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热点九 化学平衡图像及分析
1.(2023·河北邢台一模)室温下,某溶液初始时仅溶有M,同时发生以下两个反应:①M===X+Y;②M===X+Z。反应①的速率可表示为v1=k1c(M),反应②的速率可表示为v2=k2c(M)(k1、k2为速率常数)。体系中生成物浓度(c)随时间(t)变化的曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.0~10 s内,M的平均反应速率v(M)=0.7 mol·L-1·s-1
B.温度不变,反应过程中的值不变
C.反应①的活化能比反应②的活化能大
D.温度升高,体系中的值减小
D 解析:由反应可知,M的浓度变化量等于Y和Z的浓度变化量之和,0~10 s内,M的平均反应速率为v(M)== mol·L-1·s-1=0.7 mol·L-1·s-1,A正确;==,温度不变时,比值不变,则恒定不变,则的值不变,B正确;相同条件下,反应生成Z的速率大于反应生成Y的,可知反应②的速率大于反应①,根据反应活化能越大反应速率越小可知,反应①的活化能比反应②的活化能大,C正确;反应的吸放热情况不确定,温度升高,体系中的值无法确定,D错误。
2.工业上用C6H5Cl和H2S的高温气相反应制备苯硫酚(C6H5SH),同时有副产物C6H6生成:
Ⅰ.C6H5Cl(g)+H2S(g)⥫⥬C6H5SH(g)+HCl(g) ΔH1
Ⅱ.C6H5Cl(g)+H2S(g)⥫⥬C6H6(g)+HCl(g)+S8(g) ΔH2
使C6H5Cl和H2S按物质的量之比1∶1进入反应器,定时测定反应器尾端出来的混合气体中各产物的量,得到单程收率(×100%)与温度的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.ΔH1<0 ΔH2<0
B.反应 Ⅱ 的活化能较大
C.590 ℃以上,随温度升高,反应 Ⅰ 消耗H2S逐渐增多
D.645 ℃时,反应 Ⅰ 的化学平衡常数K=
B 解析:温度大于590 ℃时,随温度升高,苯硫酚的单程收率降低,说明ΔH1<0;随温度升高,苯的单程收率增大,说明ΔH2>0,A错误;温度较低时,苯的单程收率小,说明反应 Ⅱ 反应速率小,反应 Ⅱ 的活化能较大,B正确;590 ℃以上,随温度升高,苯硫酚的单程收率降低,反应 Ⅰ 消耗H2S减少,C错误;设通入氯苯、H2S的物质的量各为1 mol,645 ℃时,苯硫酚的单程收率为20%、苯的单程收率为20%,则反应 Ⅰ 消耗0.2 mol氯苯、0.2 mol H2S,生成苯硫酚0.2 mol、氯化氢0.2 mol;反应 Ⅱ 消耗0.2 mol氯苯、0.2 mol H2S,生成0.2 mol苯、0.2 mol氯化氢、0.025 mol S8;容器中含有0.6 mol氯苯、0.6 mol H2S、0.2 mol苯硫酚、0.4 mol氯化氢;反应 Ⅰ 的化学平衡常数K==,D错误。
3.向绝热恒容密闭容器中通入气体A和B,一定条件下:A(g)+B(g)⥫⥬C(g)+D(g) ΔH=Q kJ·mol-1达到平衡,其正反应速率随时间变化的示意图如图所示。下列说法正确的是( )
A.反应体系中加入催化剂,反应速率增大,ΔH也增大
B.反应物的浓度:a点小于b点
C.反应在c点达到平衡
D.达到平衡后,升温,A的转化率将减小
D 解析:反应体系中加入催化剂,降低反应的活化能,增大反应速率,但反应热(ΔH)不变,A错误;通入气体A和B,反应正向进行,反应物的浓度逐渐减小,则反应物浓度:a点大于b点,B错误;c点反应速率最大,但没有达到平衡状态,反应继续向正反应方向进行,c点时转化率不是最大,C错误;反应开始反应物浓度最大,但反应速率逐渐增大,说明反应为放热反应,反应达到平衡时,升高温度,平衡逆向进行,A的转化率将减小,D正确。
4.(2023·辽宁沈阳二模)在起始温度均为T ℃、容积均为10 L的密闭容器X(恒温)、Y(绝热)中均加入1 mol N2O和4 mol CO,发生反应N2O(g)+CO(g)⥫⥬N2(g)+CO2(g)ΔH<0。已知:k正、k逆分别是正、逆反应速率常数,v正=k正·c(N2O)·c(CO),v逆=k逆·c(N2)·c(CO2),X、Y容器中N2O的转化率随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.曲线M、N的平衡常数大小为K(N)>K(M)
B.N2与CO2浓度比为1∶1时,标志此反应已达平衡
C.T ℃时,k逆=76k正
D.用CO的浓度变化表示曲线N在0~100 s内的平均速率为1×10-3 mol·L-1·s-1
A 解析:起始温度相同,容器X为恒温装置,温度始终不变,则K不变,容器Y为绝热体系,反应为放热反应,随反应进行体系内温度升高,则平衡常数减小。温度越高反应速率越大,反应先达到平衡状态,则M对应容器Y,N对应容器X,则有K(N)>K(M)