《高中化學(xué)》專題五選擇題專攻3.化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡圖像分析

3.化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡圖像分析1．平衡常數(shù)K與濃度商Q的關(guān)系達(dá)到平衡狀態(tài)，Q＝K；平衡正向移動(dòng)，Q＜K；平衡逆向移動(dòng)，Q＞K。2．平衡常數(shù)K與溫度的關(guān)系溫度變化可逆反應(yīng)的ΔHK的變化升溫吸熱反應(yīng)，ΔH＞0增大降溫減小升溫放熱反應(yīng)，ΔH＜0減小降溫增大3.化學(xué)平衡與平衡轉(zhuǎn)化率(1)轉(zhuǎn)化率和平衡轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率有未達(dá)到平衡的轉(zhuǎn)化率和已達(dá)到平衡的平衡轉(zhuǎn)化率，在審題的時(shí)候一定要注意轉(zhuǎn)化率是否為平衡轉(zhuǎn)化率。(2)轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系可逆反應(yīng)的焓變?chǔ)升高溫度吸熱反應(yīng)，ΔH＞0未達(dá)到平衡的轉(zhuǎn)化率增大已達(dá)到平衡的平衡轉(zhuǎn)化率增大放熱反應(yīng)，ΔH＜0未達(dá)到平衡的轉(zhuǎn)化率增大已達(dá)到平衡的平衡轉(zhuǎn)化率減小(3)增大反應(yīng)物的濃度與平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系(其中A、B、C均為氣體)可逆反應(yīng)改變條件平衡移動(dòng)方向反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率備注A＋BC增大A的濃度正向移動(dòng)α(A)減小α(B)增大－AB＋C增大A的濃度正向移動(dòng)α(A)減小反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率實(shí)際是考慮壓強(qiáng)的影響2AB＋C增大A的濃度正向移動(dòng)α(A)不變3AB＋C增大A的濃度正向移動(dòng)α(A)增大(4)如果兩氣體物質(zhì)的投料比按照化學(xué)計(jì)量數(shù)投料，那么無(wú)論是否達(dá)到化學(xué)平衡，兩者的轉(zhuǎn)化率一直相等。1．(2023·湖南，13)向一恒容密閉容器中加入1molCH4和一定量的H2O，發(fā)生反應(yīng)：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。CH4的平衡轉(zhuǎn)化率按不同投料比x[x＝eq\f(nCH4,nH2O)]隨溫度的變化曲線如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．x1<x2B．反應(yīng)速率：vb正<vc正C．點(diǎn)a、b、c對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)：Ka<Kb＝KcD．反應(yīng)溫度為T(mén)1，當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)答案B解析一定條件下，增大H2O(g)的濃度，能提高CH4的轉(zhuǎn)化率，即x值越小，CH4的轉(zhuǎn)化率越大，則x1<x2，故A正確；b點(diǎn)和c點(diǎn)溫度相同，CH4的起始物質(zhì)的量都為1mol，b點(diǎn)x值小于c點(diǎn)，則b點(diǎn)H2O(g)多，反應(yīng)物濃度大，則反應(yīng)速率：vb正>vc正，故B錯(cuò)誤；由圖像可知，x一定時(shí)，溫度升高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率增大，說(shuō)明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度升高平衡正向移動(dòng)，K增大，溫度相同，K不變，則點(diǎn)a、b、c對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)：Ka<Kb＝Kc，故C正確；該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行時(shí)壓強(qiáng)發(fā)生改變，所以溫度一定時(shí)，當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確。2．(2023·遼寧，12)一定條件下，酸性KMnO4溶液與H2C2O4發(fā)生反應(yīng)，Mn(Ⅱ)起催化作用，過(guò)程中不同價(jià)態(tài)含Mn粒子的濃度隨時(shí)間變化如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．Mn(Ⅲ)不能氧化H2C2O4B．隨著反應(yīng)物濃度的減小，反應(yīng)速率逐漸減小C．該條件下，Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存D．總反應(yīng)為：2MnOeq\o\al(－,4)＋5C2Oeq\o\al(2－,4)＋16H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O答案C解析由圖像可知，隨著時(shí)間的推移Mn(Ⅲ)的濃度先增大后減小，說(shuō)明開(kāi)始反應(yīng)生成Mn(Ⅲ)，后Mn(Ⅲ)被消耗生成Mn(Ⅱ)，Mn(Ⅲ)能氧化H2C2O4，A項(xiàng)錯(cuò)誤；隨著反應(yīng)物濃度的減小，到大約13min時(shí)開(kāi)始生成Mn(Ⅱ)，Mn(Ⅱ)對(duì)反應(yīng)起催化作用，13min后反應(yīng)速率會(huì)增大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；Mn(Ⅶ)的濃度為0后才開(kāi)始生成Mn(Ⅱ)，該條件下Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存，C項(xiàng)正確；H2C2O4為弱酸，在離子方程式中不拆成離子，總反應(yīng)為2MnOeq\o\al(－,4)＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3．