步步高学年高中化学 第2章 第2节 第5课时 化学平衡图象对点训练 鲁科版选修4.docx
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步步高学年高中化学第2章第2节第5课时化学平衡图象对点训练鲁科版选修4
第5课时 化学平衡图象
[目标要求] 1.能根据化学反应的建立和化学平衡的移动原理画出常见的图象。
2.会分析常见的关于化学平衡的图象。
化学平衡图象
解化学平衡图象题的分析思路一般有以下几点：
（1）看清各坐标代表的量的意义，弄清曲线表示的量的关系。
（2）关注曲线上的特殊点，如与坐标的交点、多条曲线的交点、转折点、极值点等。
（3）注意曲线坡度的“平”与“陡”，并弄清其意义。
（4）注意弄清高温、高压时反应速率更快，有利于先达到平衡，即“先拐先平数值大”，也就是说其他条件不变时，较高温度或较高压强达到平衡所用的时间短。
（5）注意分清曲线函数的递增性和递减性。
（6）注意运用图象中浓度（或物质的量）的变化来确定反应中化学计量数的关系，即化学计量数之比等于同一时间内各反应物、生成物的浓度（或物质的量）变化值之比。
（7）对时间－速率图象，注意分清曲线的连续性、跳跃性，是“渐变”还是“突变”，是“大变”还是“小变”，是“变大”还是“变小”，变化后是否仍然相等等情况，才可确定对应改变的条件是什么及如何改变。
练基础落实
1．T℃时，将5molA和7molB气体通入体积为10L的密闭容器中（容积不变），反应过程中A、B、C浓度变化如下图1所示。
若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2时，B的体积分数与时间的关系如下图2所示：
则下列结论正确的是（ ）
A．T℃时，将4molA,4molB和2molC气体通入体积为10L的密闭容器中（容积不变），达到平衡时，C的浓度为0.4mol·L－1
B．保持其他条件不变，在（t1＋10）min时，加入催化剂，平衡向正反应方向移动
C．保持其他条件不变，在（t1＋10）min时，通入稀有气体，平衡向逆反应方向移动
D．保持其他条件不变，升高温度，正、逆反应速率均增大，A的转化率也增大
2．在某一容积可变的密闭容器中，可逆反应A（g）＋B（g）
xC（g） ΔH，符合图象（Ⅰ）所示关系。
由此推断，对图象（Ⅱ）的说法不正确的是（ ）
A．p3>p4，Y轴表示A的转化率
B．p3>p4，Y轴表示B的质量分数
C．p3>p4，Y轴表示混合气体的密度
D．p3>p4，Y轴表示混合气体的平均相对分子质量
3．汽车尾气净化中的一个反应如下：
NO（g）＋CO（g）
N2（g）＋CO2（g）
ΔH＝－373.4kJ·mol－1
在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是（ ）
4．对于可逆反应mA（g）＋nB（s）
pC（g）＋qD（g），反应过程中，其他条件不变时，产物D的物质的量分数D%与温度T或压强p的关系如下图，下列说法正确的是（ ）
A．降温可使化学平衡向正反应方向移动
B．使用合适的催化剂可使D%有所增加
C．化学方程式中化学计量数：
m>p＋q
D．B的颗粒越小，正反应速率越快，有利于平衡向正反应方向移动
5．合成氨反应：
N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g） ΔH＝－92.4kJ·mol－1，在反应过程中，正反应速率的变化如下图：
下列说法正确的是（ ）
A．t1时升高了温度B．t2时使用了催化剂
C．t3时增大了压强D．t4时降低了温度
6．对于可逆反应：
2AB3（g）
A2（g）＋3B2（g）（正反应为吸热反应），下列图象正确的是（ ）
A．①②B．②④C．①④D．②③
练方法技巧
7．下图曲线a表示放热反应X（g）＋Y（g）Z（g）＋M（g）＋N（s）进行过程中，X的转化率随时间t变化的关系。
若要改变起始条件，使反应过程按b曲线进行，可采用的措施是（ ）
A．升高温度B．加大X的投入量
C．加催化剂D．增大体积
8．下图是温度和压强对X＋Y
2Z反应影响的示意图。
