2025届高三化学二轮复习选择题专练16：化学反应速率与平衡图像、图表分析

化学反应速率与平衡图像、图表分析 1.(2024·安徽皖江名校联盟二模)汽车尾气的排放会对环境造成污染。利用高效催化剂处理汽车尾气中的NO与CO的反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH<0。一定温度下，在1 L恒容密闭容器中加入1 mol CO和1 mol NO发生上述反应，部分物质的体积分数(φ)随时间(t)的变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A.曲线Ⅱ表示的是φ(CO2)随时间的变化 B.t2 min时，反应达到化学平衡状态 C.增大压强，该平衡右移，平衡常数增大 D.0~t4 min内的平均反应速率为v(NO)=mol·L-1·min-1 2.(2021·浙江1月选考，19)取50 mL过氧化氢水溶液，在少量I-存在下分解：2H2O2===2H2O+O2↑。在一定温度下，测得O2的放出量，转换成H2O2浓度(c)如下表： t/min 0 20 40 60 80 c/(mol·L-1) 0.80 0.40 0.20 0.10 0.050 下列说法不正确的是(　　) A.反应20 min时，测得O2体积为224 mL(标准状况) B.20~40 min，消耗H2O2的平均速率为0.010 mol·L-1·min-1 C.第30 min时的瞬时速率小于第50 min时的瞬时速率 D.H2O2分解酶或Fe2O3代替I-也可以催化H2O2分解 3.(2024·南宁高三第一次适应性测试)一定温度下向容器中加入M发生反应如下：①M―→P，②M―→Q，③PQ。反应体系中M、P、Q的浓度随时间t的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) A.反应①的活化能大于反应② B.t1 s时，反应③已达平衡 C.该温度下，反应③的平衡常数小于1 D.t2 s时，c(Q)=c0-c(P) 4.(2024·长春模拟)一定条件下，反应H2(g)+Br2(g)2HBr(g)的速率方程为v=kcα(H2)·cβ(Br2)·cγ(HBr)，某温度下，该反应在不同浓度下的反应速率如下表： c(H2)/ (mol·L-1) c(Br2)/ (mol·L-1) c(HBr)/ (mol·L-1) 反应速率 0.1 0.1 2 v 0.1 0.4 2 8v 0.2 0.4 2 16v 0.4 0.1 4 2v 0.2 0.1 c 4v 根据表中的测定结果，下列结论错误的是(　　) A.α的值为1 B.表中c的值为2 C.反应体系的三种物质中，Br2(g)的浓度对反应速率影响最大 D.在反应体系中保持其他物质浓度不变，增大HBr(g)浓度，会使反应速率降低 5.(2024·江西赣州二模)甲烷水蒸气重整制合成气[CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH]是利用甲烷资源的途径之一，其他条件相同时，在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，反应相同时间后，CH4的转化率随反应温度的变化如图所示。下列说法错误的是(　　) A.该反应ΔH>0 B.平衡常数：Ka=Kb<Kc C.催化剂催化效率：Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ D.增大压强，v正增大倍数小于v逆增大倍数 6.(2024·安徽示范高中皖北协作区高三联考)一定条件下可合成乙烯：6H2(g)+2CO2(g)CH2==CH2 (g)+4H2O(g)，已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示，下列说法正确的是(　　) A.温度不变，若增大压强，v正>v逆，平衡常数增大 B.升高温度，平衡向逆反应方向移动，催化剂的催化效率降低 C.温度不变，若恒压下向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动 D.若投料比n(H2)∶n(CO2)=3∶1，则图中 M点乙烯的体积分数约为7.7% 7.(2024·江西上饶二模)已知阿伦尼乌斯公式是反应速率常数随温度变化关系的经验公式，可写作Rln k=-+C(k为反应速率常数，Ea为反应活化能，R和C为大于0的常数)，为探究m、n两种催化剂对某反应的催化效能，进行了实验探究，依据实验数据获得曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) A.