1、第第 36 讲讲 化学反应速率化学反应速率、平衡图像平衡图像 复习目标 1.系统掌握速率、 平衡图像的分析方法。 2.加深外因对化学反应速率影响的理解。 3.能正确解答实际工业生产中有关图像的问题。 考点一考点一 常规图像分类突破常规图像分类突破 1瞬时速率时间图像 (1)当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可能使速率时间图像的 曲线出现不连续的情况，根据出现“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作 出判断。如图： t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的 反应)。 (2)“渐变”类 vt 图像 图像 分析 结论 t1时
2、v正突然增大，v逆逐渐增大；v 正v逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变， 增大反应物的浓度 t1时 v正突然减小，v逆逐渐减小；v 逆v正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变， 减小反应物的浓度 t1时 v逆突然增大，v正逐渐增大；v 逆v正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变， 增大生成物的浓度 t1时 v逆突然减小，v正逐渐减小；v 正v逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变， 减小生成物的浓度 (3)利用图像“断点”判断影响速率的外因 图像 t1时刻 所改变 的条件 温度 升高 降低 升高 降低 正反应为放热的反应 正反应为吸热的反应 压强 增大 减小 增大
3、减小 正反应为气体物质的量增 大的反应 正反应为气体物质的量减小的 反应 在一密闭容器中发生反应 N23H22NH3 H0，达到平衡后，只改变某一个条件时， 反应速率与反应时间的关系如图所示。 回答下列问题： (1)处于平衡状态的时间段是_(填字母，下同)。 At0t1 Bt1t2 Ct2t3 Dt3t4 Et4t5 Ft5t6 (2)判断 t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。 A增大压强 B减小压强 C升高温度 D降低温度 E加催化剂 F充入氮气 t1时刻_；t3时刻_；t4时刻_。 (3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是_。 At0t1 Bt2t3 Ct3t4 D
4、t5t6 (4)如果在 t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反 应速率的变化曲线。 答案 (1)ACDF (2)C E B (3)A (4) 解析 (1)根据图示可知，t0t1、t2t3、t3t4、t5t6时间段内，v正、v逆相等，反应处于平 衡状态。 (2)t1时，v正、v逆同时增大，且 v逆增大得更快，平衡向逆反应方向移动，所以 t1时改变的条 件是升温。t3时，v正、v逆同时增大且增大量相同，平衡不移动，所以 t3时改变的条件是加催 化剂。t4时，v正、v逆同时减小，但平衡向逆反应方向移动，所以 t4时改变的条件是减小压强。 (3)根据图示知，t1t
5、2、t4t5时间段内平衡均向逆反应方向移动，NH3的含量均比 t0t1时间 段的低，所以 t0t1时间段内 NH3的百分含量最高。 (4)t6时刻分离出部分 NH3，v逆立刻减小，而 v正逐渐减小，在 t7时刻二者相等，反应重新达 到平衡，据此可画出反应速率的变化曲线。 2全程速率时间图像 例如：Zn 与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。 原因：(1)AB 段(v 增大)，反应放热，溶液温度逐渐升高，v 增大。 (2)BC 段(v 减小)，溶液中 c(H )逐渐减小，v 减小。 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
