1、第第 38 讲讲化学反应速率、平衡图像化学反应速率、平衡图像 复习目标1.系统掌握速率、平衡图像的分析方法。2.加深外因对化学反应速率影响的理解。3.能正 确解答实际工业生产中有关图像的问题。 考点一考点一常规图像分类突破常规图像分类突破 1瞬时速率时间图像 (1)当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可能使速率时间图像的曲线出现 不连续的情况，根据出现“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断。如图： t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。 (2)“渐变”类 vt 图像 图像分析结论 t1时 v正突然增大，v
2、逆逐渐增大； v正v逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不 变，增大反应物的浓 度 t1时 v正突然减小，v逆逐渐减小； v逆v正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不 变，减小反应物的浓 度 t1时 v逆突然增大，v正逐渐增大； v逆v正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不 变，增大生成物的浓 度 t1时 v逆突然减小，v正逐渐减小； v正v逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不 变，减小生成物的浓 度 (3)利用图像“断点”判断影响速率的外因 图像 t1 时刻所 改变的 条件 温 度 升高降低升高降低 正反应为放热的反应正反应为吸热的反应 压 强 增大减小增大减小 正反应为气
3、体物质的 量增大的反应 正反应为气体物质的量减 小的反应 在一密闭容器中发生反应 N23H22NH3H0，达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率 与反应时间的关系如图所示。 回答下列问题： (1)处于平衡状态的时间段是_(填字母，下同)。 At0t1Bt1t2 Ct2t3Dt3t4 Et4t5Ft5t6 (2)判断 t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。 A增大压强B减小压强C升高温度 D降低温度E加催化剂F充入氮气 t1时刻_；t3时刻_；t4时刻_。 (3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是_。 At0t1Bt2t3 Ct3t4Dt5t6 (4)如果在 t6时刻，从
4、反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的 变化曲线。 答案(1)ACDF(2)CEB(3)A (4) 解析(1)根据图示可知，t0t1、t2t3、t3t4、t5t6时间段内，v正、v逆相等，反应处于平衡状态。 (2)t1时，v正、v逆同时增大，且 v逆增大得更快，平衡向逆反应方向移动，所以 t1时改变的条件是升温。 t3时，v正、v逆同时增大且增大量相同，平衡不移动，所以 t3时改变的条件是加催化剂。t4时，v正、v逆同 时减小，但平衡向逆反应方向移动，所以 t4时改变的条件是减小压强。 (3)根据图示知，t1t2、t4t5时间段内平衡均向逆反应方向移动，NH3
5、的含量均比 t0t1时间段的低， 所以 t0t1时间段内 NH3的百分含量最高。 (4)t6时刻分离出部分 NH3，v逆立刻减小，而 v正逐渐减小，在 t7时刻二者相等，反应重新达到平衡， 据此可画出反应速率的变化曲线。 2全程速率时间图像 例如：Zn 与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。 原因：(1)AB 段(v 增大)，反应放热，溶液温度逐渐升高，v 增大。 (2)BC 段(v 减小)，溶液中 c(H )逐渐减小，v 减小。 向绝热恒容密闭容器中通入 SO2和 NO2， 一定条件下使反应 SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)达到平 衡，正反应速率随时间变化
6、的示意图如下所示。由图可得出的正确结论是() A反应在 c 点达到平衡状态 B反应物浓度：a 点小于 b 点 C反应物的总能量低于生成物的总能量 Dt1t2时，SO2的转化率：ab 段小于 bc 段 答案D 解析A 项，化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率， c 点对应的正反应速率显然还在改变，一定未达平衡，错误；B 项，a 到 b 时正反应速率增加，反应物浓度 随时间不断减小，错误；C 项，从 a 到 c 正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度 升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应为放热反应，即反应物的总能量
