高三化学每天练习20分钟——平衡图像专练（有答案和详细解析）

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A．2.5 μml·L－1·min－1和2.0 μml·L－1
B．2.5 μml·L－1·min－1和2.5 μml·L－1
C．3.0 μml·L－1·min－1和3.0 μml·L－1
D．5.0 μml·L－1·min－1和3.0 μml·L－1
答案 B
解析 分析图像可知，在4～8 min时间段内反应物的浓度由20 μml·L－1下降到10 μml·L－1，浓度变化量为10 μml·L－1，故反应速率为eq \f(10 μml·L－1,4 min)＝2.5 μml·L－1·min－1。随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，大致的变化规律是反应每进行4 min，反应物浓度降低一半，所以当反应进行到16 min时，反应物的浓度降到大约2.5 μml·L－1。
2如图为某化学反应的速率与时间的关系示意图。在t1时刻升高温度或增大压强，速率的变化都符合示意图的反应的是( )
A．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH<0
B．4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) ΔH<0
C．H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH>0
D．2A(g)＋B(g)2C(g) ΔH>0
答案 B
解析 由图知，升高温度或增大压强，平衡向逆反应方向移动，说明化学反应的ΔH<0，且正反应气体的物质的量增大，符合这两项条件的只有B项。
3、(2019·河南豫西名校联考)某密闭容器中发生如下反应：2X(g)＋Y(g)2Z(g) ΔH＜0，下图是表示该反应速率(v)随时间(t)变化的关系图。t2、t3、t5时刻外界条件均有改变(但都没有改变各物质的用量)。下列说法中正确的是( )
A．t3时降低了温度
B．t5时增大了压强
C．t6时刻后反应物的转化率最低
D．t4时该反应的平衡常数小于t6时反应的平衡常数
答案 C
解析 A项，该反应ΔH＜0，若t3时降低了温度，平衡将右移，且反应速率减慢、正反应速率大于逆反应速率，与图示不符，所以错误；B项，该反应为体积减小的反应，若t5时增大了压强，反应速率加快，且平衡右移、正反应速率大于逆反应速率，与图示不符，所以错误；C项，t2～t3为使用催化剂，平衡不移动，转化率不变；t3～t4为减小压强，平衡左移，转化率减小，t5～t6为升高温度，平衡左移，转化率减小，因此整个过程中，t6时刻后反应物的转化率最低，所以正确；D项，该反应的正反应是放热反应，升高温度，平衡常数减小；相对于t4时，t6时为升温过程，平衡左移，所以t4时该反应的平衡常数大于t6时反应的平衡常数，所以错误。
4．(2020·南昌一中高二期中)已知反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH＞0的平衡体系中，物质的总质量(m总)与总物质的量(n总)之比M(M＝eq \f(m总,n总))在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．温度：T1＜T2
B．平衡常数：K(a)＝K(b)＜K(c)
C．反应速率：vb＜va
D．当M＝69 g·ml－1时，n(NO2)∶n(N2O4)＝1∶1
答案 D
解析 已知m总不变，该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，n总增大，故M减小，由图可知T1＞T2，A项错误；化学平衡常数与温度有关，该反应为吸热反应，温度越高，平衡常数越大，则K(a)＝K(c)＜K(b)，B项错误；温度越高，压强越大，化学反应速率越大，则vb＞va，C项错误；设n(NO2)∶n(N2O4)＝x ml∶y ml，解得eq \f(46x＋92y,x＋y)＝69，所以x∶y＝1∶1，D项正确。
5、(2019·潍坊期中)对于反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＜0已达平衡，在其他条件不变的情况下，如果分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生的影响与图像不相符的是( )
