（通用版）2020高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 跟蹤檢測(cè)（四十三）理清圖像中的2類(lèi)問(wèn)題 圖像中的反應(yīng)速率與化學(xué)平衡（含解析）.doc

跟蹤檢測(cè)（四十三） 理清圖像中的2類(lèi)問(wèn)題圖像中的反應(yīng)速率與化學(xué)平衡1.已知反應(yīng)2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0，向某體積恒定的密閉容器中按體積比21充入SO2和O2，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)。如圖是某物理量(Y)隨時(shí)間(t)變化的示意圖(圖中T表示溫度)，Y可以是()AO2的體積分?jǐn)?shù)B混合氣體的密度C密閉容器內(nèi)的壓強(qiáng) DSO2的轉(zhuǎn)化率解析：選D由題圖可知，溫度T2達(dá)到平衡所用時(shí)間短，反應(yīng)速率較快，所以溫度T2T1，溫度升高，Y表示的物理量降低，該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，氧氣的體積分?jǐn)?shù)增大，A錯(cuò)誤；升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，但混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的體積不變，混合氣體的密度不變，B錯(cuò)誤；升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，混合氣體的總的物質(zhì)的量增大，容器的體積不變，容器的壓強(qiáng)增大，C錯(cuò)誤；升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，SO2的轉(zhuǎn)化率降低，D正確。 2.在密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：A(g)3B(g)2C(g)，下列有關(guān)圖像的說(shuō)法不正確的是()A依據(jù)圖a可判斷正反應(yīng)為放熱反應(yīng)B在圖b中，虛線可表示使用了催化劑時(shí)的變化情況C若H<0，圖c可表示升高溫度使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)D由圖d中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量隨溫度的變化情況，可推知正反應(yīng)吸熱解析：選D根據(jù)圖a曲線可知，溫度越高，逆反應(yīng)速率越大，故升高溫度平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A項(xiàng)正確；催化劑能加快反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡所用的時(shí)間，但不能使平衡發(fā)生移動(dòng)，B項(xiàng)正確；升高溫度，平衡向吸熱方向移動(dòng)，C項(xiàng)正確；根據(jù)圖像曲線可知，溫度越高，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量減小，故升高溫度平衡逆向移動(dòng)，因此可判斷正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.在恒容密閉容器中通入X并發(fā)生反應(yīng)：2X(g)Y(g)，溫度T1、T2下X的物質(zhì)的量濃度c(X)隨時(shí)間t變化的曲線如圖所示，下列敘述正確的是()A該反應(yīng)進(jìn)行到M點(diǎn)放出的熱量大于進(jìn)行到W點(diǎn)放出的熱量BT2下，在0t1時(shí)間內(nèi)，v(Y) molL1min1CM點(diǎn)的正反應(yīng)速率v正大于N點(diǎn)的逆反應(yīng)速率v逆DM點(diǎn)時(shí)再加入一定量X，平衡后X的轉(zhuǎn)化率減小解析：選C根據(jù)圖示可知，T1T2，溫度越高平衡時(shí)c(X)越高，則逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，M點(diǎn)X的轉(zhuǎn)化量小于W點(diǎn)X的轉(zhuǎn)化量，M點(diǎn)放出的熱量小于W點(diǎn)放出的熱量，A項(xiàng)錯(cuò)誤；T2下，tt1，c(Y) molL1，v(Y) molL1min1，B項(xiàng)錯(cuò)誤；M點(diǎn)溫度比W點(diǎn)溫度高，所以M點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于W點(diǎn)的逆反應(yīng)速率，而W點(diǎn)的逆反應(yīng)速率大于N點(diǎn)的逆反應(yīng)速率，則M點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于N點(diǎn)的逆反應(yīng)速率，C項(xiàng)正確；由于在恒容密閉容器中反應(yīng)，再加入一定量X，相當(dāng)于增加壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，再次平衡時(shí)X的轉(zhuǎn)化率增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.