课时作业(三十) 化学反应速率和化学平衡图像题的解题方法一、选择题1．等质量的三份锌a、b和c，分别加入足量稀硫酸中，a中同时加入适量硫酸铜溶液，c中加入适量CH3COONa。下列各图中表示其产生氢气总体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是( )答案：A2.二氧化硫的催化氧化原理为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，反应混合体系在平衡状态时SO3的百分含量与温度的关系如图所示。下列说法错误的是( )A．在D点时v(正)<v(逆)B．反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的ΔH<0C．若B、C点的平衡常数分别为KB、KC，则KB>KCD．恒温恒压下向平衡体系中通入氦气，平衡向左移动答案：A3．(2015年苏州模拟)合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4kJ·mol－1，在反应过程中，正反应速率的变化如图所示，下列说法正确的是( )A．t1升高了温度 B．t2时使用了催化剂C．t3时降低了温度D．t4时减小了压强答案：B4．化学中常用图像直观地描述化学反应的进程或结果。下列对图像描述叙述正确的是( )\nA．根据图①可判断可逆反应A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)的ΔH>0B．图②可以表示压强对可逆反应2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(s)的影响，乙的压强大C．图③可以表示对某化学平衡体系改变温度后反应速率随时间的变化D．据图④判断，物质A反应生成物质C的ΔH>0解析：图①v(逆)受温度影响大，逆反应是吸热反应，正反应ΔH<0，A不正确；图②中D是固体，反应前后气体的物质的量不变，改变压强平衡不移动，但乙压强大，反应速率大，先达到平衡，B项正确；图③若升温v(正)、v(逆)应均增大，C项不正确；图④表示的是放热反应ΔH<0，D项不正确。答案：B5．在其他条件不变时，只改变某一条件，化学反应aA(g)＋B(g)cC(g)的平衡的变化图像如下(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示平衡转化率)，据此分析下列说法正确的是( )A．在图像反应Ⅰ中，说明正反应为吸热反应B．在图像反应Ⅰ中，若p1>p2，则此反应的ΔS>0C．在图像反应Ⅱ中，说明该正反应为吸热反应D．在图像反应Ⅲ中，若T1>T2，则该反应能自发进行解析：反应Ⅰ随温度升高，α(A)减小，平衡左移，正反应为放热反应，A项不正确；压强越大，α(A)越大，a＋1>c，ΔS<0，B项不正确；反应Ⅱ中T1先达到平衡T1>T2，T1时n(C)小，说明升温时平衡左移，正反应为放热反应，C项不正确；反应Ⅲ，若T1>T2，温度越高，α(A)越小，升温时平衡左移，正反应是放热反应，反应能自发进行，D项正确。答案：D6.(2013年高考安徽卷)一定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO：\nMgSO4(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xyA温度容器内混合气体的密度BCO的物质的量CO2与CO的物质的量之比CSO2的浓度平衡常数KDMgSO4的质量(忽略体积)CO的转化率解析：由于此反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，混合气体质量增加，密度增大，A正确；当增加CO的物质的量时，相当于增大体系的压强，平衡逆向移动，CO的转化率减小，CO2与CO的物质的量之比减小，B错误；平衡常数只与温度有关，与SO2的浓度无关，C错误；MgSO4为固体，增加其质量对平衡无影响，所以CO的转化率不变，D错误。答案：A7.将I2溶于KI溶液中，能配制成浓度较大的碘水，主要是发生了反应：I2(aq)＋I－(aq)I(aq)。该平衡体系中，I的物质的量浓度与温度(T)的关系如图所示(曲线上的任何一点都代表平衡状态)。下列说法正确的是(双选)( )A．反应速率vM>vPB．平衡常数：KN>KPC．M、N两点相比，M点的c(I－)大D．Q点时，v正>v逆解析：P点温度高，反应速率比M点大，A不正确；随温度升高c(I)减小，平衡左移，K值减小，KN>KP，B正确；M点c(I)大，则c(I－)小，C项不正确；Q点v(正)>v(逆)，D正确。答案：BD8．一定温度下的密闭容器中发生反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g) ΔH<0，反应达到平衡及改变条件平衡移动的图像如图所示。下列说法错误的是( )\nA．c点和d点X的正逆反应速率相等B．起始时，加入Y的物质的量为1.3molC．平衡状态由A变到B时，平衡常数：K(A)<K(B)D．