图中横坐标表示温度，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．上述可逆反应的正反应为放热反应
B．X、Y、Z均为气态
C．X和Y中只有一种为气态，Z为气态
D．上述反应的逆反应的ΔH>0
9.由可逆反应测绘出图象如图，纵坐标为生成物在平衡混合物中的百分含量f，下列对该反应的判断正确的是（ ）
①反应物中一定有气体②生成物中一定有气体③正反应一定是放热反应④正反应一定是吸热反应
A．①③B．②④C．①④D．②③
10．反应aM（g）＋bN（g）
cP（g）＋dQ（g）达到平衡时，M的体积分数y（M）与反应条件的关系如下图所示。
其中z表示反应开始时N的物质的量与M的物质的量之比。
下列说法正确的是（ ）
A．同温同压同z时，加入催化剂，平衡时Q的体积分数增加
B．同压同z时，升高温度，平衡时Q的体积分数增加
C．同温同z时，增加压强，平衡时Q的体积分数增加
D．同温同压时，增加z，平衡时Q的体积分数减小
11.在一定条件下，固定容积的密闭容器中有如下反应：
2NO2（g）
O2（g）＋2NO（g） ΔH>0，达到平衡。
当改变其中一个条件X，Y随X的变化符合图中曲线的是（ ）
①当X表示温度时，Y表示NO2的物质的量 ②当X表示压强时，Y表示NO2的转化率 ③当X表示反应时间时，Y表示混合气体的密度 ④当X表示NO2的物质的量时，Y表示O2的物质的量
A．①②B．①④C．②③D．③④
12．在一定温度、不同压强（p1Y（g）＋Z（g）中，生成物Z在反应混合物中的体积分数（φ）与反应时间（t）的关系如下图所示，正确的是（ ）
练综合拓展
13．取五等份NO2，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生反应：
2NO2（g）
N2O4（g） ΔH＜0
反应相同时间后，分别测定体系中NO2的百分含量（NO2%），并作出其随反应温度（T）变化的关系图。
下列示意图中，可能与实验结果相符的是（ ）
A．①②B．①④C．②③D．②④
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
答案
14.在密闭容器中投入一定量的A和B发生反应：
mA（g）＋nB（g）
pC（g）＋qD（g）。
（1）若开始时加入A物质mmol，欲使A与B的转化率相等，则加入B物质________mol。
（2）相同的压强下，充入一定量的A、B后，在不同温度下C的百分含量与时间的关系如图1所示。
则T1（填“＞”、“＜”或“＝”）______T2，该反应正反应方向的ΔH（填“＞”、“＜”或“＝”）______0。
（3）一定条件下，从正反应开始至达到化学平衡的过程中，混合气体的平均相对分子质量随时间的变化如图2所示，测得达到平衡时A、B、C、D的物质的量均为1mol。
①若在恒温、恒容的条件下，向该平衡体系中再通入A、B、C、D各1mol，则体系中气体的平均相对分子质量（填“增大”、“减小”、“不变”或“无法确定”）__________。
②若恒温、恒压的条件下，向原平衡体系中再通入A、B、C、D各1mol，则体系中气体的密度（填“增大”、“减小”、“不变”或“无法确定”）__________。
15．
（1）估计下列各变化过程是熵增还是熵减。
①NH4NO3爆炸：
2NH4NO3（s）===2N2（g）＋4H2O（g）＋O2（g）
②水煤气转化：
CO（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋H2（g）
③臭氧的生成：
3O2（g）===2O3（g）
（2）可逆反应A（g）＋B（g）
2C（g）在不同温度下经过一定时间，混合物中C的体积分数与温度的关系如右图所示。
①由T1向T2变化时，正反应速率________逆反应速率。
（填“>”、“<”或“＝”）
②由T3向T4变化时，正反应速率________逆反应速率。
（填“>”、“<”或“＝”）
③反应在________温度下达到平衡。
④此反应的正反应为________热反应。
