第七章　微題型72　有關(guān)速率和平衡的圖像-8e98d1f1e7bc

微題型72有關(guān)速率和平衡的圖像1．某密閉容器中充入等物質(zhì)的量的A和B，一定溫度下發(fā)生反應(yīng)：A(g)＋xB(g)2C(g)，達(dá)到平衡后，在不同的時(shí)間段內(nèi)反應(yīng)物的濃度隨時(shí)間的變化如圖甲所示，正、逆反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是()A．30～40min該反應(yīng)使用了催化劑B．化學(xué)方程式中的x＝1，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)C．30min時(shí)降低溫度，40min時(shí)升高溫度D．前8minA的平均反應(yīng)速率為0.08mol·L－1·min－1答案D解析若使用催化劑，則化學(xué)反應(yīng)速率加快，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖甲可知，A、B的濃度變化相同，故A、B的化學(xué)計(jì)量數(shù)相同，都為1；由圖乙可知，30min時(shí)改變的條件為減小壓強(qiáng)，40min時(shí)改變的條件為升高溫度，且升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，B、C項(xiàng)錯(cuò)誤。2．已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH，在2L恒容密閉容器中通入2molSO2和1molO2，在溫度分別為T(mén)1、T2下，測(cè)得SO2的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化如圖。下列說(shuō)法正確的是()A．溫度：T2>T1，平衡常數(shù)：Ka＝Kc>KbB．c點(diǎn)正反應(yīng)速率<b點(diǎn)逆反應(yīng)速率C．平衡時(shí)，通入氬氣使體系壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)D．T1時(shí)，0～15min生成SO3的平均反應(yīng)速率為eq\f(1,30)mol·L－1·min－1答案D解析由圖可知，T2條件下先達(dá)到平衡，說(shuō)明T2時(shí)反應(yīng)速率快，故有T2>T1，溫度越高，SO2的轉(zhuǎn)化率越小，說(shuō)明升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，故ΔH<0，則平衡常數(shù)Ka＝Kc<Kb，A錯(cuò)誤；c、b兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度分別是T2、T1，T2>T1，設(shè)T1、15min時(shí)的點(diǎn)為M，由圖可知M、c點(diǎn)都為平衡點(diǎn)，c點(diǎn)SO2濃度大于M點(diǎn)，則有反應(yīng)速率v正(c)＝v逆(c)>v正(M)＝v逆(M)，又因b點(diǎn)未達(dá)到平衡，v逆(b)<v逆(M)，故c點(diǎn)正反應(yīng)速率大于b點(diǎn)逆反應(yīng)速率，B錯(cuò)誤；在恒溫恒容條件下，通入氬氣使體系壓強(qiáng)增大，但反應(yīng)體系中各物質(zhì)的濃度均不改變，正、逆反應(yīng)速率仍然相等，故平衡不移動(dòng)，C錯(cuò)誤。3．(2022·重慶市育才中學(xué)模擬)在密閉容器中充入1molCO和1molNO，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)，測(cè)得NO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。實(shí)驗(yàn)測(cè)得，v正＝k正c2(NO)·c2(CO)，v逆＝k逆ceq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(N2))·c2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CO2))(k正、k逆為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān))，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．達(dá)到平衡后，僅升高溫度，k正增大的倍數(shù)小于k逆增大的倍數(shù)B．若密閉容器(p1對(duì)應(yīng)壓強(qiáng)下)體積為1L，則b點(diǎn)eq\f(k正,k逆)＝160C．NO的物質(zhì)的量濃度：b點(diǎn)>a點(diǎn)D．逆反應(yīng)速率：a點(diǎn)>c點(diǎn)答案B解析平衡時(shí)，v正＝v逆，即k正c2(NO)·c2(CO)＝k逆c(N2)·c2(CO2)，升高溫度后，正、逆反應(yīng)的速率增大，但NO的平衡轉(zhuǎn)化率降低，平衡逆向移動(dòng)，說(shuō)明逆反應(yīng)增大的幅度大于正反應(yīng)，而體系中各組分的瞬時(shí)濃度不變，故k正增大的倍數(shù)小于k逆增大的倍數(shù)，A正確；a點(diǎn)NO的平衡轉(zhuǎn)化率為80%，CO和NO起始的物質(zhì)的量均為1mol，列三段式：2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)開(kāi)始/mol1100變化/mol0.80.80.40.8平衡/mol0.20.20.40.8a點(diǎn)：eq\f(k正,k逆)＝eq\f(cN2·c2CO2,c2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NO))·c2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CO)))＝eq\f(0.4×0.82,0.22×0.22)＝160；p1對(duì)應(yīng)壓強(qiáng)下，b點(diǎn)NO的平衡轉(zhuǎn)化率還未達(dá)到80%，則反應(yīng)正向進(jìn)行，即v正＞v逆，故eq\f(k正,k逆)＞160，B錯(cuò)誤；a點(diǎn)和b點(diǎn)的NO的起始物質(zhì)的量相同，a點(diǎn)NO的轉(zhuǎn)化率大于b點(diǎn)，由于體積相同，故b點(diǎn)NO的物質(zhì)的量濃度大于a點(diǎn)，C正確；a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)都高于c點(diǎn)，故a點(diǎn)逆反應(yīng)速率大于c點(diǎn)，D正確。