版高考化学总复习《创新设计》配套练习第7章 综合课时4.docx

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版高考化学总复习《创新设计》配套练习第7章综合课时4

综合课时4 巧解化学反应速率和化学平衡图像题

(时间:

45分钟)

1.(2013·安徽卷,11)一定条件下,通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO:

MgSO4(s)+CO(g)MgO(s)+CO2(g)+SO2(g) ΔH>0

该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后,若仅改变图中横坐标x的值,重新达到平衡后,纵坐标y随x变化趋势合理的是(  )。

选项

x

y

A

温度

容器内混合气体的密度

B

CO的物质的量

CO2与CO的物质的量之比

C

SO2的浓度

平衡常数K

D

MgSO4的质量(忽略体积)

CO的转化率

解析 温度升高,平衡正向移动,混合气体的密度增大,A项正确;增大CO的物质的量,平衡正向移动,但CO2与CO的物质的量之比减小,B项错误;增大SO2的浓度,平衡逆向移动,但平衡常数只与温度有关,温度不变平衡常数K不变,C项错误;增大MgSO4的质量,平衡不移动,CO的转化率不变,D项错误。

答案 A

2.在容积不变的密闭容器中进行反应:

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。

下列各图表示当其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,其中分析正确的是(  )。

A.图Ⅰ表示温度对化学平衡的影响,且甲的温度较高

B.图Ⅱ表示t0时刻使用催化剂对反应速率的影响

C.图Ⅲ表示t0时刻增大O2的浓度对反应速率的影响

D.图Ⅳ中a、b、c三点中只有b点已经达到化学平衡状态

解析 乙先达到平衡,反应速率快,温度高,平衡逆向移动,SO2的百分含量降低,A错误;t0时刻,v正、v逆同时增大,而且增大倍数相同,故此时使用了催化剂,B正确;t0时刻增大O2的浓度,v正瞬时增大,v逆在原平衡基础上逐渐增大,具有连续性,C错误;图Ⅳ中a、b、c三点都是在不同温度下的平衡点,D错误。

答案 B

3.近年来,我国北京等地出现严重雾霾天气,据研究,雾霾的形成与汽车排放的CO、NO2等有毒气体有关。

对汽车加装尾气净化装置,可使有毒气体相互反应转化为无毒气体,反应方程式为4CO(g)+2NO2(g)===4CO2(g)+N2(g) ΔH=-1200kJ·mol-1。

对于该反应,温度不同(T2>T1)其他条件相同时,下列图像正确的是(  )。

解析 升温正、逆反应速率同时加快,达到平衡时间缩短,平衡向逆反应方向移动,CO的体积分数升高,NO2的转化率降低,化学平衡常数减小;压强增大,CO的体积分数降低,对比图像可知,只有选项B符合。

答案 B

4.(2015·豫东名校第一次联考,10)T℃时,将气体X与气体Y置于一密闭容器中,反应生成气体Z,反应过程中各物质的浓度变化如图Ⅰ所示。

保持其他条件不变,在T1、T2两种温度下,Y的体积分数变化如图Ⅱ所示。

下列结论正确的是(  )。

A.t2时,保持其他条件和物质状态不变,增大压强,化学平衡向逆反应方向移动

B.其他条件不变,若升高温度,正、逆反应速率均增大,且X的转化率增大

C.图Ⅱ中T1>T2,正反应是吸热反应

D.T℃时,若密闭容器中各物质起始浓度为:

0.4mol/LX、0.4mol/LY、

0.2mol/LZ,保持其他条件不变,达到平衡时Z的浓度为0.4mol/L

解析 由图Ⅰ可推出反应的化学方程式为X(g)+3Y(g)2Z(g),由图Ⅱ可推出T1>T2,且正反应为放热反应;t2时,增大压强,平衡向正反应方向移动;升高温度,平衡逆向移动,X的转化率减小,故A、B、C项均错误,T℃时,密闭容器中各物质的起始浓度为c(X)=0.4mol/L,c(Y)=0.2mol/L,c(Z)=

