八工艺流程专练 高考化学一轮复习专项练含解析

化学平衡图象应用专练

(建议用时40分钟)

1．(2021·北京大兴区模拟)某温度时，在2 L容器中发生A、B两种物质间的转化反应，A、B物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列说法正确的是(　　)

A.该反应的化学方程式是A2B

B．2 min时，正反应速率大于逆反应速率

C．4 min时，A、B的物质的量相等且反应达到了平衡状态

D．反应开始至6 min，A的平均反应速率为0.1 mol·L－1·min－1

【解析】选B。A为反应物、B为生成物，A物质的量的变化为0.8 mol－0.2 mol＝0.6 mol，B物质的量的变化为0.5 mol－0.2 mol＝0.3 mol，A、B反应的物质的量之比为0.6 mol∶0.3 mol＝2∶1，该反应的化学方程式为2A⇌B，故A错误；2 min时，平衡正向移动，则正反应速率大于逆反应速率，故B正确；4 min时，各物质的物质的量仍在变化，没有达到平衡状态，故C错误；反应开始至

6 min，A的物质的量减少0.6 mol，则v＝＝＝0.05 mol·L－1·min－1，故D错误。

2．(2021·吉林模拟)反应C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　ΔH＞0在某一时间段中反应速率与反应过程的曲线关系如图，下列说法正确的是(　　)

A.CO的体积分数最高的一段时间为t5～t6

B．t2～t3和t3～t4时间段H2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

【解析】选B。由图可知，t1～t2平衡逆向移动，t3～t4平衡不移动，t4～t5平衡逆向移动，则CO的体积分数最高的一段时间为t0～t1，故A错误；t2～t3和t3～t4时间段平衡状态相同，则H2的体积分数相等，故B正确；t1时刻正逆反应速率均增大，且逆反应速率大于正反应速率，则改变反应为增大压强，故C错误；t4～t5时间段逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向移动，故D错误。

3．(2021·赣州模拟)将1 mol M(g)和2 mol N(g)置于2 L的密闭容器中，发生反应：M(g)＋2N(g) P(g)＋Q(g)　ΔH。反应过程中测得P的体积分数在不同温度下随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A.在温度t1下，反应从开始到恰好平衡：v(Q)＝0.05 mol·L－1·min－1

B．在温度t1下，平衡时N的转化率为50%

C．该反应的ΔH＜0

D．X、Y两点的逆反应速率v(X)＞v(Y)

【解析】选D。t1温度下，

　　　　　　　    M(g)＋2N(g) P(g)＋Q(g)

    起始n/mol:    1     2          0    0

    变化n/mol:    x     2x         x    x

    平衡n/mol:    1－x  2－2x      x    x

根据平衡时，P的体积分数为20%，即有＝20%，解得x＝0.5；在温度t1下，反应从开始到恰好平衡，v(Q)＝＝＝0.05 mol·

L－1·min－1，故A正确；在温度t1下，平衡时N的转化率为×100%＝50%，故B正确；由图可知，t2的反应速率快，故t2＞t1，温度升高，P的体积分数在减小，说明平衡逆向移动，逆反应吸热，故正反应放热，ΔH＜0，故C正确；Y点温度高，反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，X点温度低，反应正向进行，逆反应速率低，则X点与Y点的逆反应速率：v(X)＜v(Y)，故D错误。

4．一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g) 2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.550 ℃时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动

B．650 ℃时，反应达到平衡后CO2的转化率为25.0%

C．T ℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动

D．该反应为放热反应

【解析】选B。A.体积可变的恒压密闭容器中，550 ℃时若充入惰性气体，相当于减小压强，则v正、v逆均减小，正反应是气体体积增大的反应，则平衡正向移动，故A错误；B.由图可知，650 ℃时，反应达到平衡后CO的体积分数为40%，设开始加入的二氧化碳为1 mol，转化了x mol，

则有C(s)＋CO2(g)2CO(g)