(2023·山東，14改編)一定條件下，化合物E和TFAA合成H的反應(yīng)路徑如下：已知反應(yīng)初始E的濃度為0.10mol·L－1，TFAA的濃度為0.08mol·L－1，部分物種的濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示，忽略反應(yīng)過(guò)程中的體積變化。下列說(shuō)法正確的是()A．t1時(shí)刻，體系中有E存在B．t2時(shí)刻，體系中無(wú)F存在C．E和TFAA反應(yīng)生成F的活化能很大D．反應(yīng)達(dá)平衡后，TFAA的濃度為0.08mol·L－1答案A解析t1時(shí)刻TFAA濃度為0，則TFAA完全反應(yīng)，消耗的E為0.08mol·L－1，E剩余0.02mol·L－1，故體系中有E存在，A正確；由題給反應(yīng)路徑和元素質(zhì)量守恒知，體系中TFAA、G、F的總濃度應(yīng)為0.08mol·L－1，由題圖知，t2時(shí)刻TFAA和G的濃度之和小于0.08mol·L－1，則體系中一定存在F，B錯(cuò)誤；由圖可知，反應(yīng)剛開(kāi)始TFAA的濃度迅速減小為0，則E和TFAA的反應(yīng)速率非?？欤摲磻?yīng)的活化能很小，C錯(cuò)誤；只有F、G全部轉(zhuǎn)化為H和TFAA時(shí)，TFAA的濃度才能為0.08mol·L－1，而GH＋TFAA為可逆反應(yīng)，所以反應(yīng)達(dá)平衡后，TFAA的濃度一定小于0.08mol·L－1，D錯(cuò)誤。1．(2023·重慶市第一中學(xué)校高三下學(xué)期模擬)已知：NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)ΔH。實(shí)驗(yàn)測(cè)得速率方程為v正＝k正c(NO)·c(O3)，v逆＝k逆c(NO2)·c(O2)(k正、k逆為速率常數(shù)，只與溫度、催化劑有關(guān)，與濃度無(wú)關(guān))。向2L恒容密閉容器中充入0.4molNO(g)和0.6molO3(g)發(fā)生上述反應(yīng)，測(cè)得NO的體積分?jǐn)?shù)x(NO)與溫度和時(shí)間的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．正、逆反應(yīng)活化能的大小關(guān)系為Ea(正)>Ea(逆)B．a(chǎn)點(diǎn)NO的轉(zhuǎn)化率為80%C．T1溫度下的eq\f(k正,k逆)>T2溫度下的eq\f(k正,k逆)D．化學(xué)反應(yīng)速率：c點(diǎn)的v正>b點(diǎn)的v逆>a點(diǎn)的v逆答案D解析根據(jù)先拐先平數(shù)值大可知，T1>T2，溫度高的T1時(shí)x(NO)大，說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0，故正、逆反應(yīng)活化能的大小關(guān)系為Ea(正)<Ea(逆)，A錯(cuò)誤；a點(diǎn)x(NO)＝0.1，設(shè)NO的轉(zhuǎn)化率為y，根據(jù)三段式有：NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)起始/mol·L－10.20.300變化/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錯(cuò)誤；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，則T1溫度下的eq\f(k正,k逆)<T2溫度下的eq\f(k正,k逆)，C錯(cuò)誤；T1>T2，c點(diǎn)未達(dá)平衡，b點(diǎn)達(dá)平衡正、逆反應(yīng)速率相等且小于c點(diǎn)，b點(diǎn)溫度大于a點(diǎn)，反應(yīng)速率大于a點(diǎn)，故化學(xué)反應(yīng)速率：c點(diǎn)的v正>b點(diǎn)的v逆>a點(diǎn)的v逆，D正確。2．(2023·廣東梅州市高三總復(fù)習(xí)質(zhì)量檢測(cè))在恒容密閉容器中，分別在T1、T2溫度下(T1<T2)發(fā)生反應(yīng)：3A(g)2B(g)ΔH<0，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的濃度c隨時(shí)間t的部分變化曲線如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．向密閉容器內(nèi)充入He，平衡逆向移動(dòng)B．a(chǎn)曲線條件下，10～30min內(nèi)v(B)＝0.05mol·L－1·min－1C．曲線b表示T2溫度下，反應(yīng)過(guò)程中物質(zhì)A的濃度變化D．在工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，溫度越低，越有利于提高生產(chǎn)效率答案C解析曲線a、b都在下降，說(shuō)明a、b都是A物質(zhì)的濃度變化情況，且b先達(dá)到平衡，反應(yīng)速率更快，故b對(duì)應(yīng)的溫度是T2。根據(jù)物質(zhì)的量濃度的變化量，結(jié)合反應(yīng)比例可知曲線c為T(mén)1溫度下的B的濃度隨時(shí)間的變化曲線。恒容條件下充入He，各物質(zhì)的濃度沒(méi)有發(fā)生改變，反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則v(B)＝eq\f(2,3)v(A)＝eq\f(2,3)×0.05mol·L－1·min－1，B錯(cuò)誤；降低溫度，平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率提高，但溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)速率過(guò)慢，不利于提高生產(chǎn)效率，D錯(cuò)誤。