新高考化学二轮复习高频考点29 化学反应速率平衡图像（含解析）

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高频考点29  化学反应速率和化学平衡图像1．（2022·湖南卷）向体积均为1L的两恒容容器中分别充入和发生反应：，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是（  ）A． B．气体的总物质的量：C．a点平衡常数： D．反应速率：1.B   A．甲容器在绝热条件下，随着反应的进行，压强先增大后减小，根据理想气体状态方程PV=nRT可知，刚开始压强增大的原因是因为容器温度升高，则说明上述反应过程放热，即＜0，故A错误；B．根据A项分析可知，上述密闭溶液中的反应为放热反应，图中a点和c点的压强相等，因甲容器为绝热过程，乙容器为恒温过程，若两者气体物质的量相等，则甲容器压强大于乙容器压强，则说明甲容器中气体的总物质的量此时相比乙容器在减小即气体总物质的量：na＜nc，故B正确；C．a点为平衡点，此时容器的总压为p，假设在恒温恒容条件下进行，则气体的压强之比等于气体的物质的量（物质的量浓度）之比，所以可设Y转化的物质的量浓度为xmol∙L−1，则列出三段式如下：，则有，计算得到x=0.75，那么化学平衡常数K=，又甲容器为绝热条件，等效为恒温条件下升温，平衡逆向移动，则平衡常数减小即平衡常数K＜12，故C错误；D．根据图像可知，甲容器达到平衡的时间短，温度高，所以达到平衡的速率相对乙容器的快，即Va正＞Vb正，故D错误。综上所述，答案为B。2．（2021·广东卷）反应经历两步：①；②。反应体系中、、的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是（   ）A．a为随t的变化曲线B．时，C．时，的消耗速率大于生成速率D．后，2.D   A．X是唯一的反应物，随着反应的发生，其浓度不断减小，因此，由图可知，为随的变化曲线，A正确；B．由图可知，分别代表3种不同物质的曲线相交于时刻，因此，时，B正确；C．由图中信息可知，时刻以后，Y的浓度仍在不断减小，说明时刻反应两步仍在向正反应方向发生，而且反应①生成Y的速率小于反应②消耗Y的速率，即时的消耗速率大于生成速率，C正确；D．由图可知，时刻反应①完成，X完全转化为Y，若无反应②发生，则，由于反应②的发生，时刻Y浓度的变化量为，变化量之比等于化学计量数之比，所以Z的浓度的变化量为，这种关系在后仍成立， 因此，D不正确。综上所述，本题选D。3．（2021·河北省保定市部分学校高三模拟）硝酸厂常用催化还原法处理尾气。在催化条件下可以将还原为，反应原理为  ，的平衡转化率随温度、压强的变化示意图如图所示，下列说法正确的是（    ）A．X和Y分别代表压强和温度 B．C．平衡常数： D．适当降低温度，的平衡转化率增大3.D   A．该反应是气体计量分子数减小的反应，压强增大，平衡正向移动，二氧化氮的平衡转化率增大，和图示不符合，A错误；B．由选项A分析可知X表示温度，Y表示压强，则且加压时二氧化氮的平衡转化率增大，则，B错误；C．由选项A分析X表示温度，该反应为放热反应，则升温平衡逆向移动，平衡常数减小，C错误；D．该反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，的平衡转化率增大，D正确；故选D。4．在1L恒容密闭容器中充入一定量的H2和CO2，二者在催化剂、加热条件下反应可以合成乙烯：6H2+2CO2CH2=CH2+4H2O(g)，不同温度对CO2的平衡转化率及催化剂的催化效率的影响如图所示。下列有关说法正确的是（）A．N点的反应速率一定比M点大B．若投料比n(H2)：n(CO2)=2：1，则图中M点时H2和CO2的体积分数相同C．其他条件相同时，N点的平衡常数比M点的大D．N点对应温度下的催化剂的催化效率比M点对应温度下的高4.B   A．温度越高化学反应速率越快，由图可知，M点温度小于N点，则M点反应速率小于N点，但温度高于250℃，升高温度，催化剂的催化效率会降低，不能判断N点和M点反应速率的大小，A错误；B．若投料比，设开始投料n(H2)为2mol，则n(CO2)为1mol,则M点平衡时二氧化碳的转化率为50%。反应三段式为：，则图中 M点时H2和 CO2的体积分数相同，均为，B正确；C．该反应正向放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，即其他条件相同时，N点的平衡常数比M点的小，C错误；D．由图可知，温度高于250℃，升高温度，催化剂的催化效率会降低，即M点对应温度下的催化剂的催化效率比N点对应温度下的高，D错误；故答案选B。5．（2022·浙江·马寅初中学高三阶段练习）在一定温度和催化剂的条件下，将0.1molNH3通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa，已知：分压=总压×该组分物质的量分数)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是（） A．若保持容器体积不变，氨气分压不变可说明反应已达平衡状态B．若保持容器体积不变，用H2浓度变化表示0～t1时间内的反应速率v(H2)= mol·L-1·min-1C．t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是dD．