题型集训25 化学反应速率和化学平衡图像类应用题两年高考真题演练1.(2022·安徽理综，11)汽车尾气中，NO产生的反应为：N2(g)＋O2(g)2NO(g)，一定条件下，等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应，下图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是( )A．温度T下，该反应的平衡常数K＝B．温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小C．曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂D．若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的ΔH<02．(2022·江苏化学，15)在体积均为1.0L的两恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉，再分别加入0.1molCO2和0.2molCO2，在不同温度下反应CO2(g)＋C(s)2CO(g)达到平衡，平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是(双选)( )A．反应CO2(g)＋C(s)===2CO(g)的ΔS＞0、ΔH＜0B．体系的总压强p总：p总(状态Ⅱ)＞2p总(状态Ⅰ)C．体系中c(CO)：c(CO，状态Ⅱ)＜2c(CO，状态Ⅲ)D．逆反应速率v逆：v逆(状态Ⅰ)＞v逆(状态Ⅲ)3．[2022·山东理综，30(1)(2)]合金贮氢材料具有优异的吸放氢性能，在配合氢能的开发中起着重要作用。(1)一定温度下，某贮氢合金(M)的贮氢过程如图所示，纵轴为平衡时氢气的压强(p)，横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比(H/M)。\n在OA段，氢溶解于M中形成固溶体MHx，随着氢气压强的增大，H/M逐渐增大；在AB段，MHx与氢气发生氢化反应生成氢化物MHy，氢化反应方程式为：zMHx(s)＋H2(g)zMHy(s) ΔH1(Ⅰ)；在B点，氢化反应结束，进一步增大氢气压强，H/M几乎不变。反应(Ⅰ)中z＝________(用含x和y的代数式表示)。温度为T1时，2g某合金4min内吸收氢气240mL，吸氢速率v＝________mL·g－1·min－1。反应的焓变ΔH1________0(填“>”“<”或“＝”)。(2)η表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例，则温度为T1、T2时，η(T1)________η(T2)(填“>”“<”或“＝”)。当反应(Ⅰ)处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，达平衡后反应(Ⅰ)可能处于图中的________点(填“b”“c”或“d”)，该贮氢合金可通过________或________的方式释放氢气。4．[2022·课标全国Ⅰ，28(3)]乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。回答下列问题：下图为气相直接水合法中乙烯[C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g) ΔH＝－45.5kJ·mol－1]的平衡转化率与温度、压强的关系(其中nH2O∶nC2H4＝1∶1)。①列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。②图中压强p1、p2、p3、p4的大小顺序为______________，理由是______________________________________________________。③气相直接水合法常用的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290℃、压强6.9MPa，n(H2O)∶n(C2H4)＝0.6∶1。乙烯的转化率为5%。若要进一步提高乙烯的转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有________、________。题型集训25 化学反应速率和化学平衡图像类应用题一年模拟试题精练1.