《高中化学》专题五选择题专攻3.化学反应速率、化学平衡图像分析

3.化学反应速率、化学平衡图像分析1．平衡常数K与浓度商Q的关系达到平衡状态，Q＝K；平衡正向移动，Q＜K；平衡逆向移动，Q＞K。2．平衡常数K与温度的关系温度变化可逆反应的ΔHK的变化升温吸热反应，ΔH＞0增大降温减小升温放热反应，ΔH＜0减小降温增大3.化学平衡与平衡转化率(1)转化率和平衡转化率转化率有未达到平衡的转化率和已达到平衡的平衡转化率，在审题的时候一定要注意转化率是否为平衡转化率。(2)转化率与温度的关系可逆反应的焓变ΔH升高温度吸热反应，ΔH＞0未达到平衡的转化率增大已达到平衡的平衡转化率增大放热反应，ΔH＜0未达到平衡的转化率增大已达到平衡的平衡转化率减小(3)增大反应物的浓度与平衡转化率的关系(其中A、B、C均为气体)可逆反应改变条件平衡移动方向反应物转化率备注A＋BC增大A的浓度正向移动α(A)减小α(B)增大－AB＋C增大A的浓度正向移动α(A)减小反应物转化率实际是考虑压强的影响2AB＋C增大A的浓度正向移动α(A)不变3AB＋C增大A的浓度正向移动α(A)增大(4)如果两气体物质的投料比按照化学计量数投料，那么无论是否达到化学平衡，两者的转化率一直相等。1．(2023·湖南，13)向一恒容密闭容器中加入1molCH4和一定量的H2O，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x[x＝eq\f(nCH4,nH2O)]随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是()A．x1<x2B．反应速率：vb正<vc正C．点a、b、c对应的平衡常数：Ka<Kb＝KcD．反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态答案B解析一定条件下，增大H2O(g)的浓度，能提高CH4的转化率，即x值越小，CH4的转化率越大，则x1<x2，故A正确；b点和c点温度相同，CH4的起始物质的量都为1mol，b点x值小于c点，则b点H2O(g)多，反应物浓度大，则反应速率：vb正>vc正，故B错误；由图像可知，x一定时，温度升高CH4的平衡转化率增大，说明正反应为吸热反应，温度升高平衡正向移动，K增大，温度相同，K不变，则点a、b、c对应的平衡常数：Ka<Kb＝Kc，故C正确；该反应为气体分子数增大的反应，反应进行时压强发生改变，所以温度一定时，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态，故D正确。2．(2023·辽宁，12)一定条件下，酸性KMnO4溶液与H2C2O4发生反应，Mn(Ⅱ)起催化作用，过程中不同价态含Mn粒子的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是()A．Mn(Ⅲ)不能氧化H2C2O4B．随着反应物浓度的减小，反应速率逐渐减小C．该条件下，Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存D．总反应为：2MnOeq\o\al(－,4)＋5C2Oeq\o\al(2－,4)＋16H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O答案C解析由图像可知，随着时间的推移Mn(Ⅲ)的浓度先增大后减小，说明开始反应生成Mn(Ⅲ)，后Mn(Ⅲ)被消耗生成Mn(Ⅱ)，Mn(Ⅲ)能氧化H2C2O4，A项错误；随着反应物浓度的减小，到大约13min时开始生成Mn(Ⅱ)，Mn(Ⅱ)对反应起催化作用，13min后反应速率会增大，B项错误；Mn(Ⅶ)的浓度为0后才开始生成Mn(Ⅱ)，该条件下Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存，C项正确；H2C2O4为弱酸，在离子方程式中不拆成离子，总反应为2MnOeq\o\al(－,4)＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，D项错误。3．