若保持容器体积不变，t2时充入He，反应仍处于平衡状态，氨气的分压保持不变5.C  A．发生反应，随反应的进行氨气的分压减小，故氨气分压不变可说明反应已达平衡状态，故A正确；B．设t时达到平衡，转化的NH3的物质的量为2x，列出三段式：根据同温同压下，混合气体的物质的量等于体积之比，，解得x=0.02mol，v(H2)=，故B正确；C．t2时将容器体积压缩到原来的一半，开始N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小，故b曲线符合，故C错误；D．恒容充入He，增大的为He的分压，故氨气等其它物质的分压不变，因此反应仍处于平衡状态，故D正确；故选C。6．（双选）恒容密闭容器中充入3 mol CH4和6 mol H2S，发生反应：CH4(g)+2H2S(g)CS2(g)+4H2(g)，温度变化对平衡时各组分的物质的量分数的影响如图所示。下列说法错误的是（   ）A．当满足v逆(H2S)=2v正(H2)时，反应达到平衡状态B．高温、低压条件有利于提高CH4的平衡转化率C．M点时，保持温度不变，继续充入3 mol CH4和6 mol H2S，达到新平衡时，CH4的物质的量分数小于H2D．图中N点对应温度下，以物质的量分数表示的化学平衡常数Kx=6.AC    A．反应速率之比等于化学计量数之比，则2v逆(H2S)=v逆(H2)，即v逆(H2) =v正(H2)，说明反应达到平衡状态，A错误；B．由图可知：升高温度，反应物物质的量分数下降，生成物物质的量分数上升，说明升高温度化学平衡正向移动，则该反应是气体体积增大的吸热反应；采用高温、低压条件，有利于平衡正向移动，因此有利于提高CH4的平衡转化率，B正确；C．图中M点时，CH4的物质的量分数等于H2的物质的量分数，保持温度不变，再向容器中充入3 mol CH4和6 mo H2S，等效于起始加入充入6 mol CH4和12 mol H2S，相当于增大压强，化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，则CH4的物质的量分数增大，H2物质的量分数减小，达到新平衡时，CH4的物质的量分数大于H2的物质的量分数，C错误；D．根据N点数据，H2S的物质的量分数等于H2的物质的量分数，设CH4转化物质的量为x mol，故反应方程式CH4(g)+2H2S(g)CS2(g)+4H2(g)中物质反应转化关系可知：反应消耗H2S物质的量为△n(H2S)=2x mol，反应产生CS2物质的量△n(CS2)=x mol，反应产生H2的物质的量为△n(H2)=4x mol，故平衡时n(CH4)=(3-x)mol，n(CS2)=(6-2x) mol，n(CS2)=x mol，n(H2)=4x mol，根据N点时H2S的物质的量与H2的物质的量相等可得：6-2x=4x，解得x=1 mol，所以平衡时n(CH4)=2 mol，n(H2S)=n(H2)=4 mol，n(CS2)=1 mol，气体的总物质的量为11 mol，化学平衡常数Kx=，D正确；故合理选项是AC。7．（2022·江苏省如东高级中学高三开学考试）合成气是一种重要的化工原料气，主要组分为CO和H2。用甲烷、二氧化碳自热重整可制备合成气，反应原理如下：反应I：CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) △H1=-820.6kJ·mol-1反应II：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H2=+247.1kJ·mol-1反应III：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H3=+205.9kJ·mol-1反应IV：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H4不同温度下，向体积为VL的含少量O2的恒压容器按照n(CO2)：n(CH4)=1投料，实验测得不同压强下平衡时随温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是（    ）A．△H4=-41.2kJ·mol-1B．某温度下，反应II的平衡常数随压强增大而减小C．由图可知，p1>p2>p3D．压强为p2时，T>Tm后，升高温度对反应IV的促进作用更大7.D  A ．反应Ⅳ可由反应Ⅱ-反应Ⅲ得到，则ΔH4=ΔH2-ΔH3=41.2kJ/mol，A错误；B．温度一定的情况下，化学平衡常数保持不变，B错误；C．反应Ⅱ、Ⅲ为气体体积增大的反应，减小压强平衡正向移动，n(H2)增加的程度大于n(CO)，则压强越小，越大，故p1<p2<p3，C错误；D．根据分析可知，压强为p2时，T>Tm后，升高温度减小，说明升高温度对反应Ⅳ的促进作用更大，D正确；故答案选D。8．（2021·天津卷节选）CS2是一种重要的化工原料。工业上可以利用硫(S8)与CH4为原料制备CS2，S8受热分解成气态S2，发生反应，回答下列问题：(1)某温度下，若S8完全分解成气态S2。在恒温密闭容器中，S2与CH4物质的量比为2∶1时开始反应。①当CS2的体积分数为10%时，CH4的转化率为___________。②当以下数值不变时，能说明该反应达到平衡的是___________(填序号)。a．气体密度b．气体总压c．CH4与S2体积比d．