(2022·湖北部分重点中学联考)如图表示一定条件下反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0的反应速率与反应过程的曲线关系图。下列说法正确的是( )\nA．氨气的体积分数最高的一段时间为t5～t6。B．t2～t3和t3～t4时间段氨气的体积分数相等C．t1时刻改变的条件是降低温度D．t4～t5时间段平衡向正反应方向移动2.(2022·北师大附中月考)如图表示可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g) ΔH＜0达平衡后，改变某一反应条件，反应速率随时间变化的情况，根据曲线判断下列说法中正确的是( )A．t1时降低了温度，平衡向正反应方向移动B．t1时增大了压强，平衡向正反应方向移动C．t1时增大了A的浓度，同时减小了C的浓度，平衡向正反应方向移动D．t1时可能使用了催化剂3．(2022·贵阳联考)工业合成氨的正反应是放热反应，下列关于反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的图像中，错误的是( )4．(2022·安阳联考)把1molCO2和3molH2通入1L的密闭容器中，在某温度下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0kJ·mol－1。测得CO2和CH3OH的浓度随时间的变化如图所示，下列说法正确的是( )A．3min时，v正＝v逆B．0～10min内，H2的平均反应速率为2.25mol·L－1·min－1C．该温度下，反应的平衡常数K＝5.3D．若升高温度，则CO2的转化率大于75%5．(2022·合肥质检)汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。(1)4CO(g)＋2NO2(g)4CO2(g)＋N2(g)\nΔH＝－1200kJ·mol－1对于该反应，温度不同(T2＞T1)、其他条件相同时，下列图像正确的是________(填代号)。(2)汽车尾气中CO与H2O(g)在一定条件下可以发生反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH＜0。820℃时在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，起始时按照下表进行投料，达到平衡状态，K＝1.0。起始物质的量甲乙丙n(H2O)/mol0.100.200.20n(CO)/mol0.100.100.20①该反应的平衡常数表达式为______________________________。②平衡时，甲容器中CO的转化率是________。比较下列容器中CO的转化率：乙________甲；丙________甲(填“＞”、“＝”或“＜”)。③丙容器中，通过改变温度，使CO的平衡转化率增大，则温度________(填“升高”或“降低”)，平衡常数K________(填“填大”、“减小”或“”不变)。参考答案题型集训25 化学反应速率和化学平衡图像类应用题【两年高考真题演练】1．A [A项，在温度T下，由曲线a可知，达到平衡后N2、O2、NO的浓度分别为c1mol/L、c1mol/L、2(c0－c1)mol/L，所以该反应的平衡常数K＝，正确；B项，反应前后，混合气体的体积与质量都没有发生改变，所以混合气体的密度不变，错误；C项，加入催化剂只改变反应速率而不改变反应的转化率，若加入催化剂达到平衡后，c(N2)应与曲线a对应的平衡浓度相同，错误；D项，若曲线b对应的条件改变是温度，由于曲线b相对于曲线a先达到了平衡，故应该为升温，升高温度，N2的平衡浓度减小，说明平衡向正向移动，该反应为吸热反应，ΔH>0，错误。]2．BC [A项，CO2(g)＋C(s)===2CO(g)气体的物质的量增加的反应，故ΔS>0，观察图像知，随着温度的升高，c(CO2)减小，平衡为正移，则ΔH＞0，错误；B项，Ⅰ所在d曲线表示的是通入0.1molCO2的变化过程，此时\n此时气体总的物质的量为0.12mol，Ⅱ所在曲线表示的是通入0.2molCO2的变化过程，此时此时气体总的物质的量为0.32mol，此时Ⅱ中气体总物质的量大于Ⅰ中气体总物质的量的2倍，且Ⅱ的温度高，气体体积膨胀，压强又要增大，则p总(状态Ⅱ)>2p总(状态Ⅰ)，正确；C项，状态Ⅱ和Ⅲ，温度相同，Ⅱ中CO2的投料量是Ⅲ中CO2投料量的2倍，若恒容时两平衡等效，则有c(CO，状态Ⅱ)＝2c(CO，状态Ⅲ)，但成比例增加投料量，相当于加压，平衡向逆反应方向移动，所以c(CO，状态Ⅱ)<2c(CO，状态Ⅲ)，正确；D项，状态Ⅰ和Ⅲ相比，Ⅲ的温度高，反应速率快，所以v逆(状态Ⅲ)>v逆(状态Ⅰ)，错误。]