2023版高三一轮总复习化学鲁科版：题型突破集训7 化学反应速率与平衡图像

题型突破集训（七）化学反应速率与平

衡图像

1.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）=S（h（g）+NO（g）达到平衡,

正反应速率随时间变化的示意图如图所示。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

D.时，SO2的转化率：a~b段小于b〜c段

D[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。]

2.将一定量硫化氢气体加入密闭容器中，发生反

应2H2s（g）==S2（g）+2H2（g）。该反应的平衡常数的负

对数（-1g&随温度（乃的变化曲线如图所示，下列说法

错误的是（）

A.C点对应的平衡常数K=1.0X10-3.638mol.L-i

B.该反应的AH>0

C.a、C点反应速率：Va>Vc

D.30c时，b点对应状态的o正>o逆

D[A项，c点一IgK=3.638,则平衡常数K=1.0xl（T3.638moH7i,正确；

B项，一坨K越大，则平衡常数K越小，由题图可知，随温度的升高，平衡常

数增大，则平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应，故该反应的A〃>0,正

确；C项，a点温度高于c点，va>Vc,正确；D项，b点反应向逆反应方

向进行，则b点对应的。正也，错误。］

3.煤气化的一种方法是在气化炉中给煤炭加氢，发生的主要反应为C（s）+

2H2（g）=CH"g）。在VL的密闭容器中投入amol碳（足量），同时通入2amolH2,

控制条件使其发生上述反应，实验测得碳的平衡转化率随压强及温度的变化关

系如图所示。下列说法正确的是（）

碳的平衡转化率/%

034—5—6—7—8—6|’0压琥/MPa

A.上述正反应为吸热反应

B.在4MPa、1200K时,图中X点”出）正。（出）逆

V2

C.在5MPa、800K时，该反应的平衡常数为不

D.工业上维持6MPa、1000K而不采用10MPa、1000K,主要是因为

前者碳的转化率高

A［A项，由图观察，温度越高，碳的平衡转化率越大，平衡正向移动，

正反应为吸热反应，正确；B项，X点是未平衡时，反应正向进行，正反应速率

大于逆反应速率，错误；C项，此时碳转化率为50%,列“三段式”

C（s）+2H2（g）=CH"g）

起始量/mola2a0

转化量/mol0.5aa0.5a

平衡量/mol0.5aa0.5a

0.5“

V（）5V

K=——=—,错误；D项，该选择的原因是两者转化率相差不大，但压

（>2

强增大对设备要求高，能量需求大，错误。］

4.如图是温度和压强对反应X+Y==2Z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（）

s

s10kPa

二100kPa

sLI000kPa

z

°T/V.

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中最多只有一种为气态，Z为气态

D.上述反应的逆反应的AH>0

［答案］C

5.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)=2c02(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(a型、0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0

(2)已知c点时容器中02浓度为0.04mol-L-1,则50C时，在a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)。

A.CO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a型

要大

C.b点时CO与02分子之间发生有效碰撞的几率在整个实验过程中最高

D.e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

［解析］(1)CO和02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衡状态。(2)

-1

令CO起始浓度为amobLo

2co(g)+O2(g)=2CO2(g)

起始浓度/(mol・LF)a0

转化浓度/(mokL')axax

平衡浓度/(mol・Lr)a(l—x)0.04ax

K=2黑。％、=溶)2(3)CO和02的反应是放热反应，达到平衡后，

ci(CO)-c+(O2)(1—x)

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，6型催化

剂作用下CO的转化速率大于a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。

25%2

［答案］(l)a(2)产孑(3)BD

6.(2020•山东学业水平等级考试，「8节选)以CO2、H2为原料合成CH30H

涉及的主要反应如下：

1

I.CO2(g)+3H2(g)-CH3OH(g)+H2O(g)AHi=-49.5kJmoF

1

II.CO(g)+2H2(g)-CHaOH(g)A"=—90.4kJmoF

-1

IH.CO2(g)+H2(g)-CO(g)+H2O(g)A“3=+40.9kJmol

(1)不同压强下，按照»(CO2)：«(H2)=1：3投料，实验测定CO2的平衡转

化率和CH30H的平衡产率随温度的变化关系如图所示。

温度

图甲图乙

已知：CO2的平衡转化率='底"高£°2义1。。％

”(CH3OH)平衡

CH30H的平衡产率=X100%

”(CO2)初始

其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图_______(填“甲”或“乙”)；压强

Pl、P2、P3由大到小的顺序为；图乙中为温度时，三条

曲线几乎交于一点的原因是O

⑵为同时提高CO2的平衡转化率和CH30H的平衡产率，应选择的反应条

件为（填标号）。

A.低温、高压B.高温、低压

C.低温、低压D.高温、高压

［解析］（1）反应I为放热反应，故低温阶段，温度越高，CO2的平衡转化率

越低，而反应ni为吸热反应，温度较高时，主要发生反应m,则温度越高，co2

的平衡转化率越高，即图乙的纵坐标表示的是CO2的平衡转化率。反应I、反

应n为气体分子数减少的反应，反应ni为气体分子数不变的反应，因此压强越

大，CO2的平衡转化率越高，故压强由大到小的顺序是pi、02、P3。反应in为吸

热反应，温度较高时，主要发生反应ni,且反应in前后气体分子数相等，故co?