7、 高于生成物的总能量，错误；D 项，随着反应的进行，正反应速率越快，消耗的二氧化硫就越多，SO2的 转化率将逐渐增大，正确。 3物质的量(或浓度)时间图像 例如：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z 三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 (1)由图像得出的信息 X、Y 是反应物，Z 是产物。 t3s 时反应达到平衡状态，X、Y 并没有全部反应，该反应是可逆反应。 0t3s 时间段：n(X)n1n3mol，n(Y)n2n3mol，n(Z)n2mol。 (2)根据图像可进行如下计算 某物质的平均速率、转化率，如 v(X)n1n3 Vt3 molL 1s1； Y 的转化率n2n3 n
8、2 100%。 确定化学方程式中的化学计量数之比，如 X、Y、Z 三种物质的化学计量数之比为(n1n3)(n2 n3)n2。 1100 时，向某恒容密闭容器加入 1.6 molL 1 的 Q 后会发生如下反应：2Q(g)M(g)。其中 M 的物质的量浓度随时间的变化如图所示： 下列说法错误的是() A从反应开始到刚达到平衡的时间段内，v(Q)0.02 molL 1s1 Ba、b 两时刻生成 Q 的速率：v(a)v(bc)0 D其他条件相同，起始时将 0.2 molL 1氦气与 Q 混合，则反应达到平衡所需时间少于 60 s 答案D 解析根据分析，从反应开始到刚达到平衡的时间段内，v(Q)c t
9、 1.2molL 1 60s 0.02molL 1s1，故 A 正确； Q 为反应物，初始时浓度最大，消耗速率最大，生成速率最小，随着反应的进行，Q 的浓度逐渐减小，消 耗速率逐渐减慢，生成速率逐渐增大，则 a、b 两时刻生成 Q 的速率：v(a)v(bc)0，故 C 正确；其他条件相同，向某恒容密闭容器中通入 0.2 molL 1氦气与 Q 混合，容器体 积不变，Q、M 的浓度不变，与原平衡体系等效，则反应达到平衡所需时间等于 60 s，故 D 错误。 2向一容积不变的密闭容器中充入一定量 A 和 B，发生如下反应：xA(g)2B(s)yC(g)H”“”或“ 解析(1)010 min 内 v
10、(A)0.450.25molL 1 10 min 0.02 molL 1min1。(2)根据图像可知，010 min 内 A 的物质的量浓度减少量为 0.2 molL 1，C 的物质的量浓度增加量为 0.4 molL1，x、y 之比等于 A、C 的浓度的变化量之比，故 xy0.2 molL 10.4 molL112。(3)该反应是气体分子数增大的反应，而 容器容积不变，因此 010 min 容器内压强变大。(4)根据图像可知，10 min 时改变条件后，A、C 的浓度 瞬时不变且随后反应速率加快，故改变的条件可能是升温或加入催化剂；1216 min，反应处于平衡状态， 16 min 时改变条件
11、后，A、C 的浓度瞬时不变，且随后 A 的浓度逐渐增大，C 的浓度逐渐减小，说明平衡 逆向移动，故改变的条件可能是升温。(5)升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小。由于 16 min 时升高 温度，则 K1K2。 4浓度(转化率、百分含量)时间图像 (1)识图技巧 分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。 若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。 若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。 若为是否使用催化剂，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。 (2)应用举例 浓度时间 如 A(g)B(g)AB(g) 含量时间温度(压强) (C%
12、指产物的质量分数，B%指某反应物的质量分数) 5恒压(或恒温)线 (表示反应物的转化率，n 表示反应物的平衡物质的量) 图，若 p1p2p3，则正反应为气体体积减小的反应，H0； 图，若 T1T2，则正反应为放热反应，气体体积增大。 6几种特殊图像 (1)对于化学反应 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，M 点前，表示从反应物开始，v正v逆；M 点为刚 达到平衡点(如下图)；M 点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A 的百分含量增加或 C 的百分含量减少， 平衡左移，故正反应H0。 (2)对于化学反应 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)， L 线上所有的点都是平衡点(如图)。 L