0.2mol/L,平衡时与图Ⅰ所示平衡等效,则平衡时c(Z)=0.4mol/L,D项正确。

答案 D

5.科学家采用“组合转化”技术,将CO2在一定条件下转化为重要的化工原料乙烯:

2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g),正反应为吸热反应,该反应达到平衡后,改变横坐标表示的反应条件,下列图示错误的是(  )。

解析 v正=v逆时,达到平衡,增大压强,平衡正向移动,v正>v逆,A正确。

温度升高平衡正向移动,气体的物质的量减小,但总质量不变,平均相对分子质量增大,B错误。

压强增大,平衡正向移动,CO2的转化率升高,C正确。

D项,温度升高,平衡正向移动,乙烯百分含量增大;压强增大,平衡正向移动,乙烯百分含量也增大,正确。

答案 B

6.(2015·石家庄质检)某恒容密闭容器中充入一定量SO2和O2进行反应:

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0,反应速率(v)与温度(T)、SO2的体积分数[V(SO2)%]与压强(p)的关系分别如图甲、图乙所示。

下列说法不正确的是(  )。

A.图甲中,曲线1表示逆反应速率与温度的关系

B.图甲中,d点表示温度为T0时,反应已经达到平衡

C.图乙中,温度恒定时,a、b两点对应的反应速率:

va>vb

D.图乙中,温度恒定时,c点的反应正在向逆反应方向进行

解析 d点正逆反应速率相等,反应处于平衡状态,平衡后升温,平衡向逆反应方向移动,故v逆>v正,曲线1表示逆反应速率;乙图中,p2压强大反应速率快,p1时达到平衡时SO2的体积分数大于c点时SO2的体积分数,所以反应向生成SO2的方向进行。

答案 C

7.密闭容器中进行的可逆反应:

aA(g)+bB(g)cC(g)在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下,混合气体中B的质量分数w(B)与反应时间(t)的关系如图所示。

下列判断正确的是(  )。

A.T1c,正反应为吸热反应

B.T1>T2,p1

C.T1p2,a+b

D.T1>T2,p1>p2,a+b>c,正反应为放热反应

解析 当图像中有三个变量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系,这叫做“定一议二”。

解答该题要综合运用“定一议二”和“先拐先平”的原则。

由(T1,p1)和(T1,p2)两条曲线可以看出:

①温度相同(T1),但压强为p2时达到平衡所需的时间短,即反应速率大,所以p2>p1;②压强较大(即压强为p2)时对应的w(B)较大,说明增大压强平衡逆向移动,则a+b

由(T1,p2)和(T2、p2)两条曲线可以看出:

①压强相同(p2),但温度为T1时达到平衡所需的时间短,即反应速率大,所以T1>T2;②温度较高(即温度为T1)时对应的w(B)较小,说明升高温度平衡正向移动,故正反应为吸热反应。

答案 B

8.(2015·天津河西区期末)有一反应:

2A+B2C,其中A、B、C均为气体,右图中的曲线是该反应在不同温度下的平衡曲线,x轴表示温度,y轴表示B的转化率,图中有a、b、c三点,如图所示,则下列描述正确的是(  )。

A.该反应是放热反应

B.b点时混合气体的平均摩尔质量不再变化

C.T1温度下a点表示若想达到平衡,可以采取增大压强的方法

D.c点可表示v(正)<v(逆)

解析 从图中的曲线变化趋势可以得出,升温B的转化率增大,说明升温平衡右移,故正反应为吸热反应,A项错误;b点是平衡状态,故气体的平均摩尔质量不再发生改变,B项正确;在T1时点a在曲线的上方,故要想达到平衡需要下移,即B的转化率降低,增大压强平衡右移,B的转化率升高,故C项错误;点c在曲线的下方,要想达到平衡需上移,B的转化率升高,即反应正向进行v(正)>v(逆),故D项错误。