3．(2023·華南師范大學(xué)附屬中學(xué)高三三模)在盛有CuO/Cu2O載氧體的恒容密閉容器中充入空氣，發(fā)生反應(yīng)：2Cu2O(s)＋O2(g)4CuO(s)ΔH。平衡時(shí)O2的體積分?jǐn)?shù)φ(O2)隨反應(yīng)溫度T變化的曲線如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．ΔH<0B．該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝c－1(O2)C．在1030℃時(shí)加入催化劑，平衡時(shí)φ(O2)>21%D．985℃達(dá)到平衡狀態(tài)后，充入純氧，再次達(dá)到平衡后，φ(O2)＝10%答案C解析平衡時(shí)O2的體積分?jǐn)?shù)φ(O2)隨溫度升高而增大，則升溫平衡左移，ΔH<0，A正確；該反應(yīng)方程式為2Cu2O(s)＋O2(g)4CuO(s)，則按定義，其平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝c－1(O2)，B正確；由圖知，在1030℃時(shí)平衡時(shí)φ(O2)＝21%，催化劑通常能加快反應(yīng)速率但不影響平衡移動(dòng)，則加入催化劑平衡時(shí)φ(O2)＝21%，C不正確；K＝c－1(O2)，985℃達(dá)到平衡狀態(tài)后，充入純氧不影響平衡常數(shù)，則再次達(dá)到平衡后，φ(O2)＝10%，D正確。4．(2023·湖南名校聯(lián)盟高三下學(xué)期3月調(diào)研)在一定條件下探究二甲醚的制備反應(yīng)：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH，測(cè)定結(jié)果如圖所示。下列判斷錯(cuò)誤的是()A．該反應(yīng)的ΔH<0B．加入催化劑可以提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率C．工業(yè)選擇的較適宜溫度范圍為280～290℃D．該反應(yīng)伴隨有副反應(yīng)的發(fā)生答案B解析溫度高于290℃時(shí)，隨溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率、二甲醚的產(chǎn)率均降低，說(shuō)明升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，該反應(yīng)的ΔH<0，A正確；催化劑只改變反應(yīng)速率，不能使平衡移動(dòng)，所以加入催化劑不能提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率，B錯(cuò)誤；溫度范圍為280～290℃時(shí)，二甲醚的產(chǎn)率最高，所以工業(yè)選擇的較適宜溫度范圍為280～290℃，C正確；溫度低于290℃時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低，二甲醚的產(chǎn)率隨溫度升高增大，可知該反應(yīng)伴隨有副反應(yīng)的發(fā)生，D正確。5．(2023·湖北高中名校聯(lián)盟高三第三次聯(lián)合測(cè)評(píng))溫度為T(mén)℃，向體積不等的恒容密閉容器中均充入1mol氣體X，發(fā)生反應(yīng)：X(g)Y(g)＋Z(g)ΔH，反應(yīng)均進(jìn)行10min，測(cè)得各容器中X的轉(zhuǎn)化率與容器體積的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．a(chǎn)點(diǎn)再充入一定量的X，X的轉(zhuǎn)化率減小B．d點(diǎn)有v正＝v逆C．正反應(yīng)速率v(b)＝v(d)D．若c點(diǎn)為平衡點(diǎn)，則濃度平衡常數(shù)K＝0.9答案A解析四點(diǎn)所對(duì)應(yīng)容器容積不同，容積越小速率越大，先平衡，所以a、b容器已經(jīng)達(dá)到平衡，d容器未平衡。a點(diǎn)已平衡，所以再充入一定量的X，平衡右移，但壓強(qiáng)增大，X的轉(zhuǎn)化率減小，A正確；d容器未平衡，v正≠v逆，B錯(cuò)誤；b與d組分相同，但容積不等，所以速率不等，C錯(cuò)誤；c容器容積未知，無(wú)法計(jì)算濃度平衡常數(shù)，D錯(cuò)誤。6．(2023·河北衡水中學(xué)高三一調(diào)考試)一定溫度下，向四個(gè)容積不等的恒容密閉容器中分別通入2molNOCl(g)，發(fā)生反應(yīng)：2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)。tmin后，四個(gè)容器中NOCl的轉(zhuǎn)化率如圖所示。下列敘述正確的是()A．V1∶V2＝27∶10B．b、d兩點(diǎn)的壓強(qiáng)相等C．c點(diǎn)對(duì)應(yīng)容器中，v正＝v逆D．t～(t＋2)min內(nèi)，a點(diǎn)的凈反應(yīng)速率小于d點(diǎn)答案D解析根據(jù)已知條件列出V1L、tmin時(shí)三段式：2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)起始/mol200轉(zhuǎn)化/mol110.5平衡/mol110.5平衡常數(shù)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時(shí)三段式：2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)起始/mol200轉(zhuǎn)化/mol1.21.20.6平衡/mol0.81.20.6平衡常數(shù)K＝eq\f(cCl2·c2NO,c2NOCl)＝eq\f(\f(0.6,V2)×\f(1.2,V2)2,\f(0