的平衡转化率几乎不再受压强影响。（2）由上述分析知，图甲、图乙的纵坐标分

别表示CH30H的平衡产率、CO2的平衡转化率，且pi>p2>p3,分析图像可知，

应选择的反应条件为低温、高压，A项正确。

［答案］（1）乙pi、02、P3八时以反应ni为主，反应m前后气体分子数相

等，压强改变对平衡没有影响

⑵A

7.一定压强下，向密闭容器中充入一定量的

CH2=CHCH3和C12发生反应：CH2==CHCH3（g）+Cl2（g）=CH2

=CHCH2Cl（g）+HCl（g）AZ7=-102kJ-moF^设起始的“”出募:,CH3）=

w,平衡时Ck的体积分数⑺）与温度（为、讪的关系如图甲所示。讪=1时，正、

逆反应的平衡常数（2与温度（乃的关系如图乙所示。

⑴图甲中，W21（填“>”或“=”）。

⑵图乙中，表示正反应平衡常数的曲线为（填“A”或"B”），理

(3)TiK下，平衡时a(C12)=o

［解析］(1)从题图甲可以看出，温度相同，42时火。2)较小，在反应中，

增大”。出凝:,CH”,火C12)减小，故W2>lo(2)该可逆反应的正反应为放热

反应，升高温度平衡逆向移动，则正反应平衡常数减小，故B曲线表示正反应

平衡常数的曲线。(3)乃K时正反应平衡常数与逆反应平衡常数相等，且

/z(CH2=CH3)

~^y=1,则平衡时反应中各物质浓度均相同，。2的转化率为50%。

［答案］(1)>(2)B该可逆反应的正反应为放热反应，温度升高，正反应

平衡常数减小(3)50%

8.(2021•烟台模拟)CH4既是重要的清洁能源也是一种重要的化工原料。以

CO2、H2为原料合成CH4涉及的主要反应如下：

I：CO2(g)+4H2(g)—CH4(g)+2H2O(g)A/7i

II：C€)2(g)+H2(g)一CO(g)+H2O(g)A//2=+41.2kJmoF1

常温常压下,H2(g)和CH4(g)的摩尔燃烧熠分别为一285.8kJ・mo「和-890.3

kJ-moF1；

H2O⑴=H2O(g)A“3=+44.0k.J-mol-1o

(l)AHi=kJmoF1。

⑵一定条件下，向恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反

应，达到平衡时，容器中d149)为。1«01,H2O(g)为万mol,则反应H的平衡常

数为(用含a、b的代数式表示)。

(3)将n(H2)：n(CO2)=4：1的混合气体充入反应器中，当气体总压强为

O.IMPa,平衡时各物质的物质的量分数如图甲所示。

200~550℃时，CO2的物质的量分数随温度升高而增大的原因是

反应器中应选择适宜的温度是o

（4）为探究CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（g）的反应速率与浓度的关系，

起始时，向恒容密闭容器中通入浓度均为LOmolirCO2与H2。平衡时，根据

相关数据绘制出两条反应速率一浓度关系曲线：。正一C（CO2）和。逆一C（H2O）如图

乙所示。

2.0

7

u

p

u1.6

1・

L

_1.2

i

)

/

T0.8

0

-

X

A0.4

°°0.20.40.60.81.0

c/（mol•L-1）

图乙

则与曲线。正一c（CO2湘对应的是上图中曲线（填“甲"或"乙”）；

该反应达到平衡后，某一时刻降低温度，重新达到平衡，平衡常数（填

“增大”或“减小”），则此时曲线甲对应的平衡点可能为（填字母，下

同），曲线乙对应的平衡点可能为O

［解析］（1）由题目已知信息可知，①H2（g）+；O2（g）=H2O⑴AW=-285.8

kJ-moF1;②CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O⑴AH=-890.3kJ-mol-1;

③H2O⑴=H2O（g）AH3=+44.0kJ・mo「；根据盖斯定律，①义4一②+③X2,

整理可得CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)A/7i=-164.9kJmoF'o(2)—

定条件下，向恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生反应，达到平衡时，

容器中CH"g)的物质的量为amol,H2O(g)的物质的量为8mol,则有如下关系：

I：CO2(g)+4H2(g)=CH“g)+2H2O(g)

转化量/mola4aa2a

II：CO2(g)+H2(g)-CO(g)+H2O(g)

