学年高中化学专题2化学反应速率与化学平衡化学反应速率和化学平衡图像题专练学案选修4.docx

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学年高中化学专题2化学反应速率与化学平衡化学反应速率和化学平衡图像题专练学案选修4

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·合肥高二质检）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．如图是可逆反应A＋2B2C＋3D的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变（先降温后加压）而变化的情况。

由此可推断下列说法正确的是（　　）

A．正反应是放热反应B．D可能是气体

C．逆反应是放热反应D．A、B、C、D均为气体

答案　A

解析　降温后v′正>v′逆，平衡向正反应方向移动，说明正反应放热，加压后v″正>v″逆，平衡向正反应方向移动，说明正反应气体体积减小，D不可能是气体。

3.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

4．下列反应符合图1、图2的反应是（　　）

A．X＋3Y2Z　ΔH>0

B．X＋3Y2Z　ΔH<0

C．X＋2Y3Z　ΔH<0

D．5X＋3Y4Z　ΔH<0

答案　B

解析　图1中X、Y浓度降低，则X、Y为反应物，Z浓度增大，Z为生成物，X、Y、Z浓度变化量之比为1∶3∶2，且存在化学平衡状态，化学方程式为X＋3Y2Z，T2时，先达到化学平衡状态，则T2>T1，且T2时，Z%较小，即温度升高，平衡逆向移动，说明正反应放热，ΔH<0，故B项正确。

5．（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

6.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。

7．在不同温度下（T1＜T2），可逆反应2X（g）2Y（g）＋Z（g）　ΔH＜0中，生成物Z在反应平衡混合物中的体积分数（φ）与反应时间（t）的关系有以下图示，正确的是（　　）

答案　B

解析　B项，图像中温度T2到达平衡时间短，图像中T1＜T2，且升高温度，平衡向逆反应方向移动，生成物Z在反应混合物中的体积分数应减小，与反应相符，正确。

8．反应aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g）　ΔH，某学习小组针对反应特点与对应的图像展开了讨论，其中不正确的是（　　）

A．图①中，若p1>p2，则a＋b>c＋d

B．图②中，若T2>T1，则ΔH<0且a＋b＝c＋d

C．图③中，t1时刻改变的条件一定是使用了催化剂

D．图④中，若ΔH<0，则纵坐标不可能表示反应物的转化率

答案　C

解析　图①中，若p1>p2，减小压强，A%增大，平衡左移，则a＋b>c＋d，A项正确；图②中，若T2>T1，升温平衡左移，加压平衡不移动，则ΔH<0且a＋b＝c＋d，B项正确；若a＋b＝c＋d，图③中，t1时刻改变的条件可能是加压，C项错误；图④中，T1的起始斜率大于T2，所以T2

题组四　恒温（恒压）线图像

9.反应mA（s）＋nB（g）eC（g）＋fD（g），反应过程中，当其他条件不变时，C的百分含量（C%）与温度（T）和压强（p）的关系如图，下列叙述正确的是（　　）

A．到平衡后，加入催化剂则C%增大

B．化学方程式中n

C．达到平衡后，若升温，平衡左移

D．达到平衡后，增加A的量有利于平衡向右移动

答案　C

解析　加入催化剂使正反应速率和逆反应速率同等程度地增大，平衡没有移动，所以C的含量没有改变，A错误；从图像上可以看出，温度一定时C的含量随压强的增大而增大，即增大压强平衡向正反应方向移动，则n>e＋f，B错误；在图像中作恒压线，当压强一定时，温度升高（200℃→300℃→400℃），生成物C的含量减小，平衡向逆反应方向（即向左）移动，C正确；A是固体，增加A的量平衡不发生移动，D项错误。