答案 B

9.合成氨反应为:

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。

图1表示在一定的温度下此反应过程中的能量的变化。

图2表示在2L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线。

图3表示在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响。

下列说法正确的是(  )。

A.该反应为自发反应,由图1可得加入适当的催化剂,E和ΔH都减小

B.图2中0~10min内该反应的平均速率v(H2)=0.045mol·L-1·min-1,从11min起其他条件不变,压缩容器的体积为1L,则n(N2)的变化曲线为d

C.图3中a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是b点

D.图3中T1和T2表示温度,对应温度下的平衡常数为K1、K2,则:

T1>T2,K1>K2

解析 加入催化剂,活化能E减小,但反应热ΔH不变,A错;图2中0~10min时,v(H2)=3v(N2)=3×

=0.045mol·L-1·min-1,压缩体积,压强增大,平衡正向移动,n(N2)逐渐减小,即为d曲线,B正确;图3中c点起始时加入的H2最多,N2的转化率最高,C错;因合成氨正反应是放热反应,升高温度,平衡左移,图3中当n(H2)相同时,T1温度下达到平衡时NH3%高于T2温度下达到平衡时NH3%,所以T1K2,D错。

答案 B

10.(2015·浙江富阳中学月考)一定温度下,将1molA和1molB气体充入2L密闭容器,发生反应:

A(g)+B(g)xC(g)+D(s) ΔH>0,t1时达到平衡。

在t2、t3时刻分别改变反应的一个条件,测得容器中气体C的浓度随时间变化如图所示。

下列说法正确的是(  )。

A.t1~t3间该反应的平衡常数均为4

B.反应方程式中的x=1

C.t2时刻改变的条件是使用催化剂

D.t3时刻改变的条件是移去少量物质D

解析 由图可知,t2时刻C的浓度增大,但平衡不移动,故改变的条件应是增大压强,反应前后气体的化学计量数之和相等,故x=1+1=2,故B、C项错误;D是固体,改变D的用量,不影响平衡移动,t3时刻改变条件时C的瞬时浓度不变,平衡向正反应移动,可能是增大反应物的浓度或升高温度,D项错误;A项,t1~t3间温度相同,由图可知t1时刻平衡时,c(C)=0.5mol/L,则:

      A(g)+B(g)2C(g)+D(s)

开始(mol/L):

  0.5  0.5  0

变化(mol/L):

  0.25  0.25  0.5

平衡(mol/L):

  0.25  0.25  0.5

故平衡常数为

=4,A项正确。

答案 A

11.(2014·盐城测试)在一定条件下,容积分别为1L和2L的甲、乙两密闭容器中同时充入2molA和2molB的混合气体,发生如下反应:

2A(g)+B(g)xC(g) ΔH=QkJ·mol-1,保持甲、乙两容器温度不变且相同,两容器中有关A的量随时间的变化如图:

(1)根据上述图像判断,x________3(填“>”“=”或“<”)。

写出该反应的平衡常数表达式:

K=________,已知温度升高时,K值减小,则Q________0(填“>”“=”或“<”)。

(2)用B物质表示从0~3min内乙容器中反应的平均速率v(B)=________。

(结果保留三位小数)

(3)能说明甲容器中反应达到平衡状态的是________(填编号)。

a.2n(A)=n(B)=x·n(C)

b.c(A)、c(B)、c(C)保持一个定值

c.x·v逆(B)=v正(C)

d.甲容器中气体的密度保持不变

(4)甲、乙两容器中反应达到平衡时所耗时间相同,原因可能是__________________________。

解析 

(1)投料量相同,体积不同,甲中压强大,平衡时甲中A为1mol,乙中A也为1mol,即两体系中各物质的物质的量相同,相当于改变压强平衡没移动,所以x=3;升高温度K值变小,即平衡向逆反应方向移动,所以正反应是放热反应,所以Q<0。