6、(g) NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如下所示。由图可得出的正确结论是( ) 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 Dt1t2时，SO2的转化率：ab 段小于 bc 段 答案 D 解析 A 项，化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反 应速率，c 点对应的正反应速率显然还在改变，一定未达平衡，错误；B 项，a 到 b 时正反应 速率增加，反应物浓度随时间不断减小，错误；C 项，从 a 到 c 正反应速率增大，之后正反 应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正
7、反应速率的 影响，说明该反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，错误；D 项，随着 反应的进行，正反应速率越快，消耗的二氧化硫就越多，SO2的转化率将逐渐增大，正确。 3物质的量(或浓度)时间图像 例如：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z 三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图 所示。 (1)由图像得出的信息 X、Y 是反应物，Z 是产物。 t3 s 时反应达到平衡状态，X、Y 并没有全部反应，该反应是可逆反应。 0t3 s 时间段：n(X)n1n3mol，n(Y)n2n3mol，n(Z)n2mol。 (2)根据图像可进行如下计算 某物质的平均速率、转化率，如 v(X)n
8、1n3 V t3 mol L 1 s1； Y 的转化率n2n3 n2 100%。 确定化学方程式中的化学计量数之比，如 X、Y、Z 三种物质的化学计量数之比为(n1 n3)(n2n3)n2。 1100 时，向某恒容密闭容器加入 1.6 mol L 1 的 Q 后会发生如下反应：2Q(g)M(g)。 其中 M 的物质的量浓度随时间的变化如图所示： 下列说法错误的是( ) A从反应开始到刚达到平衡的时间段内，v(Q)0.02 mol L 1 s1 Ba、b 两时刻生成 Q 的速率：v(a)v(bc)0 D其他条件相同，起始时将 0.2 mol L 1 氦气与 Q 混合，则反应达到平衡所需时间少于
9、60 s 答案 D 解析 根据分析， 从反应开始到刚达到平衡的时间段内， v(Q)c t 1.2 mol L 1 60 s 0.02 mol L 1 s1，故 A 正确；Q 为反应物，初始时浓度最大，消耗速率最大，生成速率最小，随着反应的进行， Q 的浓度逐渐减小，消耗速率逐渐减慢，生成速率逐渐增大，则 a、b 两时刻生成 Q 的速率： v(a)v(bc)0， 故 C 正确；其他条件相同，向某恒容密闭容器中通入 0.2 mol L 1 氦气与 Q 混合，容器体积 不变，Q、M 的浓度不变，与原平衡体系等效，则反应达到平衡所需时间等于 60 s，故 D 错 误。 2向一容积不变的密闭容器中充入一
10、定量 A 和 B，发生如下反应：xA(g)2B(s)yC(g) H”“”或 “ 解析 (1)010 min内v(A)0.450.25mol L 1 10 min 0.02 mol L 1 min1。 (2)根据图像可知， 0 10 min 内 A 的物质的量浓度减少量为 0.2 mol L 1，C 的物质的量浓度增加量为 0.4 mol L1， x、y 之比等于 A、C 的浓度的变化量之比，故 xy0.2 mol L 10.4 mol L112。(3)该 反应是气体分子数增大的反应，而容器容积不变，因此 010 min 容器内压强变大。(4)根据 图像可知，10 min 时改变条件后，A、C
11、的浓度瞬时不变且随后反应速率加快，故改变的条 件可能是升温或加入催化剂；1216 min，反应处于平衡状态，16 min 时改变条件后，A、C 的浓度瞬时不变，且随后 A 的浓度逐渐增大，C 的浓度逐渐减小，说明平衡逆向移动，故改 变的条件可能是升温。 (5)升高温度， 平衡逆向移动， 平衡常数减小。 由于 16 min 时升高温度， 则 K1K2。 4浓度(转化率、百分含量)时间图像 (1)识图技巧 分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。 若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。 若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。 若为是否