已知某密閉容器中存在下列平衡：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，CO2的平衡物質(zhì)的量濃度c(CO2)與溫度T的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A平衡狀態(tài)a與c相比，平衡狀態(tài)a的c(CO)較小B在T2時(shí)，d點(diǎn)的反應(yīng)速率：v(逆)v(正)C反應(yīng)CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)的H0D若T1、T2時(shí)的平衡常數(shù)分別為K1、K2，則K1K2解析：選A平衡狀態(tài)a與c相比，c點(diǎn)溫度高，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO濃度減小，所以a點(diǎn)CO濃度較大，故A錯(cuò)誤；T2時(shí)反應(yīng)進(jìn)行到d點(diǎn)，c(CO2)高于平衡濃度，故反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，則一定有v(逆)v(正)，故B正確；由題圖可知，溫度越高平衡時(shí)c(CO2)越大，說(shuō)明升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，即H0，故C正確；該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)增大，則K1<K2，故D正確。5用CO和H2在催化劑的作用下合成甲醇，發(fā)生的反應(yīng)如下：CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)。在體積一定的密閉容器中按物質(zhì)的量之比12充入CO和H2，測(cè)得平衡混合物中CH3OH的體積分?jǐn)?shù)在不同壓強(qiáng)下隨溫度的變化如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A該反應(yīng)的H0，且p1p2B反應(yīng)速率：v逆(狀態(tài)A)v逆(狀態(tài)B)C在C點(diǎn)時(shí)，CO轉(zhuǎn)化率為75%D在恒溫恒壓條件下向密閉容器中充入不同量的CH3OH，達(dá)平衡時(shí)CH3OH的體積分?jǐn)?shù)不同解析：選C由圖可知，升高溫度，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)減小，平衡逆向移動(dòng)，則該反應(yīng)的H0,300 時(shí)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)增大，所以p1p2，故A錯(cuò)誤；B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)均大于A點(diǎn)，溫度升高、增大壓強(qiáng)均使該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率加快，因此v逆(狀態(tài)A)v逆(狀態(tài)B)，故B錯(cuò)誤；設(shè)向密閉容器中充入了1 mol CO和2 mol H2，CO的轉(zhuǎn)化率為x，則 CO(g) 2H2(g)CH3OH(g)起始/mol1 20變化/mol x 2x x平衡/mol 1x 22x x在C點(diǎn)時(shí)，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)0.5，解得x0.75，故C正確；由等效平衡可知，在恒溫恒壓條件下向密閉容器中充入不同量的CH3OH，達(dá)平衡時(shí)CH3OH的體積分?jǐn)?shù)都相同，故D錯(cuò)誤。6某溫度下，將2 mol SO2和1 mol O2置于10 L密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率()與體系總壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖甲所示。