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1、第七章 第5课时化学反应速率与平衡图像题号知识易中难速率(浓度、物质的量)时间图像2,4,5温度(压强、浓度、催化剂)转化率(百分含量)图像13,68速率-平衡综合图像79,10一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1.对于可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)Hp1)B.温度对反应的影响C.平衡体系增加N2对反应的影响D.催化剂对反应的影响解析:压强越大,化学反应速率越快,达到化学平衡所需的时间越短,则p2p1,该反应是气态物质化学计量数减小的反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,则NH3的体积分数增大,与图像不符,A不符合题意;该反应的正反应是放热反应,升高温度,化学平衡向逆反应
2、方向移动,则N2的转化率降低,与图像不符,B不符合题意;反应达到平衡后,增大N2的量,氮气的浓度增大,在这一瞬间正反应速率增大,逆反应速率不变,然后正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大,直到达到新的平衡,与图像符合,C符合题意;因催化剂对化学平衡无影响,但催化剂会加快化学反应速率,则有催化剂时达到化学平衡所需的时间短,与图像不符,D不符合题意。2.(2022浙江衢州教学质量检测)常温下把2 mol A与2 mol B充入2 L绝热容器中,发生反应:A(g)+2B(g)2C(g)H,5 s内反应速率(v)随时间(t)变化如图曲线ab所示。下列说法正确的是(B)A.该曲线一定是以B来表示反应速率
3、的B.该反应一定是放热反应,H0C.t=2 s时,A的物质的量为1.8 molD.t=5 s时,将容器体积缩小为1 L,反应速率可能变为曲线cd解析:图像未给定为反应物A、B,而A、B的化学计量数不等,则无法判断该曲线是以A或B表示的反应速率,A错误;在绝热容器中,该反应02 s内,反应速率没有改变,说明反应放出的热量效应抵消了反应物浓度减小的作用,该反应一定是放热反应,H0,B正确;t=2 s时,若图像为以A表示的反应速率,则2 s时A的物质的量为2 mol-0.1 molL-1s-12 s2 L=1.6 mol,C错误;t=5 s时,将容器体积缩小为1 L,瞬间化学反应速率加快,但由于该反
4、应不是可逆反应,随着反应的进行最终反应速率应为0,D错误。3.(2021甘肃天水一中考试)根据下列图示所得出的结论正确的是(B)A.图1是镁条与盐酸反应的化学反应速率随反应时间变化的曲线,说明t1时刻溶液的温度最高B.图2是A+BC中A的百分含量随温度变化的曲线,说明该反应是放热反应C.图3是对于反应mA(g)+nB(g)pC(g),当其他条件一定时A的百分含量随压强变化的图像,其中E点v正p2解析:镁条与盐酸的反应是放热反应,开始反应时温度升高,反应速率加快,随着反应进行,浓度逐渐减小,速率的影响以浓度为主,导致速度下降,但反应继续进行,温度升高,所以t1时刻反应速率最大,但温度不是最高,故
5、A错误;由图2可知,M点达到平衡点,达到平衡后随着温度升高,反应物A的百分含量增大,即平衡逆向移动,说明该反应是放热反应,故B正确;由图3可知,E点对应压强下的平衡状态在E点的下方,即从E点到达平衡过程中A%在减小,即反应在向正向移动,故E点v正v逆,故C错误;由反应A(g)+B(g)2C(g)可知,该反应前后气体体积不变,加入B,可促进A的转化,但压强对该反应的平衡移动无影响,压强与转化率的关系与图像不符,故D错误。4.(2021宁夏银川月考)根据如图有关图像,说法正确的是(B)A.由图知,反应在T1、T3处达到平衡,且该反应的H0B.由图知,t1t6时间段内反应在t6时刻,NH3体积分数最