12、使用催化剂，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。 (2)应用举例 浓度时间 如 A(g)B(g)AB(g) 含量时间温度(压强) (C%指产物的质量分数，B%指某反应物的质量分数) 5恒压(或恒温)线 ( 表示反应物的转化率，n 表示反应物的平衡物质的量) 图，若 p1p2p3，则正反应为气体体积减小的反应，H0； 图，若 T1T2，则正反应为放热反应，气体体积增大。 6几种特殊图像 (1)对于化学反应 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，M 点前，表示从反应物开始，v正v逆；M 点为刚达到平衡点(如下图)；M 点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A 的百分含量增加 或 C 的百分含
13、量减少，平衡左移，故正反应 H0。 (2)对于化学反应 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)， L 线上所有的点都是平衡点(如图)。 L 线的 左上方(E 点)，A 的百分含量大于此压强时平衡体系的 A 的百分含量，所以，E 点 v正v逆； 则 L 线的右下方(F 点)，v正v逆。 1已知某可逆反应 mA(g)nB(g)pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间(t) 时，温度(T)和压强(p)与反应物 B 在混合气体中的体积分数(B)的关系曲线，由曲线分析， 下列判断正确的是( ) AT1T2，p1p2，mnp，放热反应 BT1T2，p 1p2，mnp，吸热反应 CT1T2，p1
14、p2，mnp，放热反应 DT1T2，p1p2，mnp，吸热反应 答案 D 解析 由图可知，压强一定时，温度 T1先达到平衡，故温度：T1T2，升高温度，B 在混合 气体中的体积分数减小，说明平衡正向移动，正反应为吸热反应；温度一定时，压强 p2先达 到平衡，故压强：p1p2，增大压强，B 在混合气体中的体积分数增大，说明平衡逆向移动， 正反应为气体体积增大的反应，则 mnp。 2如图是温度和压强对反应 XY2Z 影响的示意图。图中横坐标表示温度，纵坐标表 示平衡混合气体中 Z 的体积分数。下列叙述正确的是( ) A上述可逆反应的正反应为放热反应 BX、Y、Z 均为气态 CX 和 Y 中最多只有
15、一种为气态，Z 为气态 D上述反应的逆反应的 H0 答案 C 解析 由图像可知， 随温度升高 Z 的体积分数增大， 正反应为吸热反应， 逆反应为放热反应， 故 A、D 错误；相同温度下，压强越大，Z 的体积分数越小，说明增大压强平衡左移，则 Z 为气态，X、Y 中最多只有一种气态物质，故 B 错误、C 正确。 3一定条件下，合成氨反应：N2(g)3H2(g) 高温、高压 催化剂 2NH3(g)。图甲表示在此反应 过程中的能量变化，图乙表示在 2 L 的密闭容器中反应时 N2的物质的量随时间的变化曲线。 图丙表示在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响。 下列说法正确的
16、是( ) A升高温度，该反应的平衡常数增大 B由图乙信息，从 11 min 起其他条件不变，压缩容器的体积，则 n(N2)的变化曲线为 d C由图乙信息，10 min 内该反应的平均速率 v(H2)0.09 mol L 1 min1 D图丙中温度 T1T2，a、b、c 三点所处的平衡状态中，反应物 N2的转化率最高的是 b 点 答案 B 解析 分析图甲可知反应物能量高于生成物能量， 反应是放热反应， 温度升高平衡逆向移动， 平衡常数减小，A 错误；从 11 min 起其他条件不变，压缩容器的体积，压强增大，平衡正向 移动，瞬间氮气物质的量不变，随平衡正向进行，氮气物质的量减小，则曲线 d 符合
17、 n(N2) 的变化曲线， B 正确； 分析图像乙可知， 在 2 L 的密闭容器中， v(N2)0.6 mol0.3 mol 2 L10 min 0.015 mol L 1 min1，v(H 2)0.045 mol L 1 min1，C 错误；图丙表示平衡时氨气含量与氢气起始 物质的量关系，曲线上各点都处于平衡状态，达平衡后，增大氢气用量，氮气的转化率增大， 故 a、b、c 三点中，c 点氮气的转化率最高，D 错误。 4工业上，常采用氧化还原方法处理尾气中的 CO、NO。 氧化法：沥青混凝土可作为反应 2CO(g)O2(g)2CO2(g)的催化剂。下图表示在相同的恒 容密闭容器、相同起始浓度、
