2020高考化学 冲刺核心素养微专题5 化学反应速率和平衡图象的分析练习（含解析）

化学反应速率和平衡图象的分析1.化学反应速率平衡图象的基本类型(1)速率-时间图象此类图象定性揭示了v(正)、v(逆)随时间(含条件改变对化学反应速率的影响)变化规律,体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征,以及平衡移动方向等。反应n2(g)+3h2(g)2nh3(g)ht1,正反应是放热反应,温度升高,平衡逆向移动。.表示p2p1,压强增大,a的转化率减小,平衡逆向移动。说明正反应是气体总体积增大的反应。.生成物c的百分含量不变,说明平衡不发生移动,但反应速率ab,故a可能使用了催化剂;也可能该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应,a增大了压强(压缩体积)。2.解题方法“三看两原则”3.思维建模解题四步骤【典例】(2019全国卷改编)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是()t1t2a点的反应速率小于c点的反应速率a点的正反应速率大于b点的逆反应速率b点时二聚体的浓度为0.45 moll-1a.b.c.d.【思维建模】解答速率平衡图象的思维流程一般为【解析】选d。由图知虚线对应的速率快,对应温度高,则t2t1,错误;由t2(c点)t1(a点),但环戊二烯的浓度a点大于c点,则a点、c点的速率大小无法确定,错误;a点、b点的温度相同,环戊二烯的浓度a点大于b点,则a点的正反应速率大于b点的正反应速率,b点没有达到平衡状态,则b点的正反应速率大于b点的逆反应速率,正确;b点时环戊二烯的浓度减少0.9 moll-1,则b点时二聚体的浓度为0.45 moll-1,正确。1.以co2和nh3为原料可合成尿素co(nh2)2,反应为2nh3(g)+co2(g)co(nh2)2(s)+h2o(g)。达到平衡时,nh3的转化率随温度变化的情况如下图。下列说法不正确的是()a.该反应的hy2c.若y表示反应起始时的水碳比n(h2o)n(co2),则y1y2d.在恒温恒容(2l)的容器和绝热恒容(2l)容器中,分别加入2mol nh3(g)和1mol co2(g),达到平衡时,恒温恒容体系中氨气的转化率大于绝热恒容体系中氨气的转化率【解析】选c。由图象可知,氨气的转化率随温度的升高而降低,因此,该反应是放热反应,a项正确;正反应方向为压强减小的变化,因此压强越大,平衡越正向移动,氨气的转化率越高,所以y1y2,b项正确;起始时的水碳比n(h2o)n(co2)越小,代表起始时co2越多,则氨气的转化率越高,因此y17,+2价铁更难被氧化c.由、推测,fecl2被o2氧化的反应为放热反应d.60 、ph=2.5时, 4 h内fe2+的平均消耗速率大于 0.15a moll-1h-1【解析】选d。由、可知, ph越小,+2价铁氧化速率越快,故a错误;若ph7,fecl2变成fe(oh)2,fe(oh)2非常容易被氧化成fe(oh)3,故b错误;由、推测,升高温度,相同时间内+2价铁的氧化率增大,升高温度+2价铁的氧化速率加快,由图中数据不能判断反应的热效应,故c错误;50 、ph=2.5时,4 h内fe2+的氧化率是60%,即消耗0.6a moll-1,4 h内平均消耗速率等于0.15a moll-1h-1,温度升高到60 、ph=2.5时,+2价铁的氧化率速率加快,4 h内fe2+的平均消耗速率大于 0.15a moll-1h-1。3.已知可逆反应x(g)+2y(g)z(g)h0,一定温度下,在体积为2 l的密闭容器中加入4 mol y和一定量的x后,x的浓度随时间的变化情况如图所示,则下列表述正确的是()a.达到平衡时,x、y、z物质的量之比为121b.a点正反应速率大于逆反应速率c.反应达平衡时,降低温度可以实现c到d的转化d.该条件下,反应达平衡时,x平衡转化率为25%【解析】选b。分析图象和题给信息可知,起始加入x的物质的量为1 moll-12 l=2 mol,起始加入2 mol x、4 mol y,达到平衡时x的浓度为0.25 moll-1,物质的量为0.25 moll-12 l=0.5 mol,消耗x物质的量2-0.5 mol=1.5 mol,结合化学方程式计算得到消耗y物质的量为3 mol,生成z物质的量为1.5 mol,则达到平衡时,x、y、z物质的量之比=0.5 mol(4 mol-3 mol)1.5 mol=123,故a错误;由图象可知,a点尚未达到平衡状态,此时正反应速率大于逆反应速率,故b正确;该反应的h0,a4v(逆),压强:p(r)p(q)d.若起始时,在容器中充入0.25 mol cl2和0.25 mol h2o(g),300 达平衡时容器中c(hcl)=0.1 moll-1【解析】选c。