(2023·山东，14改编)一定条件下，化合物E和TFAA合成H的反应路径如下：已知反应初始E的浓度为0.10mol·L－1，TFAA的浓度为0.08mol·L－1，部分物种的浓度随时间的变化关系如图所示，忽略反应过程中的体积变化。下列说法正确的是()A．t1时刻，体系中有E存在B．t2时刻，体系中无F存在C．E和TFAA反应生成F的活化能很大D．反应达平衡后，TFAA的浓度为0.08mol·L－1答案A解析t1时刻TFAA浓度为0，则TFAA完全反应，消耗的E为0.08mol·L－1，E剩余0.02mol·L－1，故体系中有E存在，A正确；由题给反应路径和元素质量守恒知，体系中TFAA、G、F的总浓度应为0.08mol·L－1，由题图知，t2时刻TFAA和G的浓度之和小于0.08mol·L－1，则体系中一定存在F，B错误；由图可知，反应刚开始TFAA的浓度迅速减小为0，则E和TFAA的反应速率非常快，该反应的活化能很小，C错误；只有F、G全部转化为H和TFAA时，TFAA的浓度才能为0.08mol·L－1，而GH＋TFAA为可逆反应，所以反应达平衡后，TFAA的浓度一定小于0.08mol·L－1，D错误。1．(2023·重庆市第一中学校高三下学期模拟)已知：NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)ΔH。实验测得速率方程为v正＝k正c(NO)·c(O3)，v逆＝k逆c(NO2)·c(O2)(k正、k逆为速率常数，只与温度、催化剂有关，与浓度无关)。向2L恒容密闭容器中充入0.4molNO(g)和0.6molO3(g)发生上述反应，测得NO的体积分数x(NO)与温度和时间的关系如图所示。下列说法正确的是()A．正、逆反应活化能的大小关系为Ea(正)>Ea(逆)B．a点NO的转化率为80%C．T1温度下的eq\f(k正,k逆)>T2温度下的eq\f(k正,k逆)D．化学反应速率：c点的v正>b点的v逆>a点的v逆答案D解析根据先拐先平数值大可知，T1>T2，温度高的T1时x(NO)大，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，ΔH<0，故正、逆反应活化能的大小关系为Ea(正)<Ea(逆)，A错误；a点x(NO)＝0.1，设NO的转化率为y，根据三段式有：NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)起始/mol·L－10.20.300变化/mol·L－10.2y0.2y0.2y0.2y平衡/mol·L－10.2－0.2y0.3－0.2y0.2y0.2yeq\f(0.2－0.2y,0.2－0.2y＋0.3－0.2y＋0.2y＋0.2y)×100%＝0.1，解得y＝75%，B错误；v正＝k正c(NO)·c(O3)，v逆＝k逆c(NO2)·c(O2)，eq\f(k正,k逆)＝eq\f(\f(v正,cNO·cO3),\f(v逆,cNO2·cO2))＝eq\f(cNO2·cO2,cNO·cO3)＝K，T1>T2，ΔH<0，则T1温度下的eq\f(k正,k逆)<T2温度下的eq\f(k正,k逆)，C错误；T1>T2，c点未达平衡，b点达平衡正、逆反应速率相等且小于c点，b点温度大于a点，反应速率大于a点，故化学反应速率：c点的v正>b点的v逆>a点的v逆，D正确。2．(2023·广东梅州市高三总复习质量检测)在恒容密闭容器中，分别在T1、T2温度下(T1<T2)发生反应：3A(g)2B(g)ΔH<0，反应体系中各物质的浓度c随时间t的部分变化曲线如图所示。下列说法正确的是()A．向密闭容器内充入He，平衡逆向移动B．a曲线条件下，10～30min内v(B)＝0.05mol·L－1·min－1C．曲线b表示T2温度下，反应过程中物质A的浓度变化D．在工业实际生产中，温度越低，越有利于提高生产效率答案C解析曲线a、b都在下降，说明a、b都是A物质的浓度变化情况，且b先达到平衡，反应速率更快，故b对应的温度是T2。根据物质的量浓度的变化量，结合反应比例可知曲线c为T1温度下的B的浓度随时间的变化曲线。恒容条件下充入He，各物质的浓度没有发生改变，反应速率之比等于化学计量数之比，则v(B)＝eq\f(2,3)v(A)＝eq\f(2,3)×0.05mol·L－1·min－1，B错误；降低温度，平衡正向移动，反应物的转化率提高，但温度过低会导致反应速率过慢，不利于提高生产效率，D错误。