18、相同反应时间段下，使用同质量的不同沥青混凝土( 型、 型) 催化时，CO 的转化率与温度的关系。 (1)在 a、b、c、d 四点中，未达到平衡状态的是_。 (2)已知 c 点时容器中 O2浓度为 0.04 mol L 1，则 50 时，在 型沥青混凝土中 CO 转化反 应的平衡常数 K_(用含 x 的代数式表示)。 (3)下列关于上图的说法正确的是_(填字母)。 ACO 转化反应的平衡常数：K(a)K(c) B在均未达到平衡状态时，同温下 型沥青混凝土中 CO 转化速率比 型要大 Cb 点时 CO 与 O2分子之间发生有效碰撞的几率在整个实验过程中最高 De 点转化率出现突变的原因可能是温度升
19、高后催化剂失去活性 答案 (1)a (2) 25x2 1x2 (3)BD 解析 (1)CO 和 O2的反应是放热反应， 当达到平衡后升高温度， CO 的转化率降低， 所以， b、 c、d 点表示平衡状态，a 点对应的状态不是平衡状态。(2)令 CO 起始浓度为 a mol L 1。 2CO(g)O2(g)2CO2(g) 起始浓度(mol L 1) a 0 转化浓度(mol L 1) ax ax 平衡浓度(mol L 1) a(1x) 0.04 ax K c2(CO2) c2(CO) c(O2) 25x2 (1x)2。(3)CO 和 O2 的反应是放热反应，达到平衡后，温度升高，平衡向 左移动，
20、平衡常数 K 减小，A 项错误；观察图像知， 型催化剂作用下 CO 的转化速率大于 型催化剂，B 项正确；有效碰撞几率与反应速率有关，温度越高，反应速率越大，有效碰 撞几率越高，故在图像中 e 点有效碰撞几率最高，C 项错误；催化剂需要一定活性温度，转 化率出现突变，可能是因温度高而使催化剂失去活性，D 项正确。 考点二考点二 复杂化学平衡图像分类突破复杂化学平衡图像分类突破 化学平衡图像题，除以常规图像形式(如 ct 图、含量时间温度图、含量时间压强 图、恒压线图、恒温线图等)考查平衡知识外，又出现了很多新型图像。这些图像常与生产生 活中的实际问题相结合，从反应时间、投料比值、催化剂的选择、
21、转化率等角度考查。图像 形式看似更加难辨，所涉问题看似更加复杂，但只要仔细分析，抓住图像中的关键点(常为最 高点、最低点、转折点)、看清横坐标、纵坐标代表的条件、弄清曲线的变化趋势，即可将复 杂图像转化为常规图像。进而运用化学平衡知识进行解答即可。 1转化率投料比温度图像 例 1 将燃煤废气中的 CO2转化为甲醚的反应原理为 2CO2(g)6H2(g) 催化剂 CH3OCH3(g)3H2O(g) 已知在压强为 a MPa 下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见下图： 此反应_(填“放热”或“吸热”)；若温度不变，提高投料比n(H2)/n(CO2)，则 K 将_(填“增大”“减小”
22、或“不变”)。 答案 放热 不变 解析 当投料比一定时，温度越高，CO2的转化率越低，所以升温，平衡左移，正反应为放 热反应。平衡常数只与温度有关，不随投料比的变化而变化。 2根据图像判断投料比 例 2 采用一种新型的催化剂(主要成分是 CuMn 合金)， 利用 CO 和 H2制备二甲醚(DME)。 主反应：2CO(g)4H2(g)CH3OCH3(g)H2O(g) 副反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g) CO(g)2H2(g)CH3OH(g) 测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。 则催化剂中nMn nCu约为_时最有利于二甲醚的合成。 答案 2.0 解析 由
23、图可知当催化剂中nMn nCu约为 2.0 时，CO 的转化率最大，生成的二甲醚最多。 3选择最佳反应条件 例 3 汽车尾气是雾霾形成的原因之一。研究氮氧化物的处理方法可有效减少雾霾的形成， 可采用氧化还原法脱硝： 4NO(g)4NH3(g)O2(g) 催化剂 4N2(g)6H2O(g) H0)。在不同催化剂 作用下，相同时间内 CO2的转化率随温度的变化如图所示。 (1)催化效果最佳的是催化剂_(填“”“”或“”)； b 点 v正_(填“”“ (2)该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动 解析 (1)根据图示可知，相同温度时，在催化剂的作用下，反应相同时间 CO2的转化率最 大，因此催化剂