13、线的左上方(E 点)，A 的百分含量大于此压强时平衡体系的 A 的百分含量，所以，E 点 v正v逆；则 L 线的右下方(F 点)， v正v逆。 1已知某可逆反应 mA(g)nB(g)pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间(t)时，温度 (T)和压强(p)与反应物 B 在混合气体中的体积分数(B)的关系曲线， 由曲线分析， 下列判断正确的是() AT1T2，p1p2，mnp，放热反应 BT1T2，p1p2，mnp，吸热反应 CT1T2，p1p2，mnp，放热反应 DT1T2，p1p2，mnp，吸热反应 答案D 解析由图可知，压强一定时，温度 T1先达到平衡，故温度：T1T2，升高温度
14、，B 在混合气体中的 体积分数减小，说明平衡正向移动，正反应为吸热反应；温度一定时，压强 p2先达到平衡，故压强：p1 p2，增大压强，B 在混合气体中的体积分数增大，说明平衡逆向移动，正反应为气体体积增大的反应，则 mnp。 2如图是温度和压强对反应 XY2Z 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 BX、Y、Z 均为气态 CX 和 Y 中最多只有一种为气态，Z 为气态 D上述反应的逆反应的H0 答案C 解析由图像可知，随温度升高 Z 的体积分数增大，正反应为吸热反应，逆反应为放热反应，故 A、 D
15、 错误；相同温度下，压强越大，Z 的体积分数越小，说明增大压强平衡左移，则 Z 为气态，X、Y 中最 多只有一种气态物质，故 B 错误、C 正确。 3一定条件下，合成氨反应：N2(g)3H2(g) 高温、高压 催化剂 2NH3(g)。图甲表示在此反应过程中的 能量变化， 图乙表示在 2 L 的密闭容器中反应时 N2的物质的量随时间的变化曲线。图丙表示在其他条件不 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升高温度，该反应的平衡常数增大 B由图乙信息，从 11 min 起其他条件不变，压缩容器的体积，则 n(N2)的变化曲线为 d C由图乙信息，10 mi
16、n 内该反应的平均速率 v(H2)0.09 molL 1min1 D图丙中温度 T1T2，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 答案B 解析分析图甲可知反应物能量高于生成物能量，反应是放热反应，温度升高平衡逆向移动，平衡常 数减小，A 错误；从 11 min 起其他条件不变，压缩容器的体积，压强增大，平衡正向移动，瞬间氮气物质 的量不变，随平衡正向进行，氮气物质的量减小，则曲线 d 符合 n(N2)的变化曲线，B 正确；分析图像乙可 知，在 2 L 的密闭容器中，v(N2)0.6 mol0.3 mol 2 L10 min 0.015 molL 1min1，v(
17、H2)0.045 molL1min1，C 错误；图丙表示平衡时氨气含量与氢气起始物质的量关系，曲线上各点都处于平衡状态，达平衡后，增大 氢气用量，氮气的转化率增大，故 a、b、c 三点中，c 点氮气的转化率最高，D 错误。 4工业上，常采用氧化还原方法处理尾气中的 CO、NO。 氧化法：沥青混凝土可作为反应 2CO(g)O2(g)2CO2(g)的催化剂。下图表示在相同的恒容密闭容 器、相同起始浓度、相同反应时间段下，使用同质量的不同沥青混凝土(型、型)催化时，CO 的转化率与 温度的关系。 (1)在 a、b、c、d 四点中，未达到平衡状态的是_。 (2)已知 c 点时容器中 O2浓度为 0.0
18、4 molL 1，则 50 时，在型沥青混凝土中 CO 转化反应的平衡常 数 K_(用含 x 的代数式表示)。 (3)下列关于上图的说法正确的是_(填字母)。 ACO 转化反应的平衡常数：K(a)K(c) B在均未达到平衡状态时，同温下型沥青混凝土中 CO 转化速率比型要大 Cb 点时 CO 与 O2分子之间发生有效碰撞的几率在整个实验过程中最高 De 点转化率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失去活性 答案(1)a(2) 25x2 1x2 (3)BD 解析(1)CO 和 O2的反应是放热反应，当达到平衡后升高温度，CO 的转化率降低，所以，b、c、d 点表示平衡状态，a 点对应的状态不是平