16．某温度时，在2L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z，它们的物质的量随时间的变化如下表所示。
t/min
X/mol
Y/mol
Z/mol
0
1.00
1.00
0.00
1
0.90
0.80
0.20
3
0.75
0.50
0.50
5
0.65
0.30
0.70
9
0.55
0.10
0.90
10
0.55
0.10
0.90
14
0.55
0.10
0.90
（1）根据表中数据，在该题图中相应位置上画出X、Y、Z的物质的量（n）随时间（t）变化的曲线：
（2）体系中发生反应的化学方程式是
________________________________________________________________________；
（3）该反应达到平衡时反应物X的转化率α等于
________________________________________________________________________；
（4）如果该反应是放热反应。
改变实验条件（温度、压强、催化剂）得到Z随时间变化的曲线①、②、③（如上图所示），则曲线①、②、③改变的实验条件分别是：
①____________；②____________；③____________。
课时作业
1．A [由图1可知反应为A＋3B
2C，由图2可知T1>T2，升高温度，B的体积分数增大，则正反应放热，即A（g）＋3B（g）
2C（g） ΔH<0。
加入催化剂平衡不移动；温度和体积不变时通入惰性气体，平衡不移动；升高温度A的转化率减小。
]
2．B [根据图Ⅰ中三个状态下到达平衡的时间可知T1>T2，p1]
3．C [对于放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，K值减小，CO的转化率降低，A、B错误；温度不变，K值不变，C正确；增加N2的量，平衡向逆反应方向移动，NO的转化率降低，D错误。
]
4．A 5.B
6．B [升高温度v正、v逆均增大，故①错；升温，化学平衡向正反应方向移动，AB3%减小，故②正确；加压，平衡向逆反应方向移动，AB3%增加，故③错；由温度和压强推知④正确。
]
7．C [由题给图示可知，当改变条件使反应过程中X的转化率由按a曲线进行变为按b曲线进行时，在时间相同时，X的转化率增大，而加大X的投入量可使X的转化率降低，可排除B；在达到化学平衡前要使X的转化率增大，则必增大化学反应的速率，而增大体积只可降低化学反应速率，排除D；又由图示可知，达到平衡时两者的转化率相等，故二者达到的为同一平衡状态，而升高温度一定使化学平衡发生移动，所以本题的答案为C。
]
100kPa→100kPa→10kPa，随着压强的减小，Z的体积分数增大，即随着压强的减小，平衡向正反应方向移动，正反应为气体体积增大的反应，所以C正确。
]
9．B [定一议二。
温度不变时，增大压强，生成物的百分含量降低，说明平衡逆向移动，逆向为体积缩小方向，而题中未给出具体的可逆反应，但是可以确定生成物中一定有气体；压强不变时，升高温度，生成物的百分含量增大，说明平衡正向移动，正向为吸热反应。
]
10．B [由图象可知M的体积分数随着温度升高而减小，因此正反应是吸热反应。
催化剂只能改变反应达到平衡所需的时间，而对化学平衡移动无影响；升高温度平衡正向移动，因此Q的体积分数增加；比较两图可知同温同z时，增加压强，化学平衡逆向移动，Q的体积分数减小；同温同压时，增加z，平衡时Q的体积分数不一定减小，因为N的物质的量增加不定，因此A、C、D选项错误，只有B正确。
]
11．A [升高温度，平衡向正反应方向移动，NO2的物质的量减小，①正确；增大压强，平衡向逆反应方向移动，NO2的转化率减小，②正确；达到平衡后，随着时间的变化，混合气体的密度不变，③不正确；增大NO2的物质的量，使容积固定的密闭容器中NO2的浓度增大，平衡向正反应方向移动，O2的物质的量也增大，④不正确。
]
12．B [对X（g）
Y（g）＋Z（g），压强越大，反应速率越大，达到化学平衡所需时间越短，在φ t图中表现为曲线从上升（表示体系在达到平衡）到水平的转折点（表示体系刚好达到平衡过程中）再到水平（表示体系处于平衡状态）越早。