24、的效果最好；b 点时反应还未达到平衡状态，CO2的转化率还会继续增加， 反应正向进行，因此 v正v逆。(2)该反应为放热反应，a 点时达到平衡，从 a 点到 c 点，温 度升高，平衡逆向移动，CO2的转化率下降。 1(2020 全国卷，28)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用 CO2的热点研究领域。回答 下列问题： (1)CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比 n(C2H4)n(H2O)_。 当反应达到平衡时，若增大压强，则 n(C2H4)_(填“变大”“变小”或“不变”)。 (2)理论计算表明，原料初始组成 n(CO2)n(H2)13，在体系压强为 0.1 MPa，反应达到平
25、 衡时，四种组分的物质的量分数 x 随温度 T 的变化如图所示。 图中，表示 C2H4、CO2变化的曲线分别是_、_。CO2催化加氢合成 C2H4反 应的 H_0(填“大于”或“小于”)。 (3)根据图中点 A(440 K,0.39)， 计算该温度时反应的平衡常数 Kp_(MPa) 3(列出计算 式。以分压表示，分压总压物质的量分数)。 (4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成 C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一 定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当_。 答案 (1)14 变大 (2)d c 小于 (3)9 4 1 0.0393 (4)选择合适催化剂等 解
26、析 (1)CO2催化加氢生成乙烯和水的化学方程式为 2CO2(g)6H2(g) 催化剂 C2H4(g) 4H2O(g)，产物的物质的量之比 n(C2H4)n(H2O)14，该反应是气体体积减小的反应，增 大压强平衡右移，则 n(C2H4)变大。 (2)由平衡图像知，390 K 时四种组分的物质的量分数之比满足 13 的是 c 曲线和 a 曲线，物 质的量分数之比满足 14 的是 d 曲线和 b 曲线，结合反应方程式 2CO2(g)6H2(g) 催化剂 C2H4(g)4H2O(g)和原始投料 n(CO2)n(H2)13 可得，曲线 c 表示 CO2，曲线 a 表示 H2， 曲线 d 表示 C2H
27、4，曲线 b 表示 H2O；由图像的变化趋势可知，升高温度，曲线 a、c 增大， 曲线 b、d 减小，说明平衡左移，所以正反应放热，H0。 (3)起始投料比 n(CO2)n(H2)13，平衡时总压为 0.1 MPa，结合反应方程式可知 p(CO2)p(H2)13，p(C2H4)p(H2O)14，由图像可知 p(H2)p(H2O)0.1 0.39，所 以 p(CO2)0.1 3 0.39，p(C2H4)0.1 4 0.39。 根据反应的化学方程式 2CO2(g) 6H2(g) 催化剂 C2H4(g)4H2O(g) 平衡时压强：0.1 3 0.39 0.1 0.39 0.1 4 0.39 0.10
28、.39 该温度下的平衡常数 KppC2H4 p 4H 2O p2CO2 p6H2 0.1 4 0.390.1 0.394 0.1 3 0.3920.1 0.396 (MPa) 39 4 1 0.0393 (MPa) 3。 (4)在一定温度和压强下，为了提高反应速率和乙烯的选择性，减少副反应的发生，应当选择 合适催化剂等。 22019 全国卷，28(1)(3)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)Deacon 发明的直接氧化法为：4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)
29、。如图为刚性容器中， 进料浓度比 c(HCl)c(O2)分别等于 11、41、71 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)11 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 0.4220.422 10.84410.
30、21c0 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)11、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 (10.84)c0 (10.21)c0 0.42c0 0.