3．(2023·华南师范大学附属中学高三三模)在盛有CuO/Cu2O载氧体的恒容密闭容器中充入空气，发生反应：2Cu2O(s)＋O2(g)4CuO(s)ΔH。平衡时O2的体积分数φ(O2)随反应温度T变化的曲线如图所示。下列说法错误的是()A．ΔH<0B．该反应的平衡常数表达式为K＝c－1(O2)C．在1030℃时加入催化剂，平衡时φ(O2)>21%D．985℃达到平衡状态后，充入纯氧，再次达到平衡后，φ(O2)＝10%答案C解析平衡时O2的体积分数φ(O2)随温度升高而增大，则升温平衡左移，ΔH<0，A正确；该反应方程式为2Cu2O(s)＋O2(g)4CuO(s)，则按定义，其平衡常数表达式为K＝c－1(O2)，B正确；由图知，在1030℃时平衡时φ(O2)＝21%，催化剂通常能加快反应速率但不影响平衡移动，则加入催化剂平衡时φ(O2)＝21%，C不正确；K＝c－1(O2)，985℃达到平衡状态后，充入纯氧不影响平衡常数，则再次达到平衡后，φ(O2)＝10%，D正确。4．(2023·湖南名校联盟高三下学期3月调研)在一定条件下探究二甲醚的制备反应：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH，测定结果如图所示。下列判断错误的是()A．该反应的ΔH<0B．加入催化剂可以提高CO的平衡转化率C．工业选择的较适宜温度范围为280～290℃D．该反应伴随有副反应的发生答案B解析温度高于290℃时，随温度升高，CO的转化率、二甲醚的产率均降低，说明升高温度，平衡逆向移动，该反应的ΔH<0，A正确；催化剂只改变反应速率，不能使平衡移动，所以加入催化剂不能提高CO的平衡转化率，B错误；温度范围为280～290℃时，二甲醚的产率最高，所以工业选择的较适宜温度范围为280～290℃，C正确；温度低于290℃时，CO的转化率随温度升高而降低，二甲醚的产率随温度升高增大，可知该反应伴随有副反应的发生，D正确。5．(2023·湖北高中名校联盟高三第三次联合测评)温度为T℃，向体积不等的恒容密闭容器中均充入1mol气体X，发生反应：X(g)Y(g)＋Z(g)ΔH，反应均进行10min，测得各容器中X的转化率与容器体积的关系如图所示。下列说法正确的是()A．a点再充入一定量的X，X的转化率减小B．d点有v正＝v逆C．正反应速率v(b)＝v(d)D．若c点为平衡点，则浓度平衡常数K＝0.9答案A解析四点所对应容器容积不同，容积越小速率越大，先平衡，所以a、b容器已经达到平衡，d容器未平衡。a点已平衡，所以再充入一定量的X，平衡右移，但压强增大，X的转化率减小，A正确；d容器未平衡，v正≠v逆，B错误；b与d组分相同，但容积不等，所以速率不等，C错误；c容器容积未知，无法计算浓度平衡常数，D错误。6．(2023·河北衡水中学高三一调考试)一定温度下，向四个容积不等的恒容密闭容器中分别通入2molNOCl(g)，发生反应：2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)。tmin后，四个容器中NOCl的转化率如图所示。下列叙述正确的是()A．V1∶V2＝27∶10B．b、d两点的压强相等C．c点对应容器中，v正＝v逆D．t～(t＋2)min内，a点的净反应速率小于d点答案D解析根据已知条件列出V1L、tmin时三段式：2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)起始/mol200转化/mol110.5平衡/mol110.5平衡常数K＝eq\f(cCl2·c2NO,c2NOCl)＝eq\f(\f(0.5,V1)×\f(1,V1)2,\f(1,V1)2)＝eq\f(0.5,V1)，V2L、tmin时三段式：2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)起始/mol200转化/mol1.21.20.6平衡/mol0.81.20.6平衡常数K＝eq\f(cCl2·c2NO,c2NOCl)＝eq\f(\f(0.6,V2)×\f(1.2,V2)2,\f(0