則下列說(shuō)法正確的是()A由圖甲推斷，B點(diǎn)SO2的平衡濃度為0.3 molL1B由圖甲推斷，A點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為800C達(dá)平衡后，若增大容器容積，則反應(yīng)速率變化圖像可以用圖乙表示D壓強(qiáng)為0.50 MPa時(shí)不同溫度下SO2轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系如圖丙，則T2T1解析：選BA項(xiàng)，二氧化硫起始濃度為2 mol10 L0.2 molL1，由圖甲可知B點(diǎn)SO2的轉(zhuǎn)化率為0.85，所以c(SO2)0.850.2 molL10.17 molL1，二氧化硫的平衡濃度為0.2 molL10.17 molL10.03 molL1，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由圖甲可知A點(diǎn)SO2的轉(zhuǎn)化率為0.80，所以c(SO2)0.800.2 molL10.16 molL1，則： 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)起始/(molL1)0.2 0.1 0變化/(molL1) 0.16 0.08 0.16平衡/(molL1) 0.04 0.02 0.16所以A點(diǎn)平衡常數(shù)K800，正確；C項(xiàng)，達(dá)平衡后，增大容器容積，反應(yīng)混合物的濃度都減小，正、逆反應(yīng)速率都減小，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由圖丙可知，溫度為T(mén)1時(shí)先到達(dá)平衡，在化學(xué)反應(yīng)中，溫度越高反應(yīng)速率越快，故T2T1，錯(cuò)誤。7向某密閉容器中加入0.15 molL1A、0.05 molL1C和一定量的B三種氣體。一定條件下發(fā)生反應(yīng)，各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化如圖中甲所示t0t1時(shí)c(B)未畫(huà)出，t1時(shí)為0.05 molL1。乙圖為t2時(shí)刻后改變反應(yīng)條件，平衡體系中正、逆反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的情況。(1)若t4時(shí)改變的條件為減小壓強(qiáng)，則B的起始物質(zhì)的量濃度為_(kāi)molL1。(2)若t5時(shí)改變的條件是升溫，此時(shí)v(正)>v(逆)，若A的物質(zhì)的量減少0.03 mol時(shí)，容器與外界的熱交換總量為a kJ，寫(xiě)出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_。(3)t3時(shí)改變的某一反應(yīng)條件可能是_(填字母)。a使用催化劑b增大壓強(qiáng)c增大反應(yīng)物濃度(4)在恒溫恒壓下通入惰性氣體，v(正)_v(逆)(填“>”“”或“<”)。解析：(1)t4時(shí)，減小壓強(qiáng)v(正)、v(逆)以同等倍數(shù)下降，說(shuō)明反應(yīng)前后氣體體積不變，由A、C濃度變化曲線知，到t1時(shí)，A、C的濃度變化量分別為c(A)0.15 molL10.06 molL10.09 molL1，c(C)0.11 molL10.05 molL10.06 molL1，即A、C的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為0.090.06 32，故反應(yīng)方程式為3A(g)2C(g)B(g)，則B的起始濃度為0.05 molL10.03 molL10.02 molL1。(2)因升溫，v(正)>v(逆)，平衡正向移動(dòng)，故此反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，其熱化學(xué)方程式為3A(g)2C(g)B(g)H100a kJmol1。(3)乙圖中t3時(shí)刻v(正)、v(逆)以同等倍數(shù)增大，故改變的條件應(yīng)是增大壓強(qiáng)或加入催化劑。(4)在恒溫恒壓下充入惰性氣體，各組分濃度同倍數(shù)減小，相當(dāng)于減壓，因本反應(yīng)為等氣體體積反應(yīng)，平衡不移動(dòng)，故v(正)v(逆)。答案：(1)0.02(2)3A(g)2C(g)B(g)H100a kJmol1(3)ab(4)8磷石膏是濕法生產(chǎn)磷酸排出的工業(yè)廢渣，主要成分是CaSO42H2O。用不同的還原劑可以將CaSO4還原，所得SO2可用于工業(yè)生產(chǎn)硫酸。(1)以CO作還原劑，改變反應(yīng)溫度可得到不同的產(chǎn)物。不同溫度下反應(yīng)后所得固體成分的物質(zhì)的量如圖1所示。在低于800 時(shí)主要還原產(chǎn)物為_(kāi)；高于800 時(shí)CaS減少的原因是_(用化學(xué)方程式表示)。(2)以高硫煤為還原劑焙燒2.5 h，不同條件對(duì)硫酸鈣轉(zhuǎn)化率的影響如圖2所示。CaCl2的作用是_；當(dāng)溫度高于1 200 時(shí)，無(wú)論有無(wú)CaCl2存在，CaSO4的轉(zhuǎn)化率趨于相同，其原因是_。(3)以C作還原劑，向密閉容器中加入相同質(zhì)量的幾組不同C/S值(C與CaSO4的物質(zhì)的量比)的混合物在1 100 加熱，結(jié)果如圖3所示。