆 增大反应物浓度 平衡正向移动
v'正、v'逆都突然减小,且v'正>v'逆 ①降低温度(正反应放热); ②减小压强(正反应气体总体积增大) 平衡正向移动
v'正、v'逆都突然增大,且增大程度相同 ①使用催化剂; ②增大压强(反应前后气体总体积不变) 平衡不移动
2.两种典型的图像
(1)转化率(或百分含量)与温度变化图像
[析图关键]　表示两个外界条件同时变化时,反应物A的转化率变化情况,解决这类图像一般采用“定一议二”的方法,即把自变量(温度、压强)之一设为恒量,讨论另外两个变量的关系。如:图1中,当压强相等(任意一条等压线)时,升高温度,A的转化率增大,说明升高温度平衡向正反应方向移动,即正反应为吸热反应。当温度相等时,在图1中作垂线,与三条等压线交于三点,这三点自下而上为增大压强,A的转化率增大,说明增大压强平衡向正反应方向移动,即正反应为气体体积减小的反应。
(2)转化率(或百分含量)与压强变化图像
[析图关键]　图3中,当温度相等(任意一条等温线)时,增大压强,A的转化率增大,说明增大压强平衡正向移动,即正反应是气体体积减小的反应。当压强相等时,在图3中作垂线,与两条等温线交于两点,这两点自下而上为降低温度,A的转化率增大,说明降低温度平衡正向移动,即正反应为放热反应。
【模拟演练】
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.(2024·北京东城二模)工业上常用H2除去CS2:CS2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2S(g)。一定温度下,向恒容反应器中按照不同投料(见下表)充入气体。按照①进行投料时,测得体系中各成分的物质的量随时间变化如图所示。
投料 CS2(g) H2(g) CH4(g) H2S(g)
① 1 mol 4 mol 0 0
② 0.4 mol 1.6 mol 0.8 mol 1.6 mol
③ 1 mol 1 mol 0 0
下列说法不正确的是 (　　)
A.图中M对应的物质是H2S
B.①中达到平衡时,n(H2)=0.8 mol
C.按照②进行投料时,反应向逆反应方向进行
D.任意时刻③中CS2的体积分数均为50%
2.(2024·重庆二模)已知反应:6H2(g)+2CO2(g)CH2CH2(g)+4H2O(g),按起始投料比n(H2)∶n(CO2)=3∶1加入反应物,测得CO2的平衡转化率和催化剂催化效率受温度的影响如下图所示。下列说法不正确的是 (　　)
A.350 ℃时,b点反应向逆反应方向进行
B.生成乙烯的速率c点一定大于a点
C.d→e,催化效率降低是由于温度升高引起的
D.a点乙烯的体积分数约为7.7%
3.(2023·孝感模拟)一定温度下,某氧化物RO2粉尘与C在一密闭容器中进行反应:RO2(s)+2C(s)R(s)+2CO(g),pK~的线性关系如图所示(K为平衡常数,pK=-lgK)。下列说法正确的是 (　　)
A.该反应的ΔH<0
B.温度在2 000 K时,CO的平衡浓度是10 mol·L-1
C.M点R的消耗速率大于生成速率
D.温度不变,将N点对应的容器容积扩大,重新达到平衡时,CO的浓度增大
答案精析
提分点十五　化学反应速率与平衡图像
真题再现
1.C　[实验①中,0~2小时内平均反应速率v(Se)==2.0×10-5 mol·L-1·h-1,A项错误;实验③中水样初始pH=8,溶液呈弱碱性,结合氧化还原反应规律可得离子方程式为2Fe+Se+4H2O===2Fe(OH)3+Se+2OH-,B项错误;由实验①、②可知,其他条件相同时,适当增加纳米铁质量,反应速率加快,C项正确;由实验②、③可知,其他条件相同时,适当减小水样初始pH,Se的去除效果更好,但若水样初始pH太小,与H+反应的纳米铁的量增多,从而影响Se的去除效果,D项错误。]
2.D　[题干明确指出,图中曲线表示的是测得两种含碳产物的分布分数即分别为δ(CH3COOH)、δ(CH3COOCH3),若投料比x代表,x越大,可看作是CH3OH的量增多,则对于主、副反应可知生成的CH3COOCH3越多,CH3COOCH3分布分数越高,则曲线a或曲线b表示CH3COOCH3分布分数,曲线c或曲线d表示CH3COOH分布分数,据此分析可知A、B均正确,可知如此假设错误,则可知投料比x代表,曲线a或曲线b表示δ(CH3COOH),曲线c或曲线d表示δ(CH3COOCH3)。根据分析可知,投料比x代表,故A错误;曲线c表示CH3COOCH3分布分数,故B错误;曲线a或曲线b表示δ(CH3COOH),当同一投料比时,观察图像可知T2时δ(CH3COOH)大于T1时δ(CH3COOH),而T2>T1可知,温度越高则δ(CH3COOH)越大,说明温度升高主反应的平衡正向移动,ΔH1>0;曲线c或曲线d表示δ(CH3COOCH3),当同一投料比时,观察可知T1时δ(CH3COOCH3)大于T2时δ(CH3COOCH3),而T2>T1可知,温度越高则δ(CH3COOCH3)越小,说明温度升高副反应的平衡逆向移动,ΔH2<0,故C错误;L、M、N三点对应副反应ΔH2<0,且TN>TM=TL,升高温度平衡逆向移动,K(L)=K(M)>K(N),故D正确。]