31、42c0 则 K(400 )c 2Cl 2 c 2H 2O c4HCl cO2 0.4220.422 10.84410.21c0；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移动，提高 HCl 的转化率，及时分离出产物也能提高 HCl 的转化率。 32019 全国卷，28(1)(2)(4)水煤气变换CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g) H0是重要 的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题： (1)Shibata 曾做过下列实
32、验：使纯 H2缓慢地通过处于 721 下的过量氧化钴 CoO(s)，氧化 钴部分被还原为金属钴 Co(s)，平衡后气体中 H2的物质的量分数为 0.025 0。 在同一温度下用 CO 还原 CoO(s)，平衡后气体中 CO 的物质的量分数为 0.019 2。 根据上述实验结果判断， 还原 CoO(s)为 Co(s)的倾向是 CO_H2(填“大于”或“小于”)。 (2)721 时，在密闭容器中将等物质的量的 CO(g)和 H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反 应，则平衡时体系中 H2的物质的量分数为_(填标号)。 A0.50 (4)Shoichi 研究了 467 、489 时水煤气变换中 C
33、O 和 H2分压随时间变化关系(如图所示)， 催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的 2 H O p和 pCO相等、 2 CO p 和 2 H p 相等。 计算曲线 a 的反应在 3090 min 内的平均速率 v (a)_ kPa min 1。467 时 2 H p 和 pCO随时间变化关系的曲线分别是_、_。489 时 2 H p 和 pCO随时间变化关系 的曲线分别是_、_。 答案 (1)大于 (2)C (4)0.004 7 b c a d 解析 (1)由题给信息可知，H2(g)CoO(s)Co(s)H2O(g)(i) K1cH2O cH2 10.025 0 0.025 0 39，由题给信息
34、可知，CO(g)CoO(s)Co(s)CO2(g)(ii) K2 cCO2 cCO 10.019 2 0.019 2 51.08。相同温度下，平衡常数越大，反应倾向越大，故 CO 还原氧化 钴的倾向大于 H2。(2)第(1)问和第(2)问的温度相同，且 K11。设起始时 CO(g)、H2O(g)的物质的量都 为 1 mol，容器体积为 1 L，在 721 下，反应达平衡时 H2的物质的量为 x mol。 CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g) 起始/mol 1 1 0 0 转化/mol x x x x 平衡/mol 1x 1x x x K x2 1x21，则 x0.5，(H2)0.25；
35、又反应可逆，则 x0.67，(H2)a2 a1b2 b1t2 t1t2 t1a2 、b1b2 ；压强减小，反应 达到平衡所需时间变长，则 t1t2 ；因化学方程式两边气态物质的物质的量相等，化学平衡不 移动，但反应物和生成物的浓度均减小，则图 1 阴影部分面积更大，故正确。 2某温度时，在体积为 2 L 的密闭容器中，气态物质 A、B、E、F 的物质的量 n 随时间 t 的 变化情况如图所示，在一定条件下反应达到平衡状态，反应进程中正反应速率随时间的变化 情况如图所示，在 t2、t4时刻分别只改变一个条件(温度、压强或某反应物的量)。下列说法错 误的是( ) A此温度下，该反应的化学方程式为
36、2A(g)E(g)2B(g)F(g) B若平衡状态和对应的温度相同，则和对应的平衡常数 K 一定相同 Ct2时刻改变的条件是增大压强 Dt4时刻改变的条件是降低温度 答案 C 解析 由图甲分析可知，各物质发生变化的物质的量等于化学方程式的化学计量数之比，此 温度下该反应的化学方程式为 2A(g)E(g)2B(g)F(g)，故 A 正确；平衡常数 K 只与温 度有关，平衡状态和的温度相同，故 K 相等，故 B 正确；该反应前后气体的体积不变， 若改变压强，平衡不会发生移动，故 t2时刻不可能是增大压强，故 C 错误；根据方程式知， 反应前后气体体积不变，故不可能是压强的变化，t4时刻速率减小，且