19、衡状态。(2)令 CO 起始浓度为 a molL 1。 2CO(g)O2(g)2CO2(g) 起始浓度(molL 1) a0 转化浓度(molL 1) axax 平衡浓度(molL 1) a(1x)0.04ax K c2(CO2) c2(CO)c(O2) 25x2 (1x)2。(3)CO 和 O 2的反应是放热反应，达到平衡后，温度升高，平衡向左移动， 平衡常数 K 减小，A 项错误；观察图像知，型催化剂作用下 CO 的转化速率大于型催化剂，B 项正确； 有效碰撞几率与反应速率有关，温度越高，反应速率越大，有效碰撞几率越高，故在图像中 e 点有效碰撞 几率最高，C 项错误；催化剂需要一定活性温
20、度，转化率出现突变，可能是因温度高而使催化剂失去活性， D 项正确。 考点二考点二复杂化学平衡图像分类突破复杂化学平衡图像分类突破 化学平衡图像题，除以常规图像形式(如 ct 图、含量时间温度图、含量时间压强图、恒压 线图、 恒温线图等)考查平衡知识外， 又出现了很多新型图像。 这些图像常与生产生活中的实际问题相结合， 从反应时间、投料比值、催化剂的选择、转化率等角度考查。图像形式看似更加难辨，所涉问题看似更加 复杂，但只要仔细分析，抓住图像中的关键点(常为最高点、最低点、转折点)、看清横坐标、纵坐标代表 的条件、弄清曲线的变化趋势，即可将复杂图像转化为常规图像。进而运用化学平衡知识进行解答即
21、可。 1转化率投料比温度图像 例 1将燃煤废气中的 CO2转化为甲醚的反应原理为 2CO2(g)6H2(g) 催化剂 CH3OCH3(g)3H2O(g) 已知在压强为 a MPa 下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见下图： 此反应_(填“放热”或“吸热”)；若温度不变，提高投料比n(H2)/n(CO2)，则 K 将 _(填“增大”“减小”或“不变”)。 答案放热不变 解析当投料比一定时，温度越高，CO2的转化率越低，所以升温，平衡左移，正反应为放热反应。 平衡常数只与温度有关，不随投料比的变化而变化。 2根据图像判断投料比 例 2采用一种新型的催化剂(主要成分是 CuMn 合金
22、)，利用 CO 和 H2制备二甲醚(DME)。 主反应：2CO(g)4H2(g)CH3OCH3(g)H2O(g) 副反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g) CO(g)2H2(g)CH3OH(g) 测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。 则催化剂中nMn nCu约为_时最有利于二甲醚的合成。 答案2.0 解析由图可知当催化剂中nMn nCu 约为 2.0 时，CO 的转化率最大，生成的二甲醚最多。 3选择最佳反应条件 例 3汽车尾气是雾霾形成的原因之一。研究氮氧化物的处理方法可有效减少雾霾的形成，可采用氧 化还原法脱硝： 4NO(g)4NH3(g)O2(g) 催化
23、剂 4N2(g)6H2O(g)H0)。在不同催化剂作用下，相同时间内 CO2的转化率随温度的变化如图所示。 (1)催化效果最佳的是催化剂_(填“”“”或“”)；b 点 v 正_(填“”“(2)该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动 解析(1)根据图示可知，相同温度时，在催化剂的作用下，反应相同时间 CO2的转化率最大，因此 催化剂的效果最好；b 点时反应还未达到平衡状态，CO2的转化率还会继续增加，反应正向进行，因此 v 正v逆。(2)该反应为放热反应，a 点时达到平衡，从 a 点到 c 点，温度升高，平衡逆向移动，CO2的转化率 下降。 1(2020全国卷，28)二氧化碳催化加氢合成乙烯是
24、综合利用 CO2的热点研究领域。回答下列问题： (1)CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比 n(C2H4)n(H2O)_。当反应 达到平衡时，若增大压强，则 n(C2H4)_(填“变大”“变小”或“不变”)。 (2)理论计算表明，原料初始组成 n(CO2)n(H2)13，在体系压强为 0.1 MPa，反应达到平衡时，四 种组分的物质的量分数 x 随温度 T 的变化如图所示。 图中，表示 C2H4、CO2变化的曲线分别是_、_。CO2催化加氢合成 C2H4反应的 H_0(填“大于”或“小于”)。 (3)根据图中点 A(440 K,0.39)，计算该温度时反应的平衡常数 Kp_(
25、MPa) 3(列出计算式。以分 压表示，分压总压物质的量分数)。 (4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成 C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定温度和 压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当_。 答案(1)14变大 (2)dc小于 (3)9 4 1 0.0393 (4)选择合适催化剂等 解析(1)CO2催化加氢生成乙烯和水的化学方程式为 2CO2(g)6H2(g) 催化剂 C2H4(g)4H2O(g)，产 物的物质的量之比 n(C2H4)n(H2O)14， 该反应是气体体积减小的反应， 增大压强平衡右移， 则 n(C2H4) 变大。 (2)由平衡图像知，390 K