平衡状态由A变到B时，放出的热量：Q(A)<Q(B)解析：c和d为同一平衡状态，v(正)＝v(逆)，A正确；生成0.6molZ消耗0.9molY，起始时加入Y0.9mol＋0.4mol＝1.3mol，B正确；A、B两点温度相同，平衡常数相同，C项不正确；由A到Bα(X)增大，放出热量B点多，D项正确。答案：C9.反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH＝＋57kJ·mol－1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )A．a、c两点的反应速率：a>cB．a、c两点气体的颜色：a深，c浅C．由状态b到状态a，可以用加热的方法D．a、c两点气体的平均相对分子质量：a>c解析：c点压强比a点大，反应速率a<c，A项不正确；c点压强大，各气体浓度都比a点大，故c点颜色深，B项不正确。由b到a点NO2%增大，T2>T1，故C项正确。从a→c压强增大，平衡左移，平均相对分子质量c点大，D项不正确。答案：C10．在相同温度下，将H2和N2两种气体按不同比例通入相同的恒容密闭容器中，发生反应：3H2＋N22NH3。表示起始时H2和N2的物质的量之比，且起始时H2和N2的物质的量之和相等。下列图像正确的是( )解析：随逐渐增大，H2的转化率减小，N2\n的转化率增大，故A、C均不正确；从左至右H2含量增多，气体总质量减小；密度减小，故B不正确，D正确。答案：D二、非选择题11．金属镍具有优良的物理和化学特性，是高技术产业的重要原料。羰基法提纯镍涉及的反应为：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g) ΔH(1)当温度升高时，减小，则ΔH________(填“>”或“<”)0。(2)一定温度下，将一定量的粗镍和CO加入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________(填代号)。若在相同温度下，上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行，平衡常数________(填“增大”“不变”或“减小”)，反应进行3s后测得Ni(CO)4的物质的量为0.6mol，则0～3s内的平均反应速率v(CO)＝________mol·L－1·s－1。(3)要提高上述反应中CO的转化率，同时增大反应速率，可采取的措施为________________________________________________________________________________________________________________________________________________(写出一条措施即可)。答案：(1)< (2)bd 不变 0.8 (3)增大压强12．光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成。(1)实验室中常用来制备氯气的化学方程式为_________________________________________________________________________________________________________。(2)工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热(ΔH)分别为－890.3kJ·mol－1、－285.8kJ·mol－1和－283.0kJ·mol－1，则生成1m3(标准状况)CO所需热量为________。(3)实验室中可用氯仿(CHCl3)与双氧水直接反应制备光气，其反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(4)COCl2的分解反应为COCl2(g)===Cl2(g)＋CO(g) ΔH＝＋108kJ·mol－1。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10min到14min的COCl2浓度变化曲线未示出)：\n①计算反应在第8min时的平衡常数K＝________。②比较第2min反应温度T(2)与第8min反应温度T(8)的高低：T(2)________T(8)(填“<”“>”或“＝”)。③若12min时反应在温度T(8)下重新达到平衡，则此时c(COCl2)＝________mol·L－1。④比较产物CO在2～3min、5～6min和12～13min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(2～3)、v(5～6)、v(12～13)表示]的大小：_________________________________。⑤比较反应物COCl2在5～6min和15～16min时平均反应速率的大小：v(5～6)________v(15～16)(填“<”“>”或“＝”)，原因是_____________________________。解析：本题考查氯气的实验室制法、反应热、化学反应速率、化学平衡及平衡常数的有关计算等知识。