在m催化剂作用下，该反应的活化能Ea=9.6×104 J·mol-1 B.对该反应催化效能较高的催化剂是m C.不改变其他条件，升高温度，会降低反应的活化能 D.可以根据该图像判断升高温度时平衡移动的方向 8.利用环戊二烯()加氢制备环戊烯()，按n(H2)∶n(C5H6)=1∶1加入恒压密闭容器中，若仅发生如下反应： ① 实验测得环戊二烯转化率(曲线b)和环戊烯选择性(曲线a)随温度变化曲线如图(已知：选择性=转化为目标产物的反应物在总转化量中的占比)。下列说法错误的是(　　) A.70 ℃时，H2的转化率为87.4% B.由图可知，反应的活化能：①<② C.相同条件下，若增大，选择性增大 D.升高温度，生成速率增大，生成速率减小 9.(2024·广东汕头高三一模)氮氧化物的排放是导致酸雨的原因之一。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×100% 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 10.(2024·湖南衡阳高三联考)中国从CO2人工合成淀粉被国际学术界认为是影响世界的重大颠覆性技术，合成步骤由60多步缩减到11步，突破了自然界淀粉合成的复杂调控障碍。其中CO2加氢的主要反应如下： 反应ⅰ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.4 kJ·mol-1 反应ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.2 kJ·mol-1 向密闭容器中通入=的混合气体，在不同压强(p1、p2)、不同温度下，平衡体系中CO2的转化率、CH3OH和CO的选择性随温度的变化如图所示。 下列说法错误的是(　　) A.压强：p1>p2 B.曲线①⑤分别表示平衡体系中CH3OH的选择性和CO2的转化率 C.235 ℃时，m点体系中n(CH3OH)=n(CO) D.随着温度升高，CO2与H2的平衡转化率之比先减小后增大 答案精析 1.D　[因为初始投料中n(CO)与n(NO)之比等于化学方程式中对应的化学计量数之比，反应至t4 min时达平衡，φ(CO)=φ(NO)=0.125，其中一生成物的体积分数为0.25，另一生成物的体积分数为0.5，按生成物的化学计量数可知，平衡时φ(N2)=0.25、φ(CO2)=0.5，故曲线Ⅱ表示的是φ(N2)随时间的变化，A项错误；t2 min后，φ还在变化，反应没有达到化学平衡状态，B项错误；增大压强，该平衡右移，平衡常数不变，C项错误；计算可得0~t4 min内，Δn(NO)=0.8 mol，故v(NO)= mol·L-1·min-1，D项正确。] 2.C　[反应的H2O2的物质的量为0.05 L×(0.80 mol·L-1-0.40 mol·L-1)=0.02 mol，根据2H2O2===2H2O+O2↑，可知生成的O2为0.01 mol，在标准状况下是224 mL，A正确；20~40 min，消耗H2O2的平均速率为=0.010 mol·L-1·min-1，B正确；在相同条件下，浓度越大，反应速率越大，第30 min时H2O2的浓度大于第50 min时H2O2的浓度，因此第30 min时的瞬时速率大于第50 min时的瞬时速率，C错误；H2O2在分解酶或Fe2O3作催化剂的条件下也可以分解，D正确。] 3.D　[由图可知，M同时生成P和Q时，生成物中P多Q少，说明反应①容易发生，活化能较反应②的低，A错误；t1 s后，P浓度在减少，Q浓度在增加，反应③并未达到平衡，B错误；反应③的平衡常数K=，由图知，平衡时，Q的浓度大于P的浓度，故K>1，C错误；t2 s时，根据反应可知，M完全转化为P和Q，P转化为Q，所以c(Q)=c0-c(P)，D正确。] 4.B　[将表中数据代入速率方程可得到①v=k×0.1α×0.1β×2γ，②8v=k×0.1α×0.4β×2γ，③16v=k×0.2α×0.4β×2γ，④2v=k×0.4α×0.1β×4γ，⑤4v=k×0.2α×0.1β×cγ，解得α=1，β=，γ=-1，c=1，A正确，B错误；由于α=1，β=，γ=-1，故反应体系的三种物质中，Br2(g)的浓度对反应速率影响最大，C正确；在反应体系中保持其他物质浓度不变，增大HBr(g)浓度，由于γ=-1，cγ(HBr)减小，会使反应速率降低，D正确。] 