图象中hcl转化率随温度升高而减小,说明升温平衡逆向移动,正反应为放热反应,h0,增大氧气的物质的量,可促进hcl的转化,即投料比越小,hcl转化率越大,可知a4v(逆),此时压强大于平衡状态下的压强:p(r)p(q),故c正确;若起始时,在0.5 l容器中只充入0.25 mol cl2和0.25 mol h2o(g),等效于在0.5 l容器中充入0.5 mol hcl和0.125 mol o2,充入的hcl和o2物质的量为容器的两倍,相当于在容器的基础上增大压强,将体积缩小为原来的12,增大压强平衡正向移动,300 达到平衡时0.1 moll-1c(hcl)p2,则在较低温度下有利于该反应自发进行b.图乙中,若t2t1,则h0且a+b=c+dc.图丙中,t1时刻改变的条件一定是使用了催化剂d.图丁中,若h0,则纵坐标不可能表示的是反应物的转化率【解析】选c。图甲中压强一定时,温度越高,平衡体系中a%越大,说明升高温度,平衡逆向移动,则有hp2,温度一定时,压强越大,平衡体系中a%越小,则有a+bc+d,s0;若使h-tst1,温度越高,a的平衡转化率越小,说明升高温度,平衡逆向移动,则有ht2,若h0,升高温度,平衡逆向移动,反应物的转化率降低,故纵坐标不可能表示的是反应物的转化率,d正确。2.合成乙烯的主要反应:6h2(g)+2co2(g)ch2ch2(g)+4h2o(g)h0。图中l(l1、l2)、x可分别代表压强或温度。下列说法正确的是()a.l1l2b.x代表压强c.m、n两点对应的平衡常数相同d.m点的正反应速率v(正)小于n点的逆反应速率v(逆)【解析】选d。合成乙烯的主要反应: 6h2(g)+2co2 (g)ch2ch2(g)+4h2o(g)hl2,选项a错误;x代表温度,选项b错误;m、n对应温度不同,所以两点对应的平衡常数不相同,选项c错误;温度越高反应速率越快,所以m点的正反应速率v(正)小于n点的逆反应速率v(逆),选项d正确。3.工业上常用如下反应消除氮氧化物的污染: ch4(g)+2no2(g)n2(g)+co2(g)+2h2o(g)h在温度为t1和t2时,分别将0.40 mol ch4和1.0 mol no2充入体积为1 l的密闭容器中,n(ch4)随反应时间的变化如图所示。根据图判断该反应的h_(填“”“t1,随着温度的升高,甲烷的物质的量增加,说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,即正反应方向h0;前10 min,消耗甲烷的物质的量为(0.4-0.3)mol=0.1 mol,即消耗no2的物质的量为20.1 mol=0.2 mol,根据化学反应速率的表达式,v(no2)=0.2mol1 l10min;使用催化剂,只加快反应速率,对化学平衡无影响,a错误;正反应方向是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,no2的转化率降低,但化学反应速率加快,b错误;缩小容器的体积,相当于增大压强,平衡向逆反应方向进行,no2的转化率降低,但反应速率加快,c错误;增加ch4的浓度,平衡向正反应方向移动,no2的转化率增大,化学反应速率加快,d正确。答案:t1”“”或“=”)。若达到化学平衡状态a时,容器的体积为20 l。如果反应开始时仍充入10 mol co和20 mol h2,则在平衡状态b时容器的体积v(b)=_l。【解析】(1)已知2ch4(g)+o2(g)2co(g)+4h2(g)h=a kjmol-1,co(g)+2h2(g)ch3oh(g)h=b kjmol-1,则根据盖斯定律可知+2可得到2ch4(g)+o2(g)2ch3oh(g)h=(a+2b) kjmol-1。(2)用甲醇表示的反应速率v=0.75 moll-110 min=0.075 moll-1min-1,co表示的反应速率等于用甲醇表示的反应速率,即0.075 moll-1min-1;化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据方程式可知平衡常数表达式为k=c(ch3oh)c(co)c2(h2)。(3)氢气的消耗速率等于ch3oh的生成速率的2倍,不能说明正、逆反应速率相等,不一定平衡,a错误;氢气的体积分数不再改变是化学平衡的特征,达到了平衡,b正确;体系中氢气的转化率和co的转化率相等,不能说明正、逆反应速率相等,不一定平衡,c错误;体系中气体的平均摩尔质量等于气体质量和物质的量的比值,物质的量变化,质量不变,所以当体系中气体的平均摩尔质量不再改变,证明达到了平衡,d正确。正反应方向为气体体积减小的方向,t1 时比较co的转化率,转化率越大,则压强越大,图象中pb转化率大于pa,可知papb。利用a点可得平衡常数k=0.250.250.52=4,温度不变,平衡常数不变。a、b两状态温度相同,即化学