37、变化的点不连续，因 此是降低温度的结果，故 D 正确。 3氨的催化氧化是硝酸工业中的重要反应：4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g) H0)。反应体系 2 min 时达到平衡后， 各物质的浓度在不同条件下的变化如下图所示(第 12 min 到 16 min 的 X 浓度变化曲线未标出)。下列说法不正确的是( ) A反应方程式中 n1 B1214 min 内，用 Y 表示的平均速率为 0.005 mol L 1 min1 C在 610 min 内，反应吸收的热量为 0.015Q kJ D第 12 min 时，Z 曲线发生变化的原因是移走一部分 Z 答案 C 解析 根据图像可知 61
38、2 min 时 X 减少了 0.055 mol L 10.04 mol L10.015 mol L1，Z 增加了 0.085 mol L 10.07 mol L10.015 mol L1，因此反应方程式中 n1，A 正确；12 14 min 内， 用 Y 表示的平均速率为0.12 mol L 10.11 mol L1 2 min 0.005 mol L 1 min1， B 正确； 在 610 min 内 X 减少了 0.055 mol L 10.04 mol L10.015 mol L1，但容器容积未知，因 此不能计算反应吸收的热量，C 错误；第 12 min 时 Z 的浓度瞬间减小，随后逐渐
39、增大，这说 明 Z 曲线发生变化的原因是移走一部分 Z，D 正确。 6以二氧化钛表面覆盖 Cu2Al2O4为催化剂，可以将 CO2和 CH4直接转化成乙酸。在不同温 度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。下列说法中错误的是( ) A250 时，催化剂的活性最大 B250300 时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是催化剂的催化效率降低 C300400 时，乙酸的生成速率升高的原因是催化剂效率增大 D300400 时，乙酸的生成速率升高的原因是温度升高 答案 C 解析 由图可知，250 时，催化剂的活性最大，A 项正确；250300 时，温度升高而乙 酸的生成速率降低的原因是温度超过
40、250 时，催化剂的催化效率降低，B 项正确；300 400 时， 乙酸的生成速率升高的原因是温度升高，故 C 项错误、D 项正确。 7一定条件下，利用 CO2合成 CH3OH 的反应如下：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g) H1，研究发现，反应过程中会有副反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g) H2，温度对 CH3OH、CO 产率的影响如图所示。下列说法不正确的是( ) AH10 B增大压强有利于加快合成反应的速率 C生产过程中，温度越高越有利于提高 CH3OH 的产率 D合成 CH3OH 反应的平衡常数表达式是 KcH2O cCH3OH cCO2 c3H2 答
41、案 C 解析 根据图示，升高温度 CH3OH 的产率降低，CO2(g)3H2(g)CH3OH (g)H2O(g)平 衡向逆反应方向移动，H10，A 项正确；反应有气体参与，增大压强有利于加快合成反 应的速率，B 项正确；由图像可见，温度越高 CH3OH 的产率越低，C 项错误；根据化学平 衡常数的概念，合成 CH3OH 反应的平衡常数表达式是 KcH2O cCH3OH cCO2 c3H2 ，D 项正确。 8(NH4)2SO3氧化是氨法脱硫的重要过程。某小组在其他条件不变时，分别研究了一段时间 内温度和(NH4)2SO3初始浓度对空气氧化(NH4)2SO3速率的影响，结果如图。下列说法不正确 的