4．(2023·鄭州模擬)以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的反應(yīng)如下：反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49kJ·mol－1反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41kJ·mol－1反應(yīng)Ⅲ:CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH3在5MPa下，按照n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，平衡時(shí)，CO和CH3OH在含碳產(chǎn)物中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)及CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖。下列說(shuō)法正確的是()A．反應(yīng)Ⅲ中反應(yīng)物的總鍵能大于生成物的總鍵能B．曲線n代表CH3OH在含碳產(chǎn)物中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)C．該條件下溫度越低，越有利于工業(yè)生產(chǎn)CH3OHD．圖示270℃時(shí)，平衡體系中CO2的體積分?jǐn)?shù)為20%答案D解析根據(jù)蓋斯定律，將反應(yīng)Ⅰ－Ⅱ可得反應(yīng)Ⅲ，則ΔH3＝－49kJ·mol－1－41kJ·mol－1＝－90kJ·mol－1，故反應(yīng)Ⅲ中反應(yīng)物的總鍵能小于生成物的總鍵能，A錯(cuò)誤；根據(jù)ΔH1和ΔH3都小于零，溫度升高，反應(yīng)Ⅰ和Ⅲ的平衡都會(huì)逆向移動(dòng)，從而使CH3OH的產(chǎn)量變少，則甲醇在含碳產(chǎn)物的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，故符合這個(gè)規(guī)律的是曲線m，B錯(cuò)誤；由圖可知，溫度在150℃時(shí)有利于反應(yīng)Ⅰ進(jìn)行，CH3OH的含量高，有利于工業(yè)生產(chǎn)CH3OH，但并不是溫度越低越好，因?yàn)榉磻?yīng)需要一定溫度才能發(fā)生，C錯(cuò)誤；根據(jù)題意設(shè)起始量n(CO2)＝1mol，n(H2)＝3mol，平衡時(shí)反應(yīng)Ⅰ生成CH3OH的物質(zhì)的量為xmol，反應(yīng)Ⅱ中生成CO的物質(zhì)的量也為xmol，可得：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)轉(zhuǎn)化x3xxxCO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)轉(zhuǎn)化xxxx270℃時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為25%，則2x＝1×25%＝0.25，解得x＝0.125，則反應(yīng)后總的物質(zhì)的量為1mol＋3mol－6xmol＋4xmol＝4mol－2xmol＝3.75mol，則平衡體系中CO2的體積分?jǐn)?shù)為eq\f(1mol－0.25mol,3.75mol)×100%＝20%，D正確。5．(2022·廣東佛山模擬)一定條件下，將CO2和H2按物質(zhì)的量為1∶3的投料比充入某剛性密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－49.5kJ·mol－1，測(cè)得CO2的物質(zhì)的量濃度隨反應(yīng)時(shí)間的變化如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A．0～5min，共放出19.8kJ的熱量B．CO2和H2的轉(zhuǎn)化率相等時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡C．9min時(shí)，改變的外界條件可能是降溫D．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的平衡常數(shù)：Kb一定大于Ka答案C解析不確定容器的體積，不能確定反應(yīng)的二氧化碳的物質(zhì)的量，不能計(jì)算反應(yīng)放出的熱量，A錯(cuò)誤；反應(yīng)中CO2和H2按反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比投料，則兩者的轉(zhuǎn)化率一直相等，不能用來(lái)判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡，B錯(cuò)誤；反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度平衡正向移動(dòng)，二氧化碳的濃度減小，符合圖像，C正確；對(duì)于確定反應(yīng)，平衡常數(shù)只受溫度的影響，不確定溫度是否改變，故不能判斷兩點(diǎn)K的大小，D錯(cuò)誤。6．(2022·重慶模擬)下圖是不同物質(zhì)在密閉容器中反應(yīng)的有關(guān)圖像，下列對(duì)有關(guān)圖像的敘述正確的是()A．圖1：對(duì)I2(g)＋H2(g)2HI(g)達(dá)到平衡后，在t0時(shí)刻充入了一定的HI，平衡逆向移動(dòng)B．圖2：該圖像表示的方程式為2A=B＋3CC．圖3：對(duì)2A(g)＋B(g)C(g)ΔH<0，圖中T1>T2，p1<p2D．圖4：對(duì)X(g)＋3Y(g)2W(g)ΔH<0，φ可表示X的百分含量答案C解析圖1，如果在t0時(shí)刻充入了一定的HI，逆反應(yīng)速率瞬間增大，正反應(yīng)速率瞬間不變，v正應(yīng)與平衡點(diǎn)相連，故A錯(cuò)誤；達(dá)平衡時(shí)，反應(yīng)物和生成物共存，反應(yīng)為可逆反應(yīng)，根據(jù)濃度變化之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比確定化學(xué)方程式為2AB＋3C，故B錯(cuò)誤；由先拐先平知p2＞p1，T1＞T2，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，C%增大，圖像符合，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，C%含量減小，圖像符合，故C正確；由ΔH<0，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，X的百分含量將增大，圖像不符合，故D錯(cuò)誤。