3.C　[图中白圈标记的曲线代表气体温度,L4处与L5处对应的温度不同,平衡常数只与温度有关,故L4处与L5处的平衡常数不同,A错误;由图可知,随着气体在绝热反应管中前进,气体温度不断升高,说明有热量放出,而反应①ΔH1>0,故反应②ΔH2<0,B错误;从L5到L6,甲醇的体积分数逐渐增加,说明反应②在向右进行,反应②消耗CO,而CO体积分数没有明显变化,说明反应①也在向右进行,反应①为气体分子数不变的反应,其向右进行时,n(H2O)增大,反应②为气体分子数减小的反应,且没有H2O的消耗与生成,故n总减小而n(H2O)增加,即H2O的体积分数会增大,故L6处的H2O的体积分数大于L5处,C正确;L1处,CO的体积分数大于CH3OH,说明生成的CO的物质的量大于CH3OH,两者反应时间相同,说明CO的生成速率大于CH3OH的生成速率,D错误。]
4.A　[3 h后异山梨醇的浓度仍在增大,1,4 失水山梨醇的浓度仍在减小,说明此刻反应②未达到平衡状态,即正、逆反应速率不相等,A错误;由题图可知,3 h时山梨醇的浓度已为0,副产物的浓度不变,说明反应①、③均是不可逆反应,15 h后异山梨醇的浓度不再变化,1,4 失水山梨醇的浓度大于0,说明反应②是可逆反应,则该温度下的平衡常数:①>②,B正确;0~3 h内平均速率v(异山梨醇)==0.014 mol·kg-1·h-1,C正确;反应②使用催化剂能加快反应速率,缩短达到化学平衡状态的时间,但是催化剂对化学平衡移动无影响,故加入催化剂不改变其平衡转化率,D正确。]
5.AC　[一定条件下,化合物E和TFAA合成H的反应路径中,共发生三个反应:①E+TFAA—→F②F—→G　③GH+TFAA t1之后的某时刻,H为0.02 mol·L-1,此时TFAA的浓度仍为0,则表明0.10 mol·L-1 E、起始时的0.08 mol·L-1 TFAA、G分解生成的0.02 mol·L-1 TFAA全部参加反应,生成0.10 mol·L-1 F;在t2时刻,H为0.08 mol·L-1,TFAA为0.06 mol·L-1,G为0.01 mol·L-1,则F为0.01 mol·L-1。A.t1时刻,H的浓度小于0.02 mol·L-1,此时反应③生成TFAA的浓度小于0.02 mol·L-1,参加反应①的E的浓度小于0.1 mol·L-1,所以体系中有E存在,A正确;B.由分析可知,t2时刻,H为0.08 mol·L-1,TFAA为0.06 mol·L-1,G为0.01 mol·L-1,则F为0.01 mol·L-1,所以体系中有F存在,B不正确;C.t1之后的某时刻,H为0.02 mol·L-1,此时TFAA的浓度仍为0,表明此时E和TFAA完全反应生成F,所以E和TFAA生成F的反应速率快,反应的活化能很小,C正确;D.在t2时刻,H为0.08 mol·L-1,TFAA为0.06 mol·L-1,G为0.01 mol·L-1,F为0.01 mol·L-1,只有F、G全部转化为H和TFAA时,TFAA的浓度才能为0.08 mol·L-1,而GH+TFAA为可逆反应,所以反应达平衡后,TFAA的浓度一定小于0.08 mol·L-1,D不正确。]
模拟演练
1.C　[对图中曲线标记如图,根据反应CS2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2S(g),随着反应的进行,H2消耗的物质的量更大,故b表示H2,d表示CS2,同理H2S生成相比CH4更多,故a表示H2S,c表示CH4。M对应物质是H2S,A正确;B.由图知,①平衡时,H2和CH4物质的量相等,根据三段式
,
即4-4x=x,解得x=0.8 mol,即达到平衡时,n(H2)=0.8 mol,B正确;设容器体积为1 L,由选项B中的三段式可知,该温度下,反应平衡常数K==25,按照②进行投料时,浓度商为≈0.78<25,故反应会向正反应方向进行,C错误;根据③投料,列出三段式
,
任意时刻,CS2的体积分数为×100%=50%,D正确。]
2.B　[由图像知b点二氧化碳转化率高于平衡转化率,故反应向逆反应方向进行,A正确;温度升高反应速率加快,但是催化剂的催化效率随温度升高先升高后降低,c点催化剂的效率低于a点,乙烯的生成速率c点不一定大于a点,B错误;由图像知,d→e温度升高,催化效率降低,催化效率降低是由于温度升高引起的,C正确;已知起始投料比n(H2)∶n(CO2)=3∶1,a点CO2平衡转化率50%,可以列出三段式
故a点乙烯的体积分数为×100%≈7.7%,D正确。]
3.B　[A.由于横坐标代表温度的倒数,所以横轴由左向右表示温度降低,又因为纵坐标代表平衡常数的负对数,所以纵轴由下到上表示平衡常数增大,由题图可知,随温度降低,平衡常数减小,说明该反应的平衡逆向移动,所以正反应是吸热反应,因此该反应ΔH>0,A错误;B.温度为2 000 K时,横坐标为5,对应直线上点的纵坐标为-2,则-lgK=-2,则K=100,由题给化学方程式知K=c2(CO),所以c(CO)=10 mol·L-1,B正确;C.M点不是平衡点,由题图知此时Q

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