答案 C
解析 改变温度会使v正、v逆都发生“突变”且升温向吸热反应方向，即逆向移动，v逆＞v正。
6、I2在KI溶液中存在平衡：I2(aq)＋I－(aq)Ieq \\al(－,3)(aq)，某I2、KI混合溶液中，温度T与平衡时c(Ieq \\al(－,3))的关系如图。下列说法不正确的是( )
A．反应I2(aq)＋I－(aq)Ieq \\al(－,3)(aq)的ΔH＞0
B．若温度为T1、T2时对应的平衡常数分别为K1、K2，则K1＞K2
C．当反应进行到状态D时，一定有v正＞v逆
D．状态A与状态B相比，状态A的c(I2)小
答案 A
解析 由图中曲线的变化趋势可知，当温度升高时，Ieq \\al(－,3)的物质的量浓度减小，说明升温平衡逆向移动，该反应的正反应为放热反应，即ΔH＜0，故A项不正确；升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，T1＜T2，则K1＞K2，故B项正确；当反应进行到状态D时，反应未达到平衡状态，反应向生成Ieq \\al(－,3)的方向进行，则v正＞v逆，故C项正确；状态B相当于在状态A的基础上升高温度，平衡向逆反应方向移动，则状态B的c(I2)大，故D项正确。
7、已知X(g)和Y(g)可以相互转化：2X(g)Y(g) ΔH<0。现将一定量X(g)和Y(g)的混合气体通入一体积为1L的恒温密闭容器中，反应物及生成物的浓度随时间变化的关系如图所示。则下列说法不正确的是( )
A．若混合气体的压强不变，则说明反应已达化学平衡状态
B．a、b、c、d四个点表示的反应体系中，表示化学反应处于平衡状态的只有b点
C．25～30min内用X表示的平均化学反应速率是0.08ml·L－1·min－1
D．反应进行至25min时，曲线发生变化的原因是增加Y的浓度
答案 D
解析 正反应是气体分子数减小的反应，所以当压强不再发生变化时，可以说明反应已经达到平衡状态，A项正确；根据图像可知，只有b点表示的反应体系中，各物质的浓度不再发生变化，所以只有b点表示反应处于平衡状态，B项正确；25～30min内X的浓度变化量是0.4ml·L－1，所以用X表示的平均化学反应速率是eq \f(0.4ml·L－1,5min)＝0.08ml·L－1·min－1，C项正确；反应进行至25min时，X物质的浓度增大，D项不正确。
8、已知反应X(g)＋Y(g)nZ(g) ΔH>0，将X和Y以一定比例混合通入密闭容器中进行反应，各物质的浓度随时间的改变如图所示。下列说法不正确的是( )
A．反应方程式中n＝1
B．10min时，曲线发生变化的原因是升高温度
C．10min时，曲线发生变化的原因是增大压强
D．前5min后，用X表示的反应速率为v(X)＝0.08ml·L－1·min－1
答案 B
解析 A项，根据图像可知，反应进行到5min时，X、Y和Z的浓度不再变化，反应达到平衡状态，此时X的浓度减少了0.4ml·L－1，Z的浓度增加了0.4ml·L－1，根据浓度的变化量之比等于化学计量数之比可知，n＝1；B项，10min时，X、Y、Z的浓度瞬间增大，因此改变的条件一定不是温度；D项，前5min内，用X表示的反应速率为v(X)＝0.4ml·L－1÷
5min＝0.08ml·L－1·min－1。
9、反应mX(g)nY(g)＋pZ(g) ΔH，在不同温度下的平衡体系中物质Y的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A．该反应的ΔH＞0
B．m＜n＋p
C．B、C两点化学平衡常数：KB＞KC
D．A、C两点的反应速率v(A)＜v(C)
答案 C
解析 由图可知温度升高，Y的体积分数增大，说明平衡正向移动，则正反应为吸热反应；增大压强，Y的体积分数减小，说明平衡逆向移动，则m＜n＋p；对吸热反应来说，温度升高，K增大，KB＜KC; A、C两点温度相同，C点压强大，则C点的速率大于A点。
10、乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯水化法生产，反应的化学方程式如下：C2H4(g)＋H2O(g)C2H5OH(g)，下图为乙烯的平衡转化率与温度(T)、压强(p)的关系[起始n(C2H4)∶n(H2O)＝1∶1]。
下列有关叙述正确的是( )
A．Y对应的乙醇的物质的量分数为eq \f(1,9)
B．X、Y、Z对应的反应速率：v(X)>v(Y)>v(Z)
