第二章 化学反应速率和化学平衡图像题专练Word格式.docx
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题组二 时间—浓度(物质的量)图像
3.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·
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·
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·
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
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<
T2 ΔH>
0B.T1>
T2 ΔH<
C.p1<
p2 a=c+dD.p1<
p2 a+b=c+d
解析 先拐先平,数值大,T1<
T2、p1<
p2;
升高温度,C的百分含量减小,平衡逆向移动,ΔH<
0;
增大压强,A的百分含量不变,平衡不移动,a=c+d,故C正确。
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)
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
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<
KY<
KZ
D.增大压强、升高温度均可提高乙烯的平衡转化率
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:
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<
p2<
p3,且X、Y、Z三点对应的温度越来越高,所以X、Y、Z对应的反应速率:
v(X)<
v(Y)<
v(Z),故B错误;
据图可知,升高温度,乙烯的平衡转化率降低,说明该反应为放热反应,则升高温度,平衡常数减小,所以X、Y、Z对应的平衡常数数值:
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、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
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:
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。
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·
min-1,
vⅡ(A)=
≈0.025mol·
vⅢ(A)=
=0.012mol·
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。