重庆市届高三化学二轮复习专攻微题型9 速率与平衡图像题专练.docx
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重庆市届高三化学二轮复习专攻微题型9速率与平衡图像题专练
[题型专练]
1.下图是恒温下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图,下列叙述与示意图不相符合的是( )
A.反应达平衡时,正反应速率和逆反应速率相等
B.该反应达到平衡态Ⅰ后,增大反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡态Ⅱ
C.该反应达到平衡态Ⅰ后,减小反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡态Ⅱ
D.同一反应物在平衡态Ⅰ和平衡态Ⅱ时浓度不相等
解析 可逆反应达到平衡时,v正=v逆>0,A符合示意图;同一反应物在不同的平衡态下浓度不相等,只有在同一平衡态下浓度才会保持不变,D符合示意图;观察示意图可知,平衡态Ⅰ到平衡态Ⅱ,正反应速率和逆反应速率都增大了,所以绝对不会是减小反应物浓度造成的,C肯定不符合示意图。
答案 C
2.某温度下,在体积为2L的密闭容器中,充入1mol气体A和amol气体B,发生如下反应:
A(g)+B(g)2C(g)。
5min后反应达到平衡时n(A)为0.4mol。
在反应过程中体系的温度持续升高,实验测得混合气体中C的含量与温度的关系如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.0~5min,C物质的平均反应速率为0.04mol·L-1·min-1
B.图中T1时正反应速率等于T3时正反应速率
C.该反应T2时的平衡常数大于T3时的平衡常数
D.图中T2时,若只增大压强,则正、逆反应速率不改变
解析 根据反应方程式可知,平衡时C的物质的量是1.2mol,0~5min的平均反应速率是0.12mol·L-1·min-1,A项错误;温度越高,反应速率越大,B项错误;因该反应中反应物和生成物都是气体,故增大压强,正、逆反应速率均增大,D项错误。
答案 C
3.如图表示可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0达平衡后,改变某一反应条件,反应速率随时间变化的情况,根据曲线判断下列说法中正确的是
( )
A.t1时降低了温度,平衡向正反应方向移动
B.t1时增大了压强,平衡向正反应方向移动
C.t1时增大了N2的浓度同时减小了NH3的浓度,平衡向正反应方向移动
D.t1时可能使用了催化剂
解析 根据图像可知,t1时刻正反应速率突然增大,达新平衡后正反应速率比第一次平衡时低,说明t1时刻逆反应速率减小,A项,t1时降低温度,v正将减小;B项,t1时增大压强,达新平衡后v正比第一次平衡时大;D项,t1时使用催化剂,v正比第一次平衡时大且保持不变,不可能是改变了温度、压强或使用了催化剂。
答案 C
4.有一反应:
2A+B2C,其中A、B、C均为气体,图中的曲线是该反应在不同温度下的平衡曲线,x轴表示温度,y轴表示B的转化率,图中有a、b、c三点,如图所示,则下列描述正确的是( )
A.该反应是放热反应
B.b点时混合气体的平均摩尔质量不再变化
C.T1温度下若由a点达到平衡,可以采取增大压强的方法
D.c点:
v(正)<v(逆)
解析 由于温度升高,B的转化率增大,说明平衡正向移动,推知该反应是吸热反应,A错;在T1温度下,由a点达到平衡时,B的转化率不断减小,若采取加压措施,结合化学方程式可知B的转化率会不断增大,故C错;在T2温度下,由c点达到平衡状态的过程中B的转化率不断增大,说明该过程v(正)>v(逆),D错。
答案 B
5.硫酸生产中存在炉气转化反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。
研究发现,SO3的体积分数随温度(T)的变化如曲线Ⅰ所示。
下列判断正确的是( )
A.该反应的正反应为吸热反应
B.反应达到B点时,2v正(O2)=v逆(SO3)
C.曲线Ⅰ上A、C两点反应速率的关系:
vA>vC
D.已知V2O5的催化效果比Fe2O3好,若Ⅰ表示用V2O5作催化剂时的曲线,则Ⅱ是Fe2O3作催化剂时的曲线
解析 B点前为建立平衡的过程,B点后,温度升高,SO3的体积分数降低,平衡逆向移动,正反应为放热反应,A错误。
C点相对于A点温度升高,反应速率加快,C错误。
催化剂改变反应速率但不影响平衡的移动,D错误。
答案 B
6.某温度下,对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1。
N2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A.将1molN2、3molH2置于1L密闭容器中发生反应,放出的热量为92.4kJ
B.平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)<K(B)
C.上述反应在达到平衡后,增大压强(减小体积),H2的转化率增大
D.升高温度,平衡向逆反应方向移动,说明逆反应速率增大,正反应速率减小
解析 因为该反应为可逆反应,加入1molN2、3molH2,两者不可能完全反应生成2molNH3,所以放出的热量小于92.4kJ,A错;从状态A到状态B的过程中,改变的是压强,温度没有改变,所以平衡常数不变,B错;因为该反应的正反应是气体体积减小的反应,增大压强(减小体积)平衡向正反应方向移动,H2的转化率增大,C对;升高温度,正、逆反应速率都增大,D错。
答案 C