C．X、Y、Z对应的平衡常数数值：KXD．增大压强、升高温度均可提高乙烯的平衡转化率
答案 A
解析 据图可知，Y点对应乙烯的平衡转化率为20%，起始n(C2H4)∶n(H2O)＝1∶1，设C2H4和H2O的起始物质的量均为1ml，根据“三段式”计算：
C2H4(g)＋H2O(g)C2H5OH(g)
起始/ml110
转化
平衡
则平衡时乙醇的物质的量分数为eq \f(0.2ml,0.8＋0.8＋0.2ml)＝eq \f(1,9)，故A正确；结合图像可得：p1KY>KZ，故C错误；因正反应是气体体积减小的反应，则压强越大，乙烯的平衡转化率越大，又因正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，乙烯的平衡转化率降低，故D错误。
11(2020·扬州高二下学期期末)向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)达到平衡，在此过程中正反应速率随时间变化的曲线如图所示。由图得出的结论正确的是( )
A．反应在c点达到平衡状态
B．反应物浓度：a点小于b点
C．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．若Δt1＝Δt2，则SO2的转化量：a～b段小于b～c段
答案 D
解析 这是一个反应前后气体分子数不变的可逆反应，由于容器恒容，因此压强不影响反应速率，所以在本题中只考虑温度和浓度的影响。由图可以看出随着反应的进行正反应速率逐渐增大，而后逐渐减小，但只要开始反应，反应物浓度就要降低，正反应速率应该降低，而此时正反应速率却是升高的，这说明此时温度的影响是主要的。由于容器是绝热的，因此该反应只能是放热反应，从而导致容器内温度升高，正反应速率加快，当到达c点后正反应速率逐渐降低，说明此时反应物浓度的影响是主要的，因为反应物浓度越来越小，但反应不一定达到平衡状态，所以选项A、B、C均不正确；正反应速率越快，相同时间段内消耗的二氧化硫就越多，因此选项D正确。
12近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：
(1)Deacn发明的直接氧化法为：4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)。如图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：
可知反应平衡常数K(300 ℃)_____K(400 ℃)(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的数据计算K(400 ℃)＝_____(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分别是____________________________、_________________。
(3)在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是__________。(写出2种)
答案 (1)大于 eq \f(0.422×0.422,1－0.844×1－0.21c0) O2和Cl2分离能耗较高 HCl转化率较低 (3)增加反应体系压强、及时除去产物
解析 (1)由题给HCl平衡转化率随温度变化的关系图可知，随温度升高，HCl平衡转化率降低，则此反应为放热反应，温度越高，平衡常数越小，即K(300 ℃)大于K(400 ℃)。结合题图可知，c(HCl)∶c(O2)＝1∶1、400 ℃时HCl的平衡转化率为84%，列出三段式：
4HCl(g) ＋ O2(g) === 2Cl2(g)＋2H2O(g)
起始 c0 c0 0 0
转化 0.84c0 0.21c0 0.42c0 0.42c0
平衡 (1－0.84)c0 (1－0.21)c0 0.42c0 0.42c0
则K(400 ℃)＝eq \f(c2Cl2·c2H2O,c4HCl·cO2)＝eq \f(0.422×0.422,1－0.844×1－0.21c0)；进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低会使O2和Cl2分离的能耗较高，过高则会造成HCl转化率较低。
(3)题述反应是气体体积减小的反应，增大反应体系压强可使反应正向进行，提高HCl的转化率，及时分离出产物也能提高HCl的转化率。