26、时四种组分的物质的量分数之比满足 13 的是 c 曲线和 a 曲线，物质的量分 数之比满足 14 的是 d 曲线和 b 曲线，结合反应方程式 2CO2(g)6H2(g) 催化剂 C2H4(g)4H2O(g)和原 始投料 n(CO2)n(H2)13 可得，曲线 c 表示 CO2，曲线 a 表示 H2，曲线 d 表示 C2H4，曲线 b 表示 H2O； 由图像的变化趋势可知，升高温度，曲线 a、c 增大，曲线 b、d 减小，说明平衡左移，所以正反应放热， H0。 (3)起始投料比 n(CO2)n(H2)13，平衡时总压为 0.1 MPa，结合反应方程式可知 p(CO2)p(H2) 13，p(C2H
27、4)p(H2O)14，由图像可知 p(H2)p(H2O)0.1 0.39，所以 p(CO2)0.1 3 0.39，p(C2H4) 0.1 4 0.39。 根据反应的化学方程式 2CO2(g)6H2(g) 催化剂 C2H4(g)4H2O(g) 平衡时压强：0.1 3 0.390.1 0.39 0.1 4 0.390.10.39 该温度下的平衡常数 KppC2H4p 4H2O p2CO2p6H2 0.1 4 0.390.1 0.394 0.1 3 0.3920.1 0.396 (MPa) 39 4 1 0.0393(MPa) 3。 (4)在一定温度和压强下，为了提高反应速率和乙烯的选择性，减少副反
28、应的发生，应当选择合适催化 剂等。 22019全国卷，28(1)(3)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也 随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题： (1)Deacon 发明的直接氧化法为：4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)。如图为刚性容器中，进料浓度 比 c(HCl)c(O2)分别等于 11、41、71 时 HCl 平衡转化率随温度变化的关系： 可知反应平衡常数 K(300 )_K(400 )(填“大于”或“小于”)。设 HCl 初始浓度为 c0，根据进 料浓度比 c(HCl)c(O2)11 的数据计算 K(
29、400 )_(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持 反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比 c(HCl)c(O2)过低、过高的不利影响分别是 _、_。 (3)在一定温度的条件下，进一步提高 HCl 的转化率的方法是_。(写出 2 种) 答案(1)大于 0.4220.422 10.84410.21c0 O2和 Cl2分离能耗较高HCl 转化率较低(3)增加反应体系 压强、及时除去产物 解析(1)由题给 HCl 平衡转化率随温度变化的关系图可知，随温度升高，HCl 平衡转化率降低，则此 反应为放热反应，温度越高，平衡常数越小，即 K(300 )大于 K(400 )。结合题图可知，c(
30、HCl)c(O2) 11、400 时 HCl 的平衡转化率为 84%，列出三段式： 4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g) 起始c0c000 转化0.84c00.21c00.42c00.42c0 平衡(10.84)c0(10.21)c00.42c00.42c0 则 K(400 )c 2Cl2c2H2O c4HClcO2 0.4220.422 10.84410.21c0；进料浓度比 c(HCl)c(O 2)过低会使 O2和 Cl2 分离的能耗较高，过高则会造成 HCl 转化率较低。(3)题述反应是气体体积减小的反应，增大反应体系压强 可使反应正向移动，提高 HCl 的转化率，及时
31、分离出产物也能提高 HCl 的转化率。 32019全国卷，28(1)(2)(4)水煤气变换CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H0是重要的化工过 程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题： (1)Shibata 曾做过下列实验：使纯 H2缓慢地通过处于 721 下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被 还原为金属钴 Co(s)，平衡后气体中 H2的物质的量分数为 0.025 0。 在同一温度下用 CO 还原 CoO(s)，平衡后气体中 CO 的物质的量分数为 0.019 2。 根据上述实验结果判断，还原 CoO(s)为 Co(s)的倾向是 CO_H2(填“大于
