强化练15 化学反应速率、平衡图像（word练习）-【精讲精练】2025年高考化学二轮专题辅导与训练

强化练(十五)　化学反应速率、平衡图像 [对应题型集训P195] 1．(2024·广东深圳一模)常温下，向某溶剂(不参与反应)中加入一定量X、Y和M，所得溶液中同时存在如下平衡： (ⅰ)X(aq)＋M(aq)N(aq) (ⅱ)Y(aq)＋M(aq)N(aq) (ⅲ)X(aq)Y(aq) X、Y的物质的量浓度c随反应时间t的变化关系如图所示，300 s后反应体系达到平衡状态。 下列说法正确的是(　　) A．100～300 s内，v(N)＝1.15×10－3 mol·L－1·s－1 B．t＝100 s时，反应(ⅲ)的逆反应速率大于正反应速率 C．若反应(ⅲ)的Ea(正)<Ea(逆)，则X比Y更稳定 D．若再向容器中加入上述溶剂，则n(X)、n(Y)均不变 解析　由图可知，100～300 s内，生成物N的浓度变化量为(0.112—0.090)mol·L－1＋(0.011—0.010)mol·L－1＝0.023 mol·L－1，则N的反应速率为＝1.15×10—4 mol·(L－1·s－1)，故A错误；由图可知，300 s时反应达到平衡，反应(ⅲ)的平衡常数K＝＝9,100 s时反应(ⅲ)的浓度商Q＝＞K，则反应向逆反应方向进行，逆反应速率大于正反应速率，故B正确；若反应(ⅲ)的Ea(正)<Ea(逆)，则该反应为反应物总能量大于生成物总能量的放热反应，X的能量高于Y的能量，物质的能量越低越稳定，则Y比X更稳定，故C错误；若再向容器中加入上述溶剂，平衡体系中各物质浓度均减小，反应(ⅰ)、(ⅱ)均向逆反应方向移动，X、Y的物质的量均增大，故D错误。 答案　B 2．T ℃下，分别向恒为1 L的恒温密闭容器甲、恒为1 L的绝热密闭容器乙中加入0.1 mol A和0.4 mol B，发生反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)　ΔH<0，两容器中A的转化率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．若40 s后加入催化剂，则曲线Ⅰ中A的平衡转化率会增大 B．曲线Ⅰ、Ⅱ对应反应的平衡常数：K(Ⅰ)>K(Ⅱ) C．a点的v正大于b点的v逆 D．0～40 s内，曲线Ⅱ中B的平均反应速率vB＝5.0×10－4 mol·L－1·s－1 解析　40 s后反应已经达到平衡状态，催化剂不能改变平衡转化率，A项错误；曲线Ⅰ先出现拐点，说明温度更高，反应放热，则曲线Ⅰ是绝热装置乙的曲线，由于反应放热，温度升高平衡逆向移动，K(Ⅰ)小于K(Ⅱ)，B项错误；a、b两点转化率相同，则两者浓度相同，两点都向正反应方向进行，则v正都大于v逆，a点温度更高，则a点的v正大于b点的v正大于b点的v逆，C项正确；0～40 s内，曲线Ⅱ的转化率为25%，A、B转化的浓度均为0.1 mol·L－1×25%＝0.025 mol·L－1，vB＝6.25×10－4 mol·L－1·s－1，D项错误。 答案　C 3．(2024·广东汕头一模)氮氧化物的排放是导致酸雨的原因。某研究小组利用反应探究NO的转化：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH<0，向体积均为1 L的两个密闭容器中分别加入2 mol CO(g)和2 mol NO(g)，探究绝热恒容和恒温恒容条件下压强随时间的变化曲线，如图所示，下列有关说法错误的是(　　) A．乙为恒温恒容条件下发生的反应 B．甲容器中NO的平衡转化率为 C．反应平衡常数：M＜N D．甲容器压强先增大的原因是反应放热，产生的热量使体系温度升高，压强增大 解析　由图可知，反应中甲容器的压强大于乙容器，则甲为绝热恒容条件下发生的反应、乙为恒温恒容条件下发生的反应，故A正确；设恒温恒容条件下发生的反应，平衡时生成氮气的物质的量为a mol，由方程式可知，平衡时，混合气体的总物质的量为(4－a)mol，由气体的压强之比等于物质的量之比可得：＝，解得a＝，则一氧化氮的转化率为＝，该反应为放热反应，绝热恒容条件下，反应温度升高，平衡向逆反应方向移动，一氧化氮的转化率减小，则甲容器中一氧化氮的平衡转化率小于，故B错误；该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，绝热恒容条件下，反应温度升高，则M点反应温度高于N点，平衡常数小于N点，故C正确；绝热恒容条件下，反应温度升高，会使容器中气体压强增大，则甲容器压强先增大的原因是反应放热，产生的热量使体系温度升高，压强增大，故D正确。 答案　B 4．科学家设计了一种新型MIL­53金属框架，可通过静电作用选择性吸附氨气，对于捕捉氨气效果良好。MIL­53和另一种材料MFM­520均可用于除去有害气体NO2，MFM­520的孔径大小和形状恰能选择性固定N2O4(如图所示)。 