5.C　[由图可知，随着温度升高，甲烷的转化率增大，说明平衡正向移动，因此该反应ΔH>0，故A正确；平衡常数只受温度影响，温度相同，对于同一反应的平衡常数也相同，该反应的正反应为吸热反应，升高温度K增大，则Ka=Kb<Kc，故B正确；由图可知三种催化剂催化效率由高到低的顺序是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ，故C错误；增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，即平衡逆向移动，说明v正增大倍数小于v逆增大倍数，故D正确。] 6.D　[平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，故A错误；升高温度，CO2的平衡转化率降低，可知平衡向逆反应方向移动，根据图示，催化剂的催化效率先升高后降低，故B错误；温度不变，若恒压下向平衡体系中充入惰性气体，体积增大，相当于减压，平衡逆向移动，故C错误；若投料比n(H2)∶n(CO2)=3∶1，图中M点CO2的平衡转化率为50%，则 　　　　　6H2(g)+2CO2(g)CH2==CH2(g)+4H2O(g) 初始/mol　3a　　　a　　　　　　　0　　　　0 转化/mol　1.5a　　0.5a　　　　　　0.25a　　a 平衡/mol　1.5a　　0.5a　　　　　　0.25a　　a 乙烯的体积分数为×100%≈7.7%，故D正确。] 7.A　[将(7.2，56.2)和(7.5，27.4)代入Rln k=-+C中，计算可知Ea=9.6×104 J·mol-1，故A正确；对比图中直线m和n的斜率绝对值的大小可知，使用催化剂n时对应的Ea较小，则对该反应催化效能较高的催化剂是n，故B错误；图中m、n均为直线，斜率不发生变化，因此不改变其他条件，只升高温度，反应的活化能不变，故C错误；阿伦尼乌斯公式表示反应速率常数随温度的变化关系，无法根据该图像判断升高温度时平衡移动的方向，故D错误。] 8.D　[由图可知，70 ℃时，环戊二烯的转化率为92%，环戊烯的选择性为95%，设起始投入H2的量为1 mol，则H2的转化量n(H2)=n(环戊烯)=1 mol×92%×95%=0.874 mol，H2的转化率为87.4%，A正确；由图可知，环戊烯选择性较高，相同时间内，反应①的速率较快，说明反应的活化能：①<②，B正确；相同条件下，若增大，相当于增大H2的物质的量，反应①中环戊二烯转化率增大，环戊烯选择性增大，C正确；升高温度，生成速率增大，生成速率也增大，D错误。] 9.B　[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，压强为2.8p时生成氮气的物质的量为a mol，由方程式可知，此时，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×100%=×100%，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×100%，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。] 10.D　[反应Ⅰ为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，甲醇的选择性减小，反应Ⅱ为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的选择性增大，则曲线①②表示甲醇的选择性，曲线③④表示一氧化碳的选择性，曲线⑤表示二氧化碳的转化率，B正确；由分析可知，曲线①②表示甲醇的选择性，反应Ⅰ为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇的选择性增大，由图可知，p1条件下甲醇的选择性大于p2条件下甲醇的选择性，则压强p1大于p2，A正确；235 ℃时，甲醇和一氧化碳选择性相同，两个反应分别生成甲醇和一氧化碳的量相同，故m点体系中n(CH3OH)=n(CO)，C正确；随着温度升高，反应ⅰ平衡逆向移动，反应ⅱ平衡正向移动，反应ⅱ中二氧化碳和氢气化学计量数之比是1∶1，氢气消耗少于反应ⅰ，故反应ⅱ进行程度越大，氢气转化率越低且二氧化碳转化率越高，故CO2与H2的平衡转化率之比增大，D错误。] 学科网（北京）股份有限公司 $$