當(dāng)C/S值為0.5時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物為CaO、SO2、CO2；當(dāng)C/S值大于0.7時(shí)，反應(yīng)所得氣體中SO2的體積分?jǐn)?shù)不升反降，其可能原因是_。解析：(1)由圖示可知，在低于800 時(shí)，還原的主要產(chǎn)物為CaS，在高于800 時(shí)，得到的主要產(chǎn)物為CaO，則此時(shí)是CaS與CaSO4反應(yīng)生成CaO。(2)由圖2可看出，在高于1 200 時(shí)，加入CaCl2與不加入CaCl2時(shí)CaSO4的轉(zhuǎn)化率相同，但較低溫度下加入CaCl2時(shí)轉(zhuǎn)化率高，故CaCl2的作用為催化劑。(3)當(dāng)C/S值大于0.7時(shí)，原料中的還原劑C的含量增加，則高溫下過(guò)量的C與CO2發(fā)生反應(yīng)CO2C高溫,2CO，從而使得氣體總體積增大。答案：(1)CaSCaS3CaSO4高溫,4CaO4SO2(2)作催化劑兩種情況下反應(yīng)均達(dá)到平衡狀態(tài)，催化劑CaCl2不改變平衡狀態(tài)(3)CO2高溫下與過(guò)量C反應(yīng)生成CO，使氣體總體積增大(或部分轉(zhuǎn)化為其他含S物質(zhì))9(2018全國(guó)卷)CH4CO2催化重整不僅可以得到合成氣(CO和H2)，還對(duì)溫室氣體的減排具有重要意義。回答下列問(wèn)題：(1)CH4CO2催化重整反應(yīng)為CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)。已知：C(s)2H2(g)=CH4(g)H75 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H394 kJmol1C(s)O2(g)=CO(g)H111 kJmol1該催化重整反應(yīng)的H_kJmol1。有利于提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率的條件是_(填標(biāo)號(hào))。A高溫低壓 B低溫高壓C高溫高壓 D低溫低壓某溫度下，在體積為2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2 以及催化劑進(jìn)行重整反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率是50%，其平衡常數(shù)為_(kāi)mol2L2。(2)反應(yīng)中催化劑活性會(huì)因積碳反應(yīng)而降低，同時(shí)存在的消碳反應(yīng)則使積碳量減少。相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：積碳反應(yīng)CH4(g)= C(s)2H2(g)消碳反應(yīng)CO2(g)C(s) =2CO(g) H/(kJmol1)75172活化能/ (kJmol1)催化劑X3391催化劑Y4372由上表判斷，催化劑X_Y(填“優(yōu)于”或“劣于”)，理由是_。在反應(yīng)進(jìn)料氣組成、壓強(qiáng)及反應(yīng)時(shí)間相同的情況下，某催化劑表面的積碳量隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。升高溫度時(shí)，下列關(guān)于積碳反應(yīng)、消碳反應(yīng)的平衡常數(shù)(K)和速率(v)的敘述正確的是_(填標(biāo)號(hào))。AK積、K消均增加Bv積減小、v消增加CK積減小、K消增加Dv消增加的倍數(shù)比v積增加的倍數(shù)大在一定溫度下，測(cè)得某催化劑上沉積碳的生成速率方程為vkp(CH4)p(CO2)0.5(k為速率常數(shù))。在p(CH4)一定時(shí)，不同p(CO2)下積碳量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)如圖所示，則pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)從大到小的順序?yàn)開(kāi)。解析：(1)將題給已知三個(gè)反應(yīng)依次編號(hào)為、，根據(jù)蓋斯定律，由2可得：CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H247 kJmol1根據(jù)平衡移動(dòng)的影響因素，該反應(yīng)的正反應(yīng)是一個(gè)吸熱、氣體體積增大的反應(yīng)，所以高溫低壓有利于反應(yīng)正向移動(dòng)。CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)起始/(molL1) 10.5 0 0轉(zhuǎn)化/(molL1) 0.25 0.25 0.5 0.5平衡/(molL1) 0.75 0.25 0.5 0.5K mol2L2。(2)積碳反應(yīng)中，由于催化劑X的活化能比催化劑Y的活化能要小，所以催化劑X更有利于積碳反應(yīng)的進(jìn)行；而消碳反應(yīng)中，催化劑X的活化能大于催化劑Y，所以催化劑Y更有利于消碳反應(yīng)的進(jìn)行；綜合分析，催化劑X劣于催化劑Y。