6、小C.由图知,t3时采取降低反应体系温度的措施D.图表示在10 L容器、850 时的反应,由图知,到4 min时,反应放出5.16 kJ的热量解析:根据图,T2 下反应物体积分数达到最小,生成物的体积分数达到最大,T2 反应达到平衡,T1没有达到平衡,T2 以后,X的体积分数增大,Z的体积分数减小,随着温度的升高,平衡向逆反应方向进行,正反应方向为放热反应,即Hv逆,不符合图像,t3时刻采取的是减小压强,故C错误;根据图,04 min变化的物质的量为0.12 mol/L10 L=1.2 mol,即放出的热量为1.2 mol43 kJ/mol=51.6 kJ,故D错误。5.向一容积为1 L的密闭
7、容器中加入一定量的X、Y,发生化学反应:aX(g)+2Y(s)bZ(g)H0B.图1中的A、B、C、D四个点对应的反应中处于平衡状态的是DC.图2在甲催化剂的作用下,M点(500,55)时SO2的转化率一定不是该温度下SO2的平衡转化率D.图2在相同的温度下,乙催化剂作用SO2的反应速率比甲催化剂作用SO2的反应速率小解析:由图2 SO2的转化率随着温度的升高两条线下降知,升高温度,平衡逆向移动,则正反应为放热反应,即HY2;X代表温度,且HY2;相同压强下,温度越高,氢气的转化率越小,说明升高温度平衡逆向移动,正反应为放热反应,即H”“”或“=”,下同)b,计算b处的v正v逆=。(2)在T
8、时,向体积不等的恒容密闭容器中分别加入足量活性炭和1 mol H2O(g),发生反应。反应相同时间,测得各容器中H2O(g)的转化率与容器体积的关系如图2所示。图中c点所示条件下,v正v逆,理由是 。此温度下,该反应平衡常数为(用含V1、V2或V3的代数式表示)。(3)在四种不同的容器中发生反应,若初始温度、压强和反应物用量均相同,则CO2的转化率最高的是(填字母)。a.恒温恒容容器b.恒容绝热容器c.恒压绝热容器d.恒温恒压容器解析:(1)若某反应的平衡常数表达式为 K=c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O),得到化学方程式为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),-得到该反
9、应的热化学方程式为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H=-40.9 kJmol-1。根据先拐先平衡,曲线a是800 时CO的转化率随时间变化的曲线,根据题意lg k正-lg k逆= lg k正k逆=lgc(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)=lg K,即由于a点温度高,又因该反应是放热反应,温度越高,平衡逆向移动,平衡常数减小,因此lg Ka小于lg Kb,即大小为av逆,此温度下, C(s)+H2O(g) CO(g)+ H2(g)开始a mol 1 mol 00转化0.8 mol 0.8 mol 0.8 mol0.8 mol平衡(a-0.8)mol0.2 mol 0.8
10、mol0.8 mol或 C(s)+H2O(g) CO(g)+ H2(g)开始a mol1 mol 00转化0.4 mol0.4 mol0.4 mol0.4 mol平衡(a-0.4)mol0.6 mol0.4 mol0.4 mol则该反应平衡常数为K=0.8V20.8V20.2V2=3.2V2或K=0.4V10.4V10.6V1=415V1。(3)CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)H = -49.5 kJmol-1,该反应是体积减小的放热反应,若初始温度、压强和反应物用量均相同,以恒温恒容容器为基准进行比较分析,恒容绝热容器,反应发热致使温度升高,平衡逆向移动,CO2的转
11、化率降低;恒压绝热容器,该反应是体积减小反应,容器体积减小,平衡正向移动,反应放热致使温度升高,平衡逆向移动,CO2的转化率变化不清楚;恒温恒压容器,该反应是体积减小的反应,容器体积减小,平衡正向移动,CO2的转化率变大,相对c来说转化率变大,则CO2的转化率最高的是d。答案:(1)CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)H=-40.9 kJmol-1 T 时b点恰好达到平衡状态,c点容器体积大,H2O(g)的起始浓度小,化学反应速率慢,反应达到平衡所需时间长,c点未达到平衡状态,所以v正v逆3.2V2或415V1(3)d10.(2021广西桂林、崇左联合调研)研究SO2尾气的处理及