3．解析 (1)根据H原子守恒得zx＋2＝zy，则z＝。由题中所给数据可知吸氢速率v＝240mL÷2g÷4min＝30mL·g－1·min－1。由图像可知，T1<T2，且T2时氢气的压强大，说明升高温度平衡向生成氢气的方向移动，逆反应为吸热反应，所以正反应为放热反应，故ΔHⅠ<0。(2)由图像可知，固定横坐标不变，即氢原子与金属原子个数比相同时，T2时氢气的压强大，说明吸氢能力弱，故η(T1)>η(T2)。处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，H2浓度增大，平衡正向移动，一段时间后再次达到平衡，此时H/M增大，故可能处于图中的c点。由氢化反应方程式及图像可知，这是一个放热的气体体积减小的反应，根据平衡移动原理，要使平衡向左移动释放H2，可改变的条件是：升温或减压。答案 (1) 30 < (2)> c 加热 减压4．解析 ①设开始充入的原料气中，C2H4(g)和H2O(g)的物质的量均为n。 C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)开始(mol)nn0转化(mol)20%n20%n20%n平衡(mol)80%n80%n20%n平衡混合气中C2H4(g)、H2O(g)、C2H5OH(g)的物质的量分数依次为：、、。根据题意，将数据代入化学平衡常数表达式，Kp＝。②C2H4(g)＋H2O(g)C2H5OH(g)是一个气体体积减小的反应，相同温度下，增大压强，平衡向正反应方向移动，C2H4的转化率提高，所以p4>p3>p2>p1。③依据反应特点及平衡移动原理，提高乙烯转化率还可以增大H2O与C2H4的比例，或将乙醇及时液化分离出去等。答案 ①＝＝＝0.07(MPa)－1\n②p4>p3>p2>p1 反应分子数减少，相同温度下，压强升高，乙烯转化率提高③将产物乙醇液化移去 增加nH2O∶nC2H4比【一年模拟试题精练】1．B [由于t1～t2，t4～t5时间段平衡均向逆反应方向移动，故氨气体积分数最高的时间段应该是0～t1，A、D错误；t3～t4时间段平衡没有移动，B正确；温度降低，正、逆反应速率均减小，而t1时刻正、逆反应速率均增大，故C错误。]2．C [根据图像可知，t1时刻正反应速率突然增大，达到新平衡后正反应速率比第一次平衡时小，说明t1时刻逆反应速率减小，不可能是改变了温度、压强或使用了催化剂。]3．C [由合成氨的反应可以判断，达平衡后升高温度，平衡逆向移动，v逆＞v正，NH3的体积百分含量减小，A、B正确，C错误；增大压强，平衡正向移动，NH3的体积百分含量增大，D正确。]4．C [ CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)起始(mol/L) 1 3 0 0转化(mol/L) 0.75 2.25 0.75 0.75平衡(mol/L) 0.25 0.75 0.75 0.75则0～10min内，v(H2)＝＝0.225mol·L－1·min－1，B错误；K＝＝≈5.3，C正确；3min时，未达到平衡状态，v正≠v逆，A错误；该反应为放热反应，升高温度平衡向左移动，CO2的转化率降低，D错误。]5．解析 (1)4CO(g)＋2NO2(g)4CO2(g)＋N2(g) ΔH＜0，该反应是放热反应，当升高温度时，正、逆反应速率都增大，甲中正反应速率在刚升温至T2时没有增大，故错误；升高温度，化学平衡逆向移动，CO的浓度增大，CO的体积分数增大，故丙不正确。(2)①甲容器中起始时n(CO2)＝n(H2O)＝0.10mol，根据平衡常数计算可得到CO的转化率为50%。②乙容器中起始时n(H2O)＝0.20mol，相当于在甲容器中增大c(H2O)，平衡正向移动，n(CO)减少，CO的转化率增大；丙容器中起始时n(CO)＝n(H2O)＝0.20mol，相当于两个甲容器中的量，假设两个甲容器合二为一，反应到达平衡后，缩小体积至一半变成丙容器，相当于对体系加压，平衡不移动，CO的转化率不变化。③丙容器中改变温度，CO的转化率增大说明平衡正向移动，正反应为放热反应，故需降低温度；平衡正向移动，生成物的浓度增大，反应物的浓度减小，故K增大。答案 (1)乙 (2)①K＝ ②50% ＞ ＝③降低 增大