已知：N2O4分子结构与乙烯类似。 ①2NO2(g)N2O4　ΔH＝－Q1 kJ·mol－1(Q1>0)； ②4NH3(g)＋7O2(g)4NO2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝＋Q2 kJ·mol－1(Q2>0)。 下列关于二者净化气体的说法中，正确的一项是(　　) A．MFM­520捕获的气体所有原子共平面，MIL­53捕获的气体空间结构为正四面体 B．MFM­520置入废气后，废气颜色变深，MIL­53置入废气后，废气颜色变浅 C．MFM­520适宜在较低温度下净化气体，MIL­53适宜在较高温度下净化气体 D．MFM­520适宜在较高压强下净化气体，MIL­53适宜在较低压强下净化气体 解析　N2O4分子结构与乙烯类似，为平面形。MIL­53捕获的气体是氨气，为三角锥形，A错误；MFM­520置入废气后平衡①向右移动，NO2浓度变小，颜色变浅，B错误；MIL­53在较高温度下平衡②右移不利于除去NO2，C错误；MFM­520在较高压强下平衡①右移，MIL­53在较低压强下平衡②左移有利于净化气体，D正确。 答案　D 5．SiHCl3被应用于制造多晶硅及硅烷偶联剂等领域。50 ℃时将n mol SiHCl3置于密闭容器中发生如下反应：2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，SiHCl3的转化率随时间变化的曲线如下图所示。下列说法正确的是(　　) A．SiH2Cl2和SiCl4均为由极性键构成的非极性分子 B．0～100 min内，v(SiHCl3)＝10－3n mol·L－1·min－1 C．50 ℃时该反应的平衡常数K＝ D．b～c段平均速率大于a～b段平均速率 解析　SiCl4是正四面体结构的分子，正负电性中心重合，属于非极性分子，但SiH2Cl2是四面体结构，正负电性中心不重合，属于极性分子，A错误；由图可知，0～100 min内，Δn(SiHCl3)＝n mol×10%＝0.1n mol，但容器体积未知，不能用浓度变化来表示v(SiHCl3)，B错误；由图知，达到平衡时，转化率为21%，反应三段式为 2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g) 起始/mol n 0 0 变化/mol 0.21n 0.105n 0.105n 平衡/mol 0.79n 0.105n 0.105n， 则平衡常数K＝＝＝，C正确；随着反应的进行，反应物浓度减小，反应物浓度a～b段大于b～c段，反应物浓度越大，反应速率越快，即a～b段平均速率大于b～c段平均速率，D错误。 答案　C 6．(2024·广东广州三模)向一恒容密闭容器中加入1 mol CH4和一定量的H2O，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x温度的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．x1<x2 B．b、c两点的正反应速率：vb>vc C．此反应在任意温度下都可自发进行 D．当容器内气体的平均相对分子质量不变时，反应达平衡状态 解析　x越大，甲烷的转化率越小，相同温度下x1甲烷的转化率大于x2，则x1<x2，A正确；b点和c点温度相同，CH4的起始物质的量都为1 mol，b点x值小于c点，则b点加水多，反应物浓度大，则反应速率：vb>vc，B正确；a、b投料比相同，升高温度，甲烷的转化率增大，说明升高温度平衡正向移动，正向ΔH>0，正向体积增大则ΔS>0，ΔG＝ΔH－TΔS<0时T较大，故该反应高温自发，C错误；都是气体参加的反应，正向体积增大，则平均相对分子量是个变值，平均相对分子量不变时各组分含量不再变化，达到平衡，D正确。 答案　C 7．(2024·安徽马鞍山三模)已知：反应Ⅰ.COS(g)＋H2(g)CO(g)＋H2S(g) 反应Ⅱ.COS(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2S(g) 在恒压条件下，按n(COS)∶n(H2)＝1∶1投料比进行反应，含碳物质的平衡体积分数随温度的变化如图所示。 下列说法正确的是(　　) A．反应Ⅱ高温易自发进行 B．加入合适的催化剂可使Q点上移 C．随着温度的升高，COS的转化率减小 D．