12、回收利用具有重要意义。.SO2尾气的处理一种煤炭脱硫技术是把硫元素以CaSO4的形式固定下来可以减少SO2的排放,但产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,从而降低脱硫效率。相关的热化学方程式如下:CaSO4(s)+CO(g) CaO(s) +SO2(g)+CO2(g)H1= +210.5 kJmol-114CaSO4(s)+CO(g)14CaS(s)+CO2(g) H2=-47.3 kJmol-1(1)反应CaO(s)+ 3CO(g) +SO2(g) CaS(s)+3CO2(g)H3=kJmol-1,平衡时增大压强,此反应将(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。(2)反应的平衡
13、常数的对数lg K随温度的变化曲线如图,其中曲线代表反应(填“”或“”),从减少SO2排放的角度来考虑,本体系适宜的反应条件是(填字母)。A.低温低压B.低温高压C.高温高压D.高温低压(3)另一种方法是用氨水将SO2转化为(NH4)2SO3,再氧化为 (NH4)2SO4,用空气氧化(NH4)2SO3的速率随温度的变化如图所示,当温度超过60 时,(NH4)2SO3氧化速率下降的原因可能是 。.SO2的回收利用(4)SO2与Cl2反应可制得磺酰氯(SO2Cl2),反应为SO2(g) +Cl2(g)SO2Cl2(g)。按投料比11 把SO2与Cl2充入一恒压密闭容器中发生上述反应,SO2的转化率
14、与温度T的关系如图所示:该反应的平衡常数K(100 )(填“大于”“小于”或“等于”,下同)K(300 );在500 下,若反应进行至N点,此时v正v逆。若反应一直保持在p压强条件下进行,则M点的分压平衡常数Kp=(用含p的表达式表示,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压体积分数)。解析:(1)根据盖斯定律可知,由4-可得反应CaO(s)+ 3CO(g) +SO2(g)CaS(s)+3CO2(g),故H3=-47.3 kJmol-14-(+210.5 kJmol-1)=-399.7 kJmol-1;该反应是气体物质的量减小的反应,则平衡时,增大压强,此反应将向正反应方向移动。(2)由曲线知,
15、随着温度的升高,lg K减小,即K值减小,则升温平衡逆向移动,则该反应的正反应为放热反应,故曲线代表反应;反应生成SO2,则为减少SO2排放,应使反应逆向移动,降低温度,增大压强,均可以使反应平衡逆向移动,故本体系适宜的反应条件是B。(3)当温度超过60 时,(NH4)2SO3氧化速率下降的原因可能是温度过高,(NH4)2SO3分解,导致浓度减小或温度升高,氧气在溶液中的溶解度降低。(4)由图可知,升高温度,平衡时SO2的转化率减小,说明升温平衡逆向移动,该反应为放热反应,则该反应的平衡常数K(100 )大于K(300 );在500 下,若反应进行至N点,此时SO2的转化率比该温度下平衡时SO
16、2的转化率小,则反应正向进行,v正大于v逆。若反应一直保持在p压强条件下进行,M点时,平衡时SO2的转化率为50%,假设起始加入SO2、Cl2均为1 mol,则可列出三段式, SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g)开始1 mol 1 mol 0转化0.5 mol0.5 mol0.5 mol平衡0.5 mol0.5 mol0.5 mol则M点SO2(g)、Cl2(g)、SO2Cl2(g)的分压均为0.530.5p=13p,则M点的分压平衡常数Kp=p(SO2Cl2)p(SO2)p(Cl2)=3p。答案:(1)-399.7向正反应方向(2)B(3)温度过高,(NH4)2SO3分解,导致浓度减小(或温度升高,氧气在溶液中的溶解度降低)(4)大于大于3p