7.为了研究一定浓度的Fe2+的溶液在不同条件下被氧气氧化的氧化率,实验结果如图所示,判断下列说法正确的是( )
A.pH越小氧化率越大
B.温度越高氧化率越大
C.Fe2+的氧化率仅与溶液的pH和温度有关
D.实验说明降低pH、升高温度有利于提高Fe2+的氧化率
解析 根据图像可知,Fe2+的氧化率与温度和pH均有关,因此只有一项不能说明变化规律,则A、B项错误;题目中没有探究其他因素对Fe2+氧化率的影响,因此不能说明其他因素与此无关,C项错误;根据图像判断D项正确。
答案 D
8.(2014·重庆理综,7)在恒容密闭容器中通入X并发生反应:
2X(g)Y(g),温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是( )
A.该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量
B.T2下,在0~t1时间内,v(Y)=
mol·L-1·min-1
C.M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
D.M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率减小
解析 温度为T1时,反应先达到平衡,反应速率快温度高,则T1>T2,温度升高,反应物浓度c(X)增大,则平衡逆向移动,正反应为放热反应。
A项,M点相对于W点,反应物浓度c(X)较大,反应正向进行的程度小,则反应放出的热量少,错误;B项,T2下,在0~t1时间内,v(Y)=
v(X)=
mol·L-1·min-1,错误;C项,由于cN(X)>cM(X),则cN(Y)
答案 C
9.煤气化和液化是现代能源工业中重点考虑的能源综合利用方案。
最常见的气化方法为用煤生产水煤气,而当前比较流行的液化方法为用煤生产CH3OH。
(1)已知:
CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH2
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH3
则反应CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)的ΔH=________。
(2)如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。
①T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1________K2(填“>”、“<”或“=”)。
②由CO合成甲醇时,CO在250℃、300℃、350℃下达到平衡时转化率与压强的关系曲线如图所示,则曲线c所表示的温度为________℃。
实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右,选择此压强的理由是________________________________________________________________。
③以下有关说法正确的是________(填序号)。
A.恒温、恒容条件下,若容器内的压强不发生变化,则可逆反应达到平衡
B.一定条件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时,可逆反应达到平衡
C.使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
D.某温度下,将2molCO和6molH2充入2L密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol·L-1,则CO转化率为80%
(3)一定温度下,向2L固定体积的密闭容器中加入1molCH3OH(g),发生反应:
CH3OH(g)CO(g)+2H2(g),H2的物质的量随时间变化的曲线如图所示。
0~2min内的平均反应速率v(CH3OH)=________。
该温度下,反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K=________。
相同温度下,若开始时加入CH3OH(g)的物质的量是原来的2倍,则________(填序号)是原来的2倍。
A.平衡常数B.CH3OH的平衡浓度
C.达到平衡的时间D.平衡时气体的密度
答案
(1)ΔH1+ΔH2/2-ΔH3/2
(2)①> ②350 1.3×104kPa下CO的转化率已经很高,如果增大压强,CO的转化率提高不大,而生产成本增加很多,得不偿失
③AD
(3)0.125mol·L-1·min-1 4 D
10.(2014·天津理综,10)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1
一种工业合成氨的简易流程图如下:
(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS。
一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式:
____________________________________________________________。
(2)步骤Ⅱ中制氢气原理如下:
①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.4kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2kJ·mol-1