    开始    1        0

    转化    x        2x

    平衡    1－x     2x

所以×100%＝40%，解得x＝0.25，则CO2的转化率为×100%＝25%，故B正确；C.由图可知，T ℃时，反应达到平衡后CO和CO2的体积分数都为50%即为平衡状态，T ℃时，若充入等体积的CO2和CO平衡不移动，故C错误；D.图象分析可知T ℃时，反应达到平衡后CO和CO2的体积分数都为50%即为平衡状态，此点后，化学反应随升高温度一氧化碳浓度增大，二氧化碳浓度减小，平衡正向进行，升温平衡向吸热反应方向进行，所以正反应为吸热反应，故D错误。

5．(2021年江苏适应性测试)在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式为

反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝－164.7 kJ·mol－1

反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)

ΔH＝41.2 kJ·mol－1

反应Ⅲ：2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)

ΔH＝－247.1 kJ·mol－1

向恒压、密闭容器中通入1 mol CO2和4 mol H2，平衡时CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.反应Ⅰ的平衡常数可表示为K＝

B．图中曲线B表示CO的物质的量随温度的变化

C．提高CO2转化为CH4的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂

D．CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)的ΔH＝－205.9 kJ·mol－1

【解析】选C。A.化学平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，反应Ⅰ的平衡常数为K＝，故A错误；B.反应物CO2的量逐渐减小，故图中曲线A表示CO2的物质的量变化曲线，由反应Ⅱ和Ⅲ可知，温度升高反应Ⅱ正向移动，反应Ⅲ逆向移动，CO的物质的量增大，故曲线C为CO的物质的量变化曲线，则曲线B为CH4的物质的量变化曲线，故B错误；C.反应Ⅰ为放热反应，反应Ⅱ为吸热反应，降低温度有利于反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ逆向移动，即可提高CO2转化为CH4的转化率，所以需要研发在低温区高效的催化剂，故C正确；D.－(反应Ⅱ＋反应Ⅲ)得到目标反应，则CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)的ΔH＝－[41.2 kJ·mol－1＋(－247.1 kJ·mol－1)]＝205.9 kJ·mol－1，故D错误。

6．一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收，使SO2转化生成S。催化剂不同，其他条件(浓度、温度、压强)相同情况下， 相同时间内SO2的转化率随反应温度的变化如图所示，下列说法不正确的是(　　)

A．不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3作催化剂可以节约能源

B．其他条件相同时，选择Cr2O3作催化剂，SO2的平衡转化率最小

C．a点后SO2的转化率减小的原因可能是温度升高催化剂活性降低了

D．选择Fe2O3作催化剂，最适宜温度在340～380 ℃ 的温度范围内

【解析】选B。根据图象可知，当温度在340 ℃时，在Fe2O3作催化剂条件下，反应先达到平衡，SO2的平衡转化率最大，A正确；其他条件相同时，选择Cr2O3作催化剂，在温度为300 ℃时，SO2的平衡转化率不是最小的，B错误；催化剂催化能力需要维持在一定的温度下，温度太高，催化剂活性可能会降低，C正确；340～380 ℃温度范围内，催化剂的催化能力最大，二氧化硫的转化率也是最大，反应速率最快，D正确。

7．(2021·武汉模拟)已知反应：CO(g)＋3H2(g) CH4(g)＋H2O(g)。起始以物质的量之比为1∶1充入反应物，不同压强条件下，H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示(M、N点标记为▲)。下列有关说法正确的是(　　)

A.上述反应的ΔH>0

B．N点时的反应速率比M点的慢

C．降低温度，H2的转化率可达到100%

D．工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强

【解析】选B。根据图象，随着温度的升高，H2的转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，根据勒夏特列原理，正反应为放热反应，ΔH<0，A错误；N点时的温度低，反应速率比M点的慢，B正确；此反应是可逆反应，不能完全进行到底，C错误；控制合适的温度和压强，既能保证反应速率较快，也能保证H2有较高的转化率，采用更高的压强对设备的要求更高，增加经济成本，D错误。

8. (2021·北京大兴区模拟)某温度时，在2 L容器中发生A、B两种物质间的转化反应，A、B物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．该反应的化学方程式是A2B