32、”或“小于”)。 (2)721 时，在密闭容器中将等物质的量的 CO(g)和 H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平 衡时体系中 H2的物质的量分数为_(填标号)。 A0.50 (4)Shoichi 研究了 467 、489 时水煤气变换中 CO 和 H2分压随时间变化关系(如图所示)，催化剂为 氧化铁，实验初始时体系中的 2 H O p和 pCO相等、 2 CO p和 2 H p相等。 计算曲线 a 的反应在 3090 min 内的平均速率 v (a)_ kPamin 1。467 时 2 H p和 pCO随时 间变化关系的曲线分别是_、 _。 489 时 2 H p和pCO随时间变
33、化关系的曲线分别是_、 _。 答案(1)大于(2)C(4)0.004 7bcad 解析(1)由题给信息可知，H2(g)CoO(s)Co(s)H2O(g)(i) K1cH2O cH2 10.025 0 0.025 0 39，由题给信息可知，CO(g)CoO(s)Co(s)CO2(g)(ii)K2cCO2 cCO 10.019 2 0.019 2 51.08。相同温度下，平衡常数越大，反应倾向越大，故 CO 还原氧化钴的倾向大于 H2。(2) 第(1)问和第(2)问的温度相同， 且 K11。设起始时 CO(g)、H2O(g)的物质的量都为 1 mol，容器体积为 1 L，在 721 下，反应达平
34、衡时 H2的物质的量为 x mol。 CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g) 起始/mol1100 转化/molxxxx 平衡/mol1x1xxx K x2 1x21，则 x0.5，(H 2)0.25；又反应可逆，则 x0.67，(H2)a2a1b2b1t2t1t2t1a2、b1b2；压强减小，反应达到平衡 所需时间变长，则 t1t2；因化学方程式两边气态物质的物质的量相等，化学平衡不移动，但反应物和生成 物的浓度均减小，则图 1 阴影部分面积更大，故正确。 2某温度时，在体积为 2 L 的密闭容器中，气态物质 A、B、E、F 的物质的量 n 随时间 t 的变化情况 如图所示，在一定条件
35、下反应达到平衡状态，反应进程中正反应速率随时间的变化情况如图所示，在 t2、 t4时刻分别只改变一个条件(温度、压强或某反应物的量)。下列说法错误的是() A此温度下，该反应的化学方程式为 2A(g)E(g)2B(g)F(g) B若平衡状态和对应的温度相同，则和对应的平衡常数 K 一定相同 Ct2时刻改变的条件是增大压强 Dt4时刻改变的条件是降低温度 答案C 解析由图甲分析可知，各物质发生变化的物质的量等于化学方程式的化学计量数之比，此温度下该 反应的化学方程式为 2A(g)E(g)2B(g)F(g)，故 A 正确；平衡常数 K 只与温度有关，平衡状态和 的温度相同，故 K 相等，故 B 正
36、确；该反应前后气体的体积不变，若改变压强，平衡不会发生移动，故 t2时刻不可能是增大压强，故 C 错误；根据方程式知，反应前后气体体积不变，故不可能是压强的变化， t4时刻速率减小，且变化的点不连续，因此是降低温度的结果，故 D 正确。 3氨的催化氧化是硝酸工业中的重要反应：4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H0)。反应体系 2 min 时达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化如下图所示(第 12 min 到 16 min 的 X 浓度变 化曲线未标出)。下列说法不正确的是() A反应方程式中 n1 B1214 min 内，用 Y 表示的平均速率为 0.005 molL
37、1min1 C在 610 min 内，反应吸收的热量为 0.015Q kJ D第 12 min 时，Z 曲线发生变化的原因是移走一部分 Z 答案C 解析根据图像可知 612 min 时 X 减少了 0.055 molL 10.04 molL10.015 molL1，Z 增加了 0.085 molL 10.07 molL10.015 molL1，因此反应方程式中 n1，A 正确；1214 min 内，用 Y 表 示的平均速率为0.12 molL 10.11 molL1 2 min 0.005 molL 1min1， B 正确； 在 610 min 内 X 减少了 0.055 molL 10.04