因为p1对X（g）
Y（g）＋Z（g），压强越大，形成的平衡中Z的体积分数越小，在φ t图中表现为曲线的水平部分越低。
]
13．D [在恒容状态下，在五个相同的容器中同时通入等量的NO2，反应相同的时间。
那么则有两种可能，一是已达到平衡状态，二是还没有达到平衡状态，仍然在向正反应方向进行。
假若，5个容器在反应相同的时间下，均已达到平衡，因为该反应是放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，NO2的百分含量随温度升高而升高，所以②正确；假若，5个容器中有未达到平衡状态的，那么温度越高，反应速率越大，会出现温度高的NO2转化得快，导致NO2的百分含量少的情况。
在④中，图中的转折点为平衡状态，转折点左侧为未平衡状态，右侧为平衡状态，④正确。
]
14．
（1）n
（2）＞ ＞ （3）①增大 ②不变
解析
（1）反应过程中体系中各物质的变化量与方程式中各物质的化学计量数成正比。
若使A、B的转化率相同，则需要按化学方程式中A、B的计量数之比投料，故当加入mmolA时，应加入nmolB。
（2）根据“先拐先平”，T1＞T2，T1时的C%大于T2时的C%，即升高温度，平衡向正反应方向移动，即正反应为吸热反应，ΔH＞0。
（3）由图2可知，随着反应的进行，混合气体平均相对分子质量增大，由于反应体系中各物质均为气体，故m＋n＞p＋q。
①在恒温、恒容时再加入A、B、C、D各1mol，同时将体系中各物质的浓度同时增加一倍，即相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，
增大。
②在恒温、恒压时，再加入A、B、C、D各1mol，气体体积增加一倍，压强不变，平衡不移动，ρ不变。
15．
（1）①熵增 ②熵变很小 ③熵减
（2）①> ②< ③T3 ④放
解析
（1）对于有气体参与的化学反应（有气体参与反应时气体既可以是反应物也可以是产物），气体的物质的量增大的化学反应，其熵变通常是正值，即是熵增大的反应；反之，气体的物质的量减小的化学反应，其熵变通常是负值，即是熵减小的反应。
若反应物中气体的物质的量与产物中气体的物质的量相等，其熵变通常都是很小的值，正负由具体的化学反应体系来决定。
NH4NO3的爆炸反应是气态物质的物质的量增大的化学反应，（2＋4＋1）－（0）>0，因此该过程是熵增的过程。
水煤气转化反应，气态物质的物质的量反应前后未发生变化，即（1＋1）－（1＋1）＝0，估计该过程的熵变很小。
生成臭氧后，气态物质的物质的量减小，即2－3<0，因此该过程是熵减的过程。
（2）①由T1向T2变化时即温度由T1升高到T2时，C%逐渐增大，说明此时反应未达平衡，温度升高，使得反应速率加快，而且正反应的反应速率要大于逆反应的反应速率即v正>v逆。
②由T3向T4变化时，C%逐渐减小，说明在温度由T3升高到T4时，反应速率虽然提高，但是正反应的反应速率要小于逆反应的反应速率，即v正③化学反应达到平衡时，正反应的反应速率等于逆反应的反应速率，即v正＝v逆，由图示可知反应在T3温度下达到平衡。
④从图中可以看出，随着反应温度的继续升高，C%反而下降，可知正反应是放热反应。
16．
（1）
（2）X＋2Y
2Z
（3）45%
（4）升高温度 加入催化剂 增大压强
解析
（1）画出对应的点直接连接起来即可。
（2）由0～1min时，Δn（X）∶Δn（Y）∶Δn（Z）＝1∶2∶2知该反应的化学方程式为：
X＋2Y
2Z。
（3）X的转化率α＝
×100%＝
×100%＝45%。
（4）由题中图象知：
平衡时，①曲线平衡时所用时间比原平衡时（9min）短，且生成Z的量减少，故①曲线改变的条件是升高温度；②曲线的Z的物质的量与原平衡时相同，但达到平衡的时间缩短为1min，故②曲线改变的条件是加入催化剂；③曲线平衡时所用时间比原平衡时（9min）短，且生成Z的量增加，故③曲线改变的条件是增大压强。
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