由表格可知積碳反應(yīng)、消碳反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)，溫度升高，平衡右移，K積、K消均增加，溫度升高，反應(yīng)速率均增大，從圖像上可知，隨著溫度的升高，催化劑表面的積碳量是減小的，所以v消增加的倍數(shù)要比v積增加的倍數(shù)大。由速率方程表達(dá)式vkp(CH4)p(CO2)0.5可知，v與p(CO2)成反比例關(guān)系，p(CO2)越大，反應(yīng)速率越小，所以pc(CO2)pb(CO2)pa(CO2)。答案：(1)247A(2)劣于相對(duì)于催化劑X，催化劑Y積碳反應(yīng)的活化能大，積碳反應(yīng)的速率小；而消碳反應(yīng)活化能相對(duì)小，消碳反應(yīng)速率大ADpc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)10甲醇是重要的化工原料。利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑的作用下合成甲醇，可能發(fā)生的反應(yīng)如下：.CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H1.CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H2.CH3OH(g)CO(g)2H2(g)H3回答下列問(wèn)題：(1)已知反應(yīng)中相關(guān)化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：化學(xué)鍵HHC=OCOHOE/(kJmol1)4368031 076465由此計(jì)算H2_kJmol1。已知H399 kJmol1，則H1_kJmol1。(2)一定比例的合成氣在裝有催化劑的反應(yīng)器中反應(yīng)12小時(shí)。體系中甲醇的產(chǎn)率和催化劑的催化活性與溫度的關(guān)系如圖1所示。溫度為470 K時(shí)，圖中P點(diǎn)_(填“是”或“不是”)處于平衡狀態(tài)。在490 K之前，甲醇產(chǎn)率隨著溫度升高而增大的原因是_；490 K之后，甲醇產(chǎn)率下降的原因是_。一定能提高甲醇產(chǎn)率的措施是_。A增大壓強(qiáng)B升高溫度C選擇合適催化劑 D加入大量催化劑(3)圖2為一定比例的CO2/H2、CO/H2、CO/CO2/H2條件下甲醇生成速率與溫度的關(guān)系。490 K時(shí)，根據(jù)曲線a、c判斷合成甲醇的反應(yīng)機(jī)理是_(填“”或“”)。.CO2CO2H2,CH3OH.COCO23H2,CH3OHH2O490 K時(shí)，曲線a與曲線b相比，CO的存在使甲醇生成速率增大，從熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)角度，并結(jié)合反應(yīng)、分析原因：_。解析：(1)CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H2，反應(yīng)熱反應(yīng)物總鍵能生成物總鍵能，故H2(2803436)kJmol1(1 0762465)kJmol136 kJmol1；根據(jù)蓋斯定律由，故H1H2H336 kJmol1(99 kJmol1)63 kJmol1。(2)溫度為470 K時(shí)，圖中P點(diǎn)不是處于平衡狀態(tài)。在490 K之前，甲醇產(chǎn)率隨著溫度升高而增大的原因是溫度越高化學(xué)反應(yīng)速率越快；490 K之后，甲醇產(chǎn)率下降的原因是升高溫度，反應(yīng)逆向移動(dòng)、催化劑活性降低；A項(xiàng)，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)平衡正向移動(dòng)，正確；B項(xiàng)，由題圖可知，溫度高于490 K甲醇產(chǎn)率降低，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，選擇合適催化劑，選擇生成甲醇，提高甲醇產(chǎn)率，正確；D項(xiàng)，加入大量催化劑，不能影響平衡，錯(cuò)誤。(3)490 K時(shí)，從甲醇的生成速率來(lái)看，a曲線大于c曲線，即甲醇來(lái)源于CO2和H2，故490 K時(shí)，根據(jù)曲線a、c判斷合成甲醇的反應(yīng)機(jī)理是；490 K時(shí)，曲線a與曲線b相比，CO的存在使甲醇生成速率增大，原因是：對(duì)于反應(yīng)CO是生成物，CO促進(jìn)反應(yīng)逆向移動(dòng)，二氧化碳和氫氣的量增加，水蒸氣的量減少，反應(yīng)正向進(jìn)行，故CO的存在使甲醇生成速率增大。答案：(1)3663(2)不是溫度越高化學(xué)反應(yīng)速率越快升高溫度，反應(yīng)逆向移動(dòng)、催化劑活性降低AC(3)CO促進(jìn)反應(yīng)逆向移動(dòng)，二氧化碳和氫氣的量增加，水蒸氣的量減少反應(yīng)正向移動(dòng)