B．2 min时，正反应速率大于逆反应速率

C．4 min时，A、B的物质的量相等且反应达到了平衡状态

D．反应开始至6 min，A的平均反应速率为0.1 mol·L－1·min－1

【解析】选B。A为反应物、B为生成物，A物质的量的变化为0.8 mol－0.2 mol＝0.6 mol，B物质的量的变化为0.5 mol－0.2 mol＝0.3 mol，A、B反应的物质的量之比为0.6 mol∶0.3 mol＝2∶1，该反应的化学方程式为2A⇌B，故A错误；2 min时，平衡正向移动，则正反应速率大于逆反应速率，故B正确；4 min时，各物质的物质的量仍在变化，没有达到平衡状态，故C错误；反应开始至

6 min，A的物质的量减少0.6 mol，则v＝＝＝0.05 mol·L－1·min－1，故D错误。

9．(2021·南充模拟)一定条件下，CH4与H2O(g)发生反应：CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)。设起始＝Z，在恒压下，平衡时CH4的体积分数φ(CH4)与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.该反应的焓变ΔH＜0

B．图中Z的大小为a＜3＜b

C．图中X点对应的平衡混合物中＝3

D．温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)减小

【解析】选B。根据图知，恒压、Z一定条件下，升高温度φ(CH4)减小，说明升高温度平衡正向移动，升高温度平衡向吸热方向移动，所以正反应是吸热反应，ΔH＞0，故A错误；温度一定时，Z越大，甲烷的转化率越大，则φ(CH4)越小，所以a＜3＜b，故B正确；Z＝3时，设n(H2O)＝3 mol、n(CH4)＝1 mol，达到平衡状态时X点消耗的n(CH4)＝x mol，根据方程式知，消耗的n(H2O)＝x mol，则平衡时n(H2O)＝(3－x)mol、n(CH4)＝(1－x)mol，x＜1，平衡混合物中＝＝1＋＞3，故C错误；温度不变时，增大压强，平衡逆向移动，所以平衡在加压后φ(CH4)增大，故D错误。

10．(2021·邢台模拟)在一恒容密闭容器中通入一定量CH4和NO2发生反应：CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH，测得在相同时间、不同温度下NO2的转化率如图，下列叙述正确的是(　　)

A.ΔH＞0

B．由图象可知：200 ℃时NO2的平衡转化率小于300 ℃时NO2的平衡转化率

C．c、d两点转化率相等，这两点均处于平衡状态

D．若延长温度维持在300 ℃的反应时间，则转化率将大于42%

【解析】选D。由图可知，该反应在大约450 ℃后升高温度，NO2的转化率下降，说明平衡向逆反应方向移动，则该反应是放热反应，ΔH＜0，故A错误；图是测得在相同时间、不同温度下NO2的转化率，而不是平衡时NO2的转化率，由A可知升高温度，平衡向逆反应方向移动，NO2的平衡转化率减小，故B错误；c点反应未达到平衡状态，但d点已达到平衡状态，故C错误；b点反应未达到平衡，该反应是放热反应，温度低，利于平衡正向移动，延长时间反应可能达到平衡，转化率将大于42%，故D正确。

【加固训练—拔高】

化学中常用图象直观地描述化学反应的进程或结果。只改变一个条件，则下列对图象的解读正确的是(　　)

A．A2(g)＋3B2(g) 2AB3(g)，如图说明此反应的正反应是吸热反应

B.4CO(g)＋2NO2(g) N2(g)＋4CO2(g)，如图说明NO2的转化率b＞a＞c

C．

　N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，如图说明t s时合成氨反应达到平衡

D．2A(g)＋2B(g3C(g)＋D(？)，如图说明生成物D一定是气体

【解析】选D。根据图可知，交点之前，反应未达到平衡，交点时处于平衡状态，交点后升高温度逆反应速率增大比正反应速率增大更多，平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，故可判断可逆反应A2(g)＋3B2(g) 2AB3(g)正反应是放热反应，故A错误；增加一种反应物CO的量会增大另一种反应物二氧化氮的转化率，所以c点的转化率大于a点，故B错误；2v(N2)正＝v(NH3)逆时，正逆反应速率相等，此时化学反应达到了平衡状态，故C错误；根据图示可以看出压强只能改变反应速率但是不改变平衡的移动，所以反应是前后气体的系数之和相等的反应，即D一定是气体，故D正确。