42、是( ) A60 之前，氧化速率增大与温度升高化学反应速率加快有关 B60 之后，氧化速率降低可能与 O2的溶解度下降及(NH4)2SO3受热易分解有关 C(NH4)2SO3初始浓度增大到一定程度，氧化速率变化不大，与 SO2 3水解程度增大有关 D(NH4)2SO3初始浓度增大到一定程度，氧化速率变化不大，可能与 O2的溶解速率有关 答案 C 解析 温度越高，氧化速率越快，60 之前，氧化速率增大与温度升高化学反应速率加快有 关，故 A 正确；反应物浓度降低，反应速率降低，温度升高后 O2的溶解度下降及(NH4)2SO3 受热易分解，均使反应物浓度降低，故 B 正确；SO2 3水解不影响溶液
43、中4 价硫的总浓度， 故 C 错误；当亚硫酸铵的浓度增大到一定程度后，亚硫酸根离子被氧化的速率大于氧气的溶 解速率，因氧气的溶解速率较小导致亚硫酸根离子的氧化速率变化不大，故 D 正确。 9炼铁的还原剂 CO 是由焦炭和 CO2反应而得。现将焦炭和 CO2放入体积为 2 L 的密闭容 器中，高温下进行下列反应：C(s)CO2(g)2CO(g) HQ kJ mol 1。图为 CO 2、CO 的 物质的量 n 随时间 t 的变化关系图。下列说法正确的是( ) A01 min，v(CO)1 mol L 1 min1；13 min 时，v(CO)v(CO 2) B当容器内的压强不变时，反应一定达到平衡
44、状态，且p平衡 p起始1 C3 min 时温度由 T1升高到 T2，则 Q0，再达平衡时KT2 KT14.7 D5 min 时再充入一定量的 CO，a、d 曲线分别表示 n(CO)、n(CO2)的变化 答案 C 解析 依据图像分析单位时间段内一氧化碳和二氧化碳物质的量的变化，01 min，一氧化 碳物质的量增加 2 mol，反应速率 v(CO) 2 mol 2 L1 min1 mol L 1 min1,13 min 时，平衡不 发生移动，反应速率之比等于化学计量数之比，v(CO)2v(CO2)，故 A 错误；反应是气体体 积增大的反应，压强不变，说明反应达到平衡，反应气体物质的量之比等于压强之
45、比，p(平 衡)p(起始)，故 B 错误；依据图像 3 min 时升高温度，一氧化碳增多说明反应是吸热反应， T1反应达平衡时，一氧化碳物质的量为 2 mol，二氧化碳物质的量为 7 mol，平衡常数 K(T1) c 2CO cCO2 2 2 2 7 2 2 7， T2反应达平衡时， 一氧化碳物质的量为 4 mol， 二氧化碳物质的量为 6 mol， 平衡常数 K(T2)c 2CO cCO2 4 2 2 6 2 4 3，则 KT2 KT14.7，故 C 正确；增加一氧化碳，瞬间一氧化碳 物质的量增大，然后反应平衡逆向进行，一氧化碳减小，二氧化碳增大，b 为二氧化碳，c 为一氧化碳，故 D 错误
46、。 10反应为 CO(g)2H2(g)CH3OH(g) H0。在一定条件下，将 1 mol CO 和 2 mol H2 通入密闭容器中进行反应，当改变某一外界条件(温度或压强)时，CH3OH 的体积分数 (CH3OH)变化趋势如图所示： (1)平衡时，M 点 CH3OH 的体积分数为 10%，则 CO 的转化率为_。 (2)X 轴上 a 点的数值比 b 点_(填“大”或“小”)。 某同学认为上图中 Y 轴表示温度， 你认为他判断的理由是_。 答案 (1)25% (2)小 随着 Y 值的增大， c(CH3OH)减小， 平衡 CO(g)2H2(g)CH3OH(g) 向逆反应方向移动，故 Y 为温度
47、 解析 (1)设反应中消耗 x mol CO，由题意建立如下三段式： CO(g) 2H2(g)CH3OH(g) 起始/mol 1 2 0 转化/mol x 2x x 平衡/mol 1x 22x x 由 M 点 CH3OH 的体积分数为 10%可得关系式： x 32x100%10%， 解得 x0.25， 则 (CO) 0.25 1 100%25%。(2)该反应为气态物质分子数减小的放热反应，增大压强，(CH3OH) 增大，升高温度，(CH3OH)减小，则由图可知，X 轴代表压强，Y 轴表示温度。 11用(NH4)2CO3捕碳的反应：(NH4)2CO3(aq)H2O(l)CO2(g)2NH4HCO3(aq)。为研究 温度对(NH4)2CO3捕获 CO2效率的影响， 将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中， 并充入 一定量的 CO2气体，保持其他初始实验条件不变，分别在不同温度下，经过相同时间测得 CO2气体浓度，得到趋势
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