CS2的体积分数(2)一定条件下，CH4与S2反应中CH4的平衡转化率、S8分解产生S2的体积分数随温度的变化曲线如图所示。据图分析，生成CS2的反应为___________(填“放热”或“吸热”)反应。工业上通常采用在600～650℃的条件下进行此反应，不采用低于600℃的原因是___________。8.(1)     30%     d(2)     放热     600℃时甲烷平衡转化率高达99%，低于600℃时，S2浓度明显偏小，且反应速率慢解析：（1）①在恒温密闭容器中，S2与CH4物质的量比为2∶1时开始反应，CS2的体积分数为10%，即，解得x=0.3a，则CH4的转化率为30%。②a.恒容容器，质量不变，故密度一直不变，故密度不变不一定平衡，不选；b.反应前后气体的物质的量不变，故压强也一直不变，故压强不变一定平衡，不选；c.CH4与S2体积比一直为1:2，故不一定平衡，不选；d.CS2的体积分数说明反应已经达到了平衡，选；故选d。（2）由图可知，随温度升高，甲烷的转化率降低，故反应为放热反应。工业上通常采用在600～650℃的条件下进行此反应，不采用低于600℃的原因是600℃时甲烷平衡转化率高达99%，低于600℃时，S2浓度明显偏小，且反应速率慢。9．CO2资源化利用对缓解碳减排压力具有重要意义。在二氧化碳催化加氢制甲烷的反应体系中，发生的主要反应的热化学方程式如下：反应I：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H1=-164.7kJ·mol-1反应II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ·mol-1反应III：2CO(g)+2H2(g)CO2(g)+CH4(g) △H3=-247.1kJ·mol-1向恒压、密闭容器中通入1molCO2和4molH2，平衡时体系内CH4、CO、CO2的物质的量(n)与温度(T)的变化关系如图所示。回答下列问题：(1)反应I～III中，属于吸热反应的是反应____(填反应序号)。(2)反应III的平衡常数表达式K=____。(3)盖斯定律的重要价值是可以利用已知反应的反应热求得未知反应的反应热，利用上述反应计算CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的△H=____。(4)结合上述反应，图中CO的物质的量随温度的变化的原因是_____。(5)在实际生产中为了提高甲烷的产量，选择的反应条件为较低温度和使用合适的催化剂。①从反应原理角度说明选择较低温度的理由是____。②从反应原理角度说明选择使用合适的催化剂的理由是____。(6)CO2能与H2反应制得甲醇(CH3OH)：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H＜0。一定条件下，将2molCO2和4molH2充入密闭容器中，发生反应制取甲醇，CO2的平衡转化率与温度、平衡总压强的关系如图所示。①p1、p2、p3由大到小的顺序为_____。②255℃时，该反应的压强平衡常数Kp=_____(MPa)-2(Kp为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数；计算结果保留1位小数)。9.(1)II(2)(3)+205.9kJ·mol-1(4)升高温度时，反应II的平衡正向移动，反应III的平衡逆向移动，平衡的移动使CO的含量升高(5)     较低温度可以使反应I与反应III的平衡正向移动     提高反应的选择性，并加快反应速率(6)     p3＞p2＞p1     22.8解析：（1）吸热反应，焓变大于0，反应I～III中，属于吸热反应的是反应II。（2）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III的平衡常数表达式K=；（3）I：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)    △H1=-164.7kJ·mol-1II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)    △H2=+41.2kJ·mol-1III：2CO(g)+2H2(g)CO2(g)+CH4(g)    △H3=-247.1kJ·mol-1根据盖斯定律I-III ×2- II×3得CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的△H=-164.7kJ·mol-1+247.1kJ·mol-1×2-41.2kJ·mol-1×3=+205.9kJ·mol-1。（4）升高温度时，反应II的平衡正向移动，反应III的平衡逆向移动，平衡的移动使CO的含量升高，所以CO的物质的量随温度的升高而增大；（5）①降低温度可以使反应I与反应III的平衡正向移动，所以选择较低温度。②催化剂能提高反应的选择性，并加快反应速率，所以选择使用合适的催化剂。（6）①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)正反应气体系数和减小，增大压强，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，所以p1、p2、p3由大到小的顺序为p3＞p2＞p1。②根据X点数值，255℃时，该反应的压强平衡常数Kp= (MPa)-2。