对于反应①,一定可以提高平衡体系中H2百分含量,又能加快反应速率的措施是________。
a.升高温度b.增大水蒸气浓度
c.加入催化剂d.降低压强
利用反应②,将CO进一步转化,可提高H2产量。
若1molCO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应,得到1.18molCO、CO2和H2的混合气体,则CO转化率为________。
(3)图1表示500℃、60.0MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。
根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数:
________。
(4)依据温度对合成氨反应的影响,在图2坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从通入原料气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图。
(5)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)________。
简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法:
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
解析
(1)依据题意,NH4HS被空气中氧气氧化,将-2价S元素氧化成S,同时生成一水合氨,其反应方程式为2NH4HS+O2
2NH3·H2O+2S↓。
(2)结合反应特点,正反应方向是气体物质的量增大的吸热反应,若要加快反应速率又增加H2的百分含量,可升高温度,a项正确;增加水蒸气浓度,能加快反应速率,使平衡正向移动,但H2增加的量没有水蒸气增加的量多,H2的百分含量减少,b项错误;加入催化剂平衡不移动,H2的百分含量不变,c项错误;降低压强反应速率减慢,d项错误。
根据“三段式”法有:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
开始(mol)0.200.8
转化(mol)xxx
一定时间(mol)0.2-xx0.8+x
则0.2-x+x+0.8+x=1.18,解得x=0.18,故CO转化率为
×100%=90%。
(3)根据“三段式”法有
N2 + 3H22NH3
开始(mol)130
转化(mol)x3x2x
平衡(mol)1-x3-3x2x
×100%=42%,解之,x=
,
所以N2的平衡体积分数
×100%=14.5%。
(4)由于N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,反应开始时,温度大于零,随着反应进行,达到平衡前NH3的物质的量增加,达到平衡后,温度升高,平衡逆向移动,NH3的物质的量将减少,图示见答案。
(5)根据流程图可知,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤见Ⅳ(热交换),用合成氨放出热量对N2和H2进行预热。
合成氨的正反应是气体物质的量减少的放热反应,为提高合成氨原料总转化率,又不降低反应速率,可采取对原料加压、分离液氨,使化学平衡正向移动,同时对未反应的N2、H2循环使用,提高原料转化率。
答案
(1)2NH4HS+O2
2NH3·H2O+2S↓
(2)a 90%
(3)14.5%
(4)
(5)Ⅳ 对原料气加压,分离液氨未反应的N2、H2循环使用
[对点回扣]
1.根据速率—时间图像判断反应条件的方法
(1)看图像中正、逆反应速率的变化趋势,两者是同等程度的变化,还是不同程度的变化。
同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂考虑;若是不同程度的变化,从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。
(2)对于反应速率变化不相等的反应,要注意观察改变某个条件瞬间,正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。
同时要联系外界条件对反应速率的影响规律,加以筛选、验证、排除。
2.速率平衡图像题解题技巧
(1)先拐先平
在含量(转化率)—时间曲线中,先出现拐点的则先达到平衡,说明该曲线反应速率快,表示温度较高、有催化剂、压强较大等。
(2)定一议二
当图像中有三个量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系,有时还需要作辅助线。
(3)三步分析法
一看反应速率是增大还是减小;二看v正、v逆的相对大小;三看化学平衡移动的方向。
3.一点注意
用图像判断平衡状态:
当物质的浓度或百分含量等达到最高点或最低点,以及正、逆反应速率相等时的交点都表示达到了平衡状态。
4.速率、平衡图像题的解题模板
5.图像类试题解题关键
解答图像类试题的关键在于分析图像中已存在的文字和数据信息,理解图像中纵、横坐标意义及题中设问,然后根据信息,结合学过的有关化学概念、原理、规律和性质分析问题、解决问题、得出答案。
6.两“会”速解化学图像题
解答化学图像问题时需要两“会”:
(1)会识图:
一看面、二看线、三看点(弄清纵、横坐标的意义;弄清起点、拐点、终点的意义;看清曲线的变化趋势)。
(2)会分析:
分析图像中隐含的信息,找出数据之间的关联点。
将其加工成化学语言,同时联系化学概念、化学原理,从而快速解决问题。
札记
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