(1)实验室常用浓盐酸和MnO2加热的方法制备氯气，反应方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(2)根据燃烧热的概念分别写出CH4、H2、CO完全燃烧的热化学方程式分别为①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝－890.3kJ·mol－1、②H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH2＝－285.8kJ·mol－1、③CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3＝－283.0kJ·mol－1，由盖斯定律：①－2×②－2×③可得CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH4＝＋247.3kJ·mol－1，则生成标准状况下1m3CO所需的热量为×247.3kJ·mol－1×＝5.52×103kJ。(4)①第8min时的化学平衡常数K＝＝＝0.234mol·L－1。②第2min与第8min比较，生成物CO、Cl2的浓度都变大，说明反应COCl2(g)Cl2(g)＋CO(g)正向移动，由正反应吸热可知T(2)<T(8)。③第12min时反应在T(8)温度下达到平衡，由于温度不变，则化学平衡常数不变，此时c(Cl2)＝0.12mol·L－1，c(CO)＝0.06mol·L－1，将这两个数值代入K＝＝0.234mol·L－1，可得c(COCl2)＝＝0.031mol·L－1。④分析图像可知，在2～3min和12～13min这两个相同的时间段内反应均处于平衡状态，即Δc(CO)＝0，而在5～6\nmin这个相同的时间段内Δc(CO)>0，故反应速率v(5～6)>v(2～3)＝v(12～13)。⑤5～6min和15～16min这两个相同的时间段内，前者的Δc(COCl2)比后者的Δc(COCl2)大，故v(5～6)>v(15～16)，原因是在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大。答案：(1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(2)5.52×103kJ(3)CHCl3＋H2O2===COCl2＋H2O＋HCl(4)①0.234mol·L－1 ②< ③0.031 ④v(5～6)>v(2～3)＝v(12～13) ⑤> 在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大13．(2014年高考大纲全国卷节选)反应AX3(g)＋X2(g)AX5(g)在容积为10L的密闭容器中进行。起始时AX3和X2均为0.2mol。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。(1)列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)＝________________________________________________________________________。(2)图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)由大到小的次序为________(填实验序号)；与实验a相比，其他两组改变的实验条件及判断依据是：b________________、c________________。(3)用p0表示开始时总压强，p表示平衡时总压强，α表示AX3的平衡转化率，则α的表达式为________；实验a和c的平衡转化率：αa为________、αc为________。解析：(1)依据体积不变的密闭容器中压强之比等于物质的量之比，开始时n0＝0.4mol，总压强为160kPa，平衡时总压强为120kPa，则可列比例式：＝，n＝0.4mol×＝0.3mol。假设平衡时AX5的物质的量为x，可列式如下： AX3(g)＋X2(g) AX5(g)起始时n0/mol0.200.200平衡时n/mol0.20－x0.20－xx(0.20－x)＋(0.20－x)＋x＝0.30x＝0.10\nv(AX5)＝＝1.7×10－4mol·L－1·min－1(2)与实验a相比，实验b的起始压强和平衡压强都没有发生改变，只是反应速率加快，因此改变的条件是使用了催化剂；实验c的起始压强和平衡压强都增大，由于该反应是在体积不变的密闭容器中进行的，所以升高了温度，此反应的正反应是放热反应，所以平衡逆向移动。(3)p0表示总压强，AX3提供的压强为，由于压强之比等于物质的量之比，故α的表达式为(p0－p)÷＝2(1－)，代入公式可求实验a和实验c的平衡转化率分别为50%和40%。答案：(1)＝1.7×10－4mol·L－1·min－1(2)b>c>a 加入催化剂。反应速率加快，但平衡点没有改变 温度升高。反应速率加快，但平衡点向逆反应方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未改变，但起始总压强增大)(3)α＝2(1－) 50% 40%