38、 molL10.015 molL1， 但容器容积未知， 因此不能计算反应吸收的热量， C 错误； 第 12 min 时 Z 的浓度瞬间减小，随后逐渐增大，这说明 Z 曲线发生变化的原因是移走一部分 Z，D 正确。 6以二氧化钛表面覆盖 Cu2Al2O4为催化剂，可以将 CO2和 CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化 剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。下列说法中错误的是() A250 时，催化剂的活性最大 B250300 时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是催化剂的催化效率降低 C300400 时，乙酸的生成速率升高的原因是催化剂效率增大 D300400 时，乙酸的生成速率升高的原因是
39、温度升高 答案C 解析由图可知，250 时，催化剂的活性最大，A 项正确；250300 时，温度升高而乙酸的生成 速率降低的原因是温度超过 250 时，催化剂的催化效率降低，B 项正确；300400 时， 乙酸的生成 速率升高的原因是温度升高，故 C 项错误、D 项正确。 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。 7一定条件下，利用 CO2合成 CH3OH 的反应如下：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H1， 研究发现，反应过程中会有副反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H2，温度对 CH3OH、CO 产率的 影响如图所示。下列说法不正确的是() AH10
40、B增大压强有利于加快合成反应的速率 C生产过程中，温度越高越有利于提高 CH3OH 的产率 D合成 CH3OH 反应的平衡常数表达式是 K cCH3OH cCO2c3H2 答案CD 解析根据图示，升高温度 CH3OH 的产率降低，CO2(g)3H2(g)CH3OH (g)H2O(g)平衡向逆反 应方向移动， H10，A 项正确；反应有气体参与，增大压强有利于加快合成反应的速率，B 项正确；由图像可见，温 度越高 CH3OH 的产率越低，C 项错误；根据化学平衡常数的概念，合成 CH3OH 反应的平衡常数表达式是 KcH2OcCH3OH cCO2c3H2 ，D 项错误。 8(NH4)2SO3氧化
41、是氨法脱硫的重要过程。某小组在其他条件不变时，分别研究了一段时间内温度和 (NH4)2SO3初始浓度对空气氧化(NH4)2SO3速率的影响，结果如图。下列说法不正确的是() A60 之前，氧化速率增大与温度升高化学反应速率加快有关 B60 之后，氧化速率降低可能与 O2的溶解度下降及(NH4)2SO3受热易分解有关 C(NH4)2SO3初始浓度增大到一定程度，氧化速率变化不大，与 SO 2 3水解程度增大有关 D(NH4)2SO3初始浓度增大到一定程度，氧化速率变化不大，可能与 O2的溶解速率有关 答案C 解析温度越高，氧化速率越快，60 之前，氧化速率增大与温度升高化学反应速率加快有关，故
42、A 正确；反应物浓度降低，反应速率降低，温度升高后 O2的溶解度下降及(NH4)2SO3受热易分解，均使反应 物浓度降低，故 B 正确；SO 2 3水解不影响溶液中4 价硫的总浓度，故 C 错误；当亚硫酸铵的浓度增大 到一定程度后，亚硫酸根离子被氧化的速率大于氧气的溶解速率，因氧气的溶解速率较小导致亚硫酸根离 子的氧化速率变化不大，故 D 正确。 9炼铁的还原剂 CO 是由焦炭和 CO2反应而得。现将焦炭和 CO2放入体积为 2 L 的密闭容器中，高 温下进行下列反应：C(s)CO2(g)2CO(g)HQ kJmol 1。图为 CO2、CO 的物质的量 n 随时间 t 的 变化关系图。下列说法
43、正确的是() A01 min，v(CO)1 molL 1min1；13 min 时，v(CO)v(CO2) B当容器内的压强不变时，反应一定达到平衡状态，且p平衡 p起始1 C3 min 时温度由 T1升高到 T2，则 Q0，再达平衡时KT2 KT14.7 D5 min 时再充入一定量的 CO，a、d 曲线分别表示 n(CO)、n(CO2)的变化 答案BC 解析依据图像分析单位时间段内一氧化碳和二氧化碳物质的量的变化，01 min，一氧化碳物质的 量增加 2 mol，反应速率 v(CO) 2 mol 2 L1 min1 molL 1min1,13 min 时，平衡不发生移动，反应速率之 比等于
44、化学计量数之比，v(CO)2v(CO2)，故 A 错误；反应是气体体积增大的反应，压强不变，说明反应 达到平衡，反应气体物质的量之比等于压强之比，p(平衡)p(起始)，故 B 正确；依据图像 3 min 时升高温 度，一氧化碳增多说明反应是吸热反应，T1反应达平衡时，一氧化碳物质的量为 2 mol，二氧化碳物质的 量为 7 mol，平衡常数 K(T1)c 2CO cCO2 2 2 2 7 2 2 7，T 2反应达平衡时，一氧化碳物质的量为 4 mol，二氧化碳 物质的量为 6 mol，平衡常数 K(T2)c 2CO cCO2 4 2 2 6 2 4 3，则 KT2 KT14.7，故 C 正确；