(2)先求出A的速率:

v(A)=

mol·L-1·min-1,B的速率是A的一半,即v(B)=

v(A)=

×

mol·L-1·min-1≈0.083mol·L-1·min-1,要注意容器的体积。

(3)a项,具体反应过程中各物质的量的多少不能作为平衡判断的依据;b项,各物质的浓度不变,则说明反应已达到平衡;c项,即正逆反应速率相等,是平衡标志;d项,固定体积的容器,反应体系中各物质都是气态的反应,反应过程中密度一直不变,所以密度不变不能作为该反应的平衡标志。

(4)乙中反应物浓度小于甲,而反应速率与甲相同,故乙中可能使用了催化剂。

答案 

(1)= 

 < 

(2)0.083mol·L-1·min-1 (3)bc (4)乙容器中有催化剂

12.(2013·海南,15)反应A(g)B(g)+C(g)在容积为1.0L的密闭容器中进行,A的初始浓度为0.050mol·L-1。

温度T1和T2下A的浓度与时间关系如图所示。

回答下列问题:

(1)上述反应的温度T1________T2,平衡常数K(T1)________K(T2)。

(填“大于”、“小于”或“等于”)

(2)若温度T2时,5min后反应达到平衡,A的转化率为70%,则:

①平衡时体系总的物质的量为_______________________________________。

②反应的平衡常数K=________________________________________。

③反应在0~5min区间的平均反应速率v(A)=________。

解析 

(1)由于T2温度下达到平衡所用的时间短,根据“先拐先平,数值大”的原则,可知T1小于T2。

由于T2温度下A的平衡浓度较T1温度下的小,故B、C的平衡浓度较T1温度下的大,代入平衡常数表达式可知T2时平衡常数较大。

(2)用三段式:

        A(g)  B(g) + C(g)

起始浓度/mol·L-1  0.050 0  0

转化浓度/mol·L-1  0.035  0.035  0.035

平衡浓度/mol·L-1  0.015  0.035  0.035

①平衡时体系总的物质的量为(0.015+0.035+0.035)mol·L-1×1.0L=0.085mol。

②反应的平衡常数K=

≈0.082。

③v(A)=

=0.007mol·L-1·min-1。

答案 

(1)小于 小于 

(2)①0.085mol ②0.082 ③0.007mol·L-1·min-1

13.(2015·衡水中学期中考试)火力发电厂释放出大量二氧化碳,对燃煤废气进行脱碳等处理,可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。

将CO2转化为甲醇是一种新型脱碳技术,其反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH。

(1)取五份等体积的CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图Ⅰ所示,则上述CO2转化为甲醇的反应的ΔH________0(填“>”、“<”或“=”)。

(2)如图Ⅱ是在恒温密闭容器中,压强为p1时H2的体积分数随时间t的变化曲线,请在图中画出该反应在p2(p2>p1)时H2的体积分数随时间t的变化曲线。

(3)在一恒温恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2,进行上述反应。

测得CO2和CH3OH(g)的物质的量浓度随时间的变化如图Ⅲ所示。

则0~10min内,氢气的平均反应速率为________;该温度下,反应的平衡常数为________(保留三位有效数字);10min后,向该容器中再充入1molCO2和3molH2,则再次达到平衡时CH3OH(g)的体积分数________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

解析 

(1)反应达到平衡后,升高温度,甲醇的体积分数减小,说明正反应是放热反应,ΔH<0。

(2)在恒温密闭容器中,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)是气体总体积减小的反应,加压平衡向正反应方向移动,氢气的体积分数减小,p2下达到平衡所需的时间也比p1短,据此可画出相应曲线。

(3)0~10min内,氢气的平均反应速率为v(H2)=3v(CO2)=3×

=0.255mol·L-1·min-1;该温度下,反应的平衡常数K=

=5.33;反应达到平衡后,向该容器中再充入1molCO2和3molH2,相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,甲醇的体积分数增大。

答案 

(1)< 

(2)

(3)0.225mol·L-1·min-1 5.33 增大

 

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