R点反应Ⅰ的平衡常数K的值为1 解析　反应中CH3OH的平衡体积分数随着温度升高而减小，说明反应ⅡCOS(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2S(g)，正反应为放热反应ΔH<0，ΔS<0，反应在低温下易自发进行，故A错误；催化剂可加快反应速率，但不能使平衡发生移动，也不能使Q点上移，故B错误；反应中CO的平衡体积分数随着温度升高而升高，说明升高温度反应Ⅰ正向进行，反应中CH3OH的平衡体积分数随着温度升高而减小，说明升高温度反应Ⅱ逆向进行，COS的转化率变化取决于两个反应谁占主导，故随着温度的升高，COS的转化率不一定减小，故C错误；从图中可知R点COS、CO平衡体积分数均为25%，n(CH3OH)＝0 mol恒压条件下，按n(COS)∶n(H2)＝1∶1投料比进行反应，设n(COS)＝n(H2)＝1 mol， 　　 　　COS(g)＋H2(g)CO(g)＋H2S(g) 变化量/mol a a a a 平衡时n(COS)＝(1－a)mol、n(H2)＝(1－a)mol、n(CO)＝a mol、n(H2S)＝a mol、，n(总)＝2 mol，R点COS、CO平衡体积分数相等均为25%，可知×100%＝25%，解得a＝ mol，故n(COS)＝ mol、n(CO)＝ mol、n(H2S)＝ mol、n(H2)＝ mol，反应Ⅰ的平衡常数K＝＝＝1，故D正确。 答案　D 8．一定温度下，在1 L恒容密闭容器中，发生“甲烷重整”反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)，其原理如下所示。 已知“甲烷重整”反应在不同温度下的化学平衡常数如下表所示： 温度/℃ 850 1 000 1 200 1 400 K 0.5 2 275 1 772 下列说法错误的是(　　) A．物质a可能是FeO B．该反应在任何温度下均可自发进行 C．若减小n(CH4)∶n(H2O)的值，则CH4的平衡转化率增大 D．1 000 ℃，若容器中n(CH4)＝n(H2O)＝n(H2)＝1 mol、n(CO)＝2 mol，则反应处于平衡状态 解析　由反应①可知，氢元素被还原，则铁元素被氧化，所以物质a可能是FeO，A正确；该反应的ΔS>0，根据表中数据，升高温度，化学平衡常数增大，则正反应为吸热反应，ΔH>0，根据ΔH－TΔS<0时反应可自发进行，可知该反应在高温下可自发进行，B错误；若减小n(CH4)∶n(H2O)的值，即相当于增加水蒸气的浓度，化学平衡正向移动，则CH4的平衡转化率增大，C正确；1 000 ℃，若容器中n(CH4)＝n(H2O)＝n(H2)＝1 mol，n(CO)＝2 mol，则Q＝＝＝2＝K，则此时反应处于平衡状态，D正确。 答案　B 9．某温度条件下，在某恒压容器中发生反应C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)，部分反应物和生成物的物质的量随时间变化如图所示(曲线m、n)。下列说法正确的是(　　) A．m表示C的物质的量随时间的变化 B．t1时刻反应速率：v(m)正<2v(n)逆 C．此反应的平衡常数K＝4 D．平衡后充入1 mol Ar，再次达到平衡时物质n的物质的量大于0.8 mol 解析　C为固体，随着反应的进行，反应物m呈降低趋势且是n的变化量的2倍，所以m表示的是一氧化氮的物质的量随时间的变化，A错误；t1时刻之后，曲线m代表的反应物在持续减少，曲线n代表的生成物在持续增加，则该时刻反应向正反应方向进行，v(m)正>2v(n)逆，B错误；25 min之后，曲线m、n不再变化，反应物、生成物的物质的量不再变化，该反应达到平衡，根据图中数据列出三段式： C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g) 起始/mol 2.0 0 0 转化/mol 1.6 0.8 0.8 平衡/mol 0.4 0.8 0.8 该反应前后气体分子数不变，则气体体积不变，容器体积不变，设反应过程中体积为1 L，K＝＝4，C正确；平衡后充入1 mol Ar，恒压容器中，容器体积增大，各气体物质浓度同比例降低，由于该反应前后气体分子数不变，再次达到平衡时，物质n的物质的量等于0.8 mol，D错误。 答案　C 10．稀土被称为新材料的宝库。稀土中的镧系离子可用离子交换法分离，其反应可表示为：Ln3＋(aq)＋3RSO3H(s)(RSO3)3Ln(s)＋3H＋(aq)。某温度时，c(H＋)随时间变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．t1时的正反应速率大于t2时的逆反应速率 B．t1～t2时间段的平均反应速率为：v(Ln3＋)＝ mol·L－1·s－1 C．t3时增大c(H＋)，该平衡左移，平衡常数减小 D．t3时离子交换反应停止 解析　随着反应的进行，反应物浓度逐渐下降，生成物浓度逐渐上升，直到达到平衡，即正反应逐渐下降，逆反应逐渐上升，直到相等，期间正反应速率始终大于逆反应速率，A正确；化学反应速率之比等于化学计量数之比，即v(Ln3＋)＝ mol·L－1·s－1，B错误；温度不变，平衡常数不变，C错误；t3时反应达到平衡，此时的平衡是一种动态平衡，v正＝v逆，反应并未停止，D错误。 答案　A 学科网（北京）股份有限公司 $$