10．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

11．（2018·温州市求知中学期中）在体积一定的密闭容器中给定物质A、B、C的量，在一定条件下发生反应建立的化学平衡：

aA（g）＋bB（g）xC（g），符合下图所示的关系（C%表示平衡混合气中产物C的百分含量，T表示温度，p表示压强）。

在图中，Y轴是指（　　）

A．反应物A的百分含量

B．平衡混合气中物质B的百分含量

C．平衡混合气的密度

D．平衡混合气的平均摩尔质量

答案　D

解析　T1>T2，温度升高，C%减小，平衡逆向移动，故ΔH<0；p2>p1，压强增大，C%增大，平衡右移，故a＋b>x。

由此可知增大压强平衡向正反应方向移动，反应物A的百分含量减小，故A错误；升高温度，平衡向逆反应方向移动，则混合气体的物质的量增多，质量不变，则平衡混合气的平均摩尔质量减小；增大压强，平衡向正反应方向移动，气体的总物质的量减小，则平衡混合气的平均摩尔质量增大，故D正确。

12．（2018·浙江省名校协作体联考）用Na2FeO4溶液氧化废水中的还原性污染物M，为研究降解效果，设计如下对比实验探究温度、浓度、pH、催化剂对降解速率和效果的影响，实验测得M的浓度与时间的关系如图所示：

实验编号

温度/℃

pH

①

25

1

②

45

1

③

25

7

④

25

1

下列说法正确的是（　　）

A．实验①在15min内M的降解速率为1.33×10－2mol·L－1·min－1

B．若其他条件相同，实验①②说明升高温度，M降解速率增大

C．若其他条件相同，实验①③证明pH越高，越有利于M的降解

D．实验②④说明M的浓度越小，降解的速率越慢

答案　B

解析　根据化学反应速率的数学表达式可知，v（M）＝＝mol·L－1·min－1≈1.33×

10－5mol·L－1·min－1，故A错误；其他条件相同，①②温度不同，②的温度高于①的，而②中浓度变化大于①，说明②的降解速率大，故B正确；其他条件相同，①③的pH不同，③的pH大于①，在相同时间段内，①中M的浓度变化大于③，说明①的降解速率大于③，故C错误；②④这两组实验温度不同，浓度也不同，不是单一变量，无法比较浓度对此反应的影响，故D错误。

13．（2018·宁波市北仑中学月考）已知CO和H2在一定条件下合成甲醇的反应为：

CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g），现在容积均为1L的a、b、c三个密闭容器中分别充入1molCO和2molH2的混合气体，控制温度，进行反应，测得相关数据的关系如图1和图2所示。

下列说法正确的是（　　）

A．该反应的正反应的ΔH>0

B．升温或减压，可将b中的平衡状态转变为c中的平衡状态

C．反应进行到5min时，a容器中v（正）＝v（逆）

D．达到平衡时，a、b、c中CO转化率为b>a>c

答案　B

解析　A项，从图1分析，甲醇的物质的量为0.6mol的曲线先到平衡，说明此反应是在较高的温度下进行的。

由图1可知，反应温度升高后，甲醇的物质的量减少，说明正反应为放热反应，故错误；B项，升温或减压可以使平衡逆向移动，可将b中的平衡状态变为c中的平衡状态，故正确；C项，从图2分析，反应进行到5min时，若a容器中的反应达到平衡，升温，平衡逆向移动，甲醇的体积分数应减小，但是图像中给出的是增大，说明a容器中还没有达到平衡状态，故错误；D项，温度升高平衡逆向移动，所以温度越高，一氧化碳的转化率越低，所以a、b、c中CO的平衡转化率为a>b>c，故错误。

14．工业上制硝酸的主要反应是4NH3（g）＋5O2（g）4NO（g）＋6H2O（g）　ΔH＝－1025kJ·mol－1

（1）该反应的平衡常数表达式为K＝________；升高温度，K值______（填“增大”“减小”或“不变”）；升高温度，化学反应速率将______（填“增大”“减小”或“不变”）。

（2）若反应物起始的物质的量相同，下列关系图正确的是________（填字母）。

（3）若达到平衡状态后升高温度则正反应速率和逆反应速率______________________（填“同时增大”或“逆反应速率增大，正反应速率不变”）。

（4）工业上合成氨的反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH<0，在密闭容器中反应达到平衡状态的标志是________。

①压强不再改变

②生成氨气的速率等于生成氮气的速率

③正反应速率等于零

④容器内气体的平均相对分子质量不再改变

⑤单位时间内有3amolH—H键断裂的同时有6amolN—H键断裂

答案　

（1）　减小　增大　

（2）abd　（3）同时增大　（4）①④⑤

解析　

（2）升高温度，正、逆反