45、增加一氧化碳，瞬间一 氧化碳物质的量增大，然后反应平衡逆向进行，一氧化碳减小，二氧化碳增大，b 为二氧化碳，c 为一氧 化碳，故 D 错误。 三、非选择题 10反应为 CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H0。在一定条件下，将 1 mol CO 和 2 mol H2通入密闭 容器中进行反应，当改变某一外界条件(温度或压强)时，CH3OH 的体积分数(CH3OH)变化趋势如图所示： (1)平衡时，M 点 CH3OH 的体积分数为 10%，则 CO 的转化率为_。 (2)X 轴上 a 点的数值比 b 点_(填“大”或“小”)。某同学认为上图中 Y 轴表示温度，你认为 他判断的理由是_。 答案(1
46、)25%(2)小随着 Y 值的增大，c(CH3OH)减小，平衡 CO(g)2H2(g)CH3OH(g)向逆反 应方向移动，故 Y 为温度 解析(1)设反应中消耗 x mol CO，由题意建立如下三段式： CO(g)2H2(g)CH3OH(g) 起始/mol120 转化/molx2xx 平衡/mol1x22xx 由 M 点 CH3OH 的体积分数为 10%可得关系式： x 32x100%10%，解得 x0.25，则(CO) 0.25 1 100%25%。(2)该反应为气态物质分子数减小的放热反应，增大压强，(CH3OH)增大，升高温度， (CH3OH)减小，则由图可知，X 轴代表压强，Y 轴表示
47、温度。 11用(NH4)2CO3捕碳的反应：(NH4)2CO3(aq)H2O(l)CO2(g)2NH4HCO3(aq)。为研究温度对 (NH4)2CO3捕获 CO2效率的影响，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的 CO2气体， 保持其他初始实验条件不变，分别在不同温度下，经过相同时间测得 CO2气体浓度，得到趋势图： (1)c 点的逆反应速率和 d 点的正反应速率的大小关系为 v逆(c)_v正(d)(填“”“”或“”，下同)。 (2)b、c、d 三点的平衡常数 Kb、Kc、Kd从大到小的顺序为_。 (3)T3T4温度区间，容器内 CO2气体浓度呈现增大的变化趋势，其原
48、因是_ _。 答案(1)(2)KbKcKd(3)T3T4区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升 高平衡向逆反应方向移动，不利于 CO2的捕获 解析(1)温度越高，反应速率越快，d 点温度高，则 c 点的逆反应速率和 d 点的正反应速率的大小关 系为 v逆(c)v正(d)。 (2)根据图像，温度为 T3时反应达平衡，此后温度升高，c(CO2)增大，平衡逆向移动，说明反应是放热 反应，升高温度，平衡逆向进行，平衡常数减小，KbKcKd。 (3)T3T4区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动， 不利于 CO2的捕获，所以容器内 CO2气体浓度呈
49、现增大的变化趋势。 12回收利用硫和氮的氧化物是保护环境的重要举措。 (1)在模拟回收硫的实验中，向某恒容密闭容器中通入 2.8 mol CO 和 1 mol SO2气体，反应在不同条件 下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。 与实验 a 相比，实验 c 改变的实验条件可能是_。 请利用体积分数计算该条件下实验 b 的平衡常数 K_。(列出计算式即可)(注：某物质的体 积分数该物质的物质的量 气体的总物质的量) (2)用 NH3消除 NO 污染的反应原理为： 4NH3(g)6NO(g)5N2(g)6H2O(l)H1 807.98 kJmol 1。不同温度条件下，NH3与 NO 的物质的量
50、之比分别为 41、31、13，得到 NO 脱除率曲线如图所 示。 曲线 a 中 NH3的起始浓度为 410 5molL1，从 A 点到 B 点经过 1 s，该时间段内 NO 的脱除速率 为_mgL 1s1。 不论以何种比例混合，温度超过 900 ，NO 脱除率骤然下降，除了在高温条件下氮气与氧气发生 反应生成 NO，可能的原因还有(一条即可)_。 答案(1)升高温度1.91.92.85 0.90.90.05 (2)610 2(或 0.06) 该反应的正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动 解析(1)a、c 开始均通入 2.8 mol CO 和 1 mol SO2，容器的容积相同，而起