7．(2022·福建龍巖第一中學(xué)模擬)當(dāng)今世界，多國(guó)相繼規(guī)劃了碳達(dá)峰、碳中和的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。已知二氧化碳催化加氫合成乙醇的反應(yīng)原理為2CO2(g)＋6H2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g)ΔH＜0，設(shè)m為起始時(shí)的投料比，即m＝eq\f(nH2,nCO2)，圖3表示在總壓為5MPa的恒壓條件下，且m＝3時(shí)，平衡狀態(tài)時(shí)各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)表達(dá)式為Kp＝eq\f(pC2H5OH×p3H2O,p2CO2×p6H2)B．圖1中投料比相同，溫度從高到低的順序?yàn)門(mén)3>T2>T1C．圖2中m1、m2、m3從大到小的順序?yàn)閙1>m2>m3D．圖3中曲線d代表的物質(zhì)為二氧化碳答案D解析該反應(yīng)ΔH＜0，投料比和壓強(qiáng)相同時(shí)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，導(dǎo)致CO2的轉(zhuǎn)化率減小，故T3＞T2＞T1，B正確；溫度相同時(shí)，投料比越大，CO2的轉(zhuǎn)化率越大，故m1＞m2＞m3，C正確；恒壓條件下，且m＝3時(shí)，溫度升高化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，導(dǎo)致CO2和H2的物質(zhì)的量增大，C2H5OH和H2O的物質(zhì)的量減小，且C2H5OH的量小于H2O，故曲線d表示乙醇，D錯(cuò)誤。8．(2022·山東滕州第一中學(xué)模擬)工業(yè)上利用S8與CH4為原料制備CS2，發(fā)生反應(yīng)：S8eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(s))4S2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(g))、2S2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(g))＋CH4eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(g))CS2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(g))＋2H2Seq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(g))，在密閉容器中，原料比為1∶1時(shí)，部分物質(zhì)變化曲線如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A．生成CS2的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B．一定溫度下，氣體總壓不變反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)C．應(yīng)在低溫下進(jìn)行反應(yīng)以提高產(chǎn)出效率D．當(dāng)溫度為450℃時(shí)，S8轉(zhuǎn)化率為50%答案B解析由圖可知，隨溫度升高，甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率降低，故生成CS2的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變，在密閉容器中總壓不變，能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；在低溫下反應(yīng)速率較慢，且由圖可知溫度低時(shí)S2體積分?jǐn)?shù)較小，則反應(yīng)速率較慢，故C錯(cuò)誤；當(dāng)溫度為450℃時(shí)，甲烷的轉(zhuǎn)化率為98%，S2的體積分?jǐn)?shù)為20%，原料投入比為1∶1，設(shè)加入S8與CH4均為1mol，則轉(zhuǎn)化的甲烷為1mol×98%＝0.98mol，設(shè)S8轉(zhuǎn)化率為x，列三段式：S8eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(s))4S2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(g))起始量/mol10變化量/molx4x平衡量/mol1－x4x－1.962S2(g)＋CH4(g)CS2(g)＋2H2S(g)起始量/mol4x100轉(zhuǎn)化量/mol1.960.980.981.96平衡量/mol4x－1.960.020.981.96由S2的體積分?jǐn)?shù)為20%，則eq\f(4x－1.96,4x－1.96＋0.02＋0.98＋1.96)×100%＝20%，解得x＝67.5%，故D錯(cuò)誤。9．(2022·蘇州模擬)CO2催化加氫合成二甲醚是一種CO2轉(zhuǎn)化方法，其過(guò)程中主要發(fā)生下列反應(yīng)：反應(yīng)Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.2kJ·mol－1反應(yīng)Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)ΔH＝－122.5kJ·mol－1在恒壓、CO2和H2的起始量一定的條件下，CO2平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時(shí)CH3OCH3的選擇性隨溫度的變化如圖所示。(CH3OCH3的選擇性＝eq\f(2×CH3OCH3的物質(zhì)的量,反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量)×100%)下列說(shuō)法不正確的是()A．CO的選擇性隨溫度的升高逐漸增大B．反應(yīng)2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－204.9kJ·mol－1C．在240～320℃范圍內(nèi)，溫度升高，平衡時(shí)CH3OCH3