转化量/molb_2ab~2ab~2ab~2a

此时容器中n(CO2)=l—a—(b—2a)mol=(l+a—6)mol,〃(H2)=3—4a—(万

—2a)mol=(3—2a—6)mol,n(CO)=(Z>—2a)mol,7I(H2O)=6mol,假设反应容

bb-2a

VX-y~

器的容积是vL,反应n的化学平衡常数一1丁再一z=

l+a—b3—2a-b

-V-*y

_____b(b-2d)_____

(1+a-Z>)(3—2a—b)°

(3)由于AHi<0,A//2>0,温度升高时，反应I的化学平衡逆向移动使CO2

增加的量比反应n的化学平衡正向移动使CO2减少的量多，因此200〜550c时，

CO2的物质的量分数随温度升高而增大。反应器中应选择的温度利于合成CH4,

由于反应I的Aai<0,故适宜的温度是较低温度200℃o

(4)在反应开始时CO2与出的浓度都是1.0mol-L-1,且随着反应的进行，

CO2的浓度逐渐减小，正反应速率越来越小，故与曲线0正一c(C(h)相对应的是

题图乙中的曲线乙。该反应达到平衡后，某一时刻降低温度，由于该反应的正

反应是放热反应，降低温度，化学平衡正向移动，重新达到平衡时，平衡常数

增大。根据图像可知：原平衡时图乙中对应点应为E和F,降低温度后，反应

速率减小，平衡正向移动，H2O的浓度会增大，CO2的浓度减小，则此时曲线

甲对应的平衡点可能为。点，曲线乙对应的平衡点可能为"点。

［答案］(1)—164.9⑵正43二j

(3)A"i<0、A//2>0,温度升高时，反应I逆向移动使CO2增加的量比反应

II正向移动使CO2减少的量多200C(4)乙增大DM

9.(2021•山东名校联考)汽车排气管装有三元催化剂装置，在催化剂表面通

过发生吸附、解吸消除CO、NO等污染物。反应机理如下［Pt(s)表示催化剂，右

上角带“*”表示吸附状态］:

INO+Pt(s)==NO*

IICO+Pt(s)==CO*

mNO*=N*+O*

IVCO*+O*=CO2+Pt(s)

VN*+N*=N2+Pt(s)

VINO*+N*=N2O+Pt⑸

经测定汽车尾气中反应一定时间后反应物及生成物浓度随温度变化关系如

图甲和图乙所示：

(1)图甲，温度为330℃时发生的主要反应为(填“W”“V”或

“VI”)；反应VI为_______反应(填“放热”或“吸热”)o

生成物

浓度

图甲

⑵图乙，温度从Ta升至Tb的过程中，反应物浓度急剧减小的主要原因是

(3)气体在固体催化剂表面反应时，吸附和解吸同时影响总反应速率。温度

一定时，反应2NO+2co鳖%N2+2CO2的反应速率随压强的变化如图丙所

示。结合题目中反应机理，试从吸附和解吸角度解释曲段化学反应速率下降的

原因：_____________________________________________________________

图丙

［解析］（1）由题图可知，温度为330℃时生成物中CO2的浓度最大，由反

应机理可知，只有反应IV生成CO2,故主要进行的是反应IV;反应VI生成N2O,

由题图可以看出，330C以后，N2O的浓度随温度升高而下降，故该反应为放热

反应。（2）该反应需要催化剂，随着温度升高，催化剂活性增强，逐渐达到催化

剂的最适温度，合适的催化剂可以降低反应的活化能，加快反应速率，随着反

应速率的加快，反应一定时间后反应物浓度快速减小。（3）压强增大，吸附速率

增大，但是对于气体物质，压强越大，越不利于解吸，而吸附和解吸同时影响

总反应速率，be段时，解吸速率由于压强的增大减小的更多，所以反应速率减

小。

［答案］（1）IV放热（2）温度升高，催化剂活性增强，反应速率加快，所

以反应物浓度快速减小（3）压强增大，吸附速率虽然增大，但不利于解吸，解

吸速率减小更多，所以反应速率减小

10.（2021•山东等级考，T2o）2一甲氧基一2一甲基丁烷（TAME）常用作汽油原

添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯燃的液相反应制得，体系中同时存

在如图反应：

反应I:Cf+CHQH旦勺AH,

ATAME

反应U：—+CHQH&寸

BTAME

反应m："NTA%

回答下列问题：

⑴反应i、n、in以物质的量分数表示的平衡常数及与温度T变化关系如

图所示。据图判断，A和B中相对稳定的是（用系统命名法命名）；黑1

的数值范围是（填标号）。

A.<-1B.-1-0C.0-1D.>1

（2）为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1.0molTAME,

控制温度为353K,测得TAME的平衡转化率为a。已知反应III的平衡常数Kx3

=9.0,则平衡体系中B的物质的量为mol,反应I的平衡常数Kxi=

.同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢吠喃稀释，反应I的

化学平衡将（填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”）。平衡时，A

与CH30H物质的量浓度之比c（A）：C（CH3OH）=,

（3）为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢映喃的另一容器中加入一定

量A、B和CH3OH。控制温度为353K,A、B物质的量浓度c随反应时间/的

变化如图所示。代表B的变化曲线为（填“X”或"Y"）；f=100s时，

反应m的正反应速率@正_______逆反应速率。逆（填“>”“V”或“=”）。

［解析］（1）由平衡常数&与温度T