专题5 选择题专攻 3.化学反应速率、化学平衡图像分析 （课件）-【步步高】2024年高考化学大二轮专题复习与增分策略（新高考，鄂京津辽冀湘黑吉皖赣甘贵桂渝云晋新豫）

3.化学反应速率、化学平衡图像分析 选择题专攻 核心精讲 01 1.平衡常数K与浓度商Q的关系 达到平衡状态，Q＝K； 平衡正向移动，Q＜K； 平衡逆向移动，Q＞K。 3 2.平衡常数K与温度的关系 温度变化 可逆反应的ΔH K的变化 升温 吸热反应，ΔH＞0 增大 降温 减小 升温 放热反应，ΔH＜0 减小 降温 增大 4 3.化学平衡与平衡转化率 (1)转化率和平衡转化率 转化率有未达到平衡的转化率和已达到平衡的平衡转化率，在审题的时候一定要注意转化率是否为平衡转化率。 (2)转化率与温度的关系 可逆反应的焓变ΔH 升高温度 吸热反应，ΔH＞0 未达到平衡的转化率增大 已达到平衡的平衡转化率增大 放热反应，ΔH＜0 未达到平衡的转化率增大 已达到平衡的平衡转化率减小 5 (3)增大反应物的浓度与平衡转化率的关系(其中A、B、C均为气体) 可逆反应 改变条件 平衡移动方向 反应物转化率 备注 A＋B C 增大A的浓度 正向移动 α(A)减小α(B)增大 － A B＋C 增大A的浓度 正向移动 α(A) 减小 反应物转化率实际是考虑压强的影响 2A B＋C 增大A的浓度 正向移动 α(A) 不变 3A B＋C 增大A的浓度 正向移动 α(A) 增大 (4)如果两气体物质的投料比按照化学计量数投料，那么无论是否达到化学平衡，两者的转化率一直相等。 真题演练 02 1 2 3 1.(2023·湖南，13)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[x＝ ]随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是 A.x1<x2 B.反应速率：vb正<vc正 C.点a、b、c对应的平衡常数：Ka<Kb＝Kc D.反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到 平衡状态 √ 一定条件下，增大H2O(g)的浓度，能提高CH4的转化率，即x值越小，CH4的转化率越大，则x1<x2，故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H2O(g)多，反应物浓度大，则反应速率：vb正>vc正，故B错误； 由图像可知，x一定时，温度升高CH4的平衡转化率增大，说明正反应为吸热反应，温度升高平衡正向移动，K增大，温度相同，K不变，则点a、b、c对应的平衡常数：Ka<Kb＝Kc，故C正确； 1 2 3 1 2 3 该反应为气体分子数增大的反应，反应进行时压强发生改变，所以温度一定时，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态，故D正确。 1 2 3 2.(2023·辽宁，12)一定条件下，酸性KMnO4溶液与H2C2O4发生反应，Mn(Ⅱ)起催化作用，过程中不同价态含Mn粒子的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是 A.Mn(Ⅲ)不能氧化H2C2O4 B.随着反应物浓度的减小，反应速率 逐渐减小 C.该条件下，Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存 √ 1 2 3 由图像可知，随着时间的推移Mn(Ⅲ)的浓度先增大后减小，说明开始反应生成Mn(Ⅲ)，后Mn(Ⅲ)被消耗生成Mn(Ⅱ)，Mn(Ⅲ)能氧化H2C2O4，A项错误； 随着反应物浓度的减小，到大约13 min时开始生成Mn(Ⅱ)，Mn(Ⅱ)对反应起催化作用，13 min后反应速率会增大，B项错误； 1 2 3 Mn(Ⅶ)的浓度为0后才开始生成Mn(Ⅱ)，该条件下Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存，C项正确； H2C2O4为弱酸，在离子方程式中不拆成离子，总反应为 ＋ 5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，D项错误。 1 2 3 3.(2023·山东，14改编)一定条件下，化合物E和TFAA合成H的反应路径如下： 已知反应初始E的浓度为0.10 mol·L－1，TFAA的浓度为0.08 mol·L－1，部分物种的浓度随时间的变化关系如图所示，忽略反应过程中的体积变化。 1 2 3 下列说法正确的是 A.t1时刻，体系中有E存在 B.t2时刻，体系中无F存在 C.E和TFAA反应生成F的活化能很大 D.反应达平衡后，TFAA的浓度为0.08 mol·L－1 √ t1时刻TFAA浓度为0，则TFAA完全反应，消耗的E为0.08 mol·L－1，E剩余0.02 mol·L－1，故体系中有E存在，A正确； 由题给反应路径和元素质量守恒知，体系中TFAA、G、F的总浓度应为0.08 mol·L－1，由题图知，t2时刻TFAA和G的浓度之和小于0.08 mol·L－1，则体系中一定存在F，B错误； 1 2 3 由图可知，反应刚开始TFAA的浓度迅速减小为0，则E和TFAA的反应速率非常快，该反应的活化能很小，C错误； 只有F、G全部转化为H和TFAA时，TFAA的浓度才能为0.08 mol·L－1，而G H＋TFAA为可逆反应，所以反应达平衡后，TFAA的浓度一定小于0.08 mol·L－1，D错误。 1 2 3 考向预测 03 1.(2023·重庆市第一中学校高三下学期模拟)已知：NO(g)＋O3(g) NO2(g)＋O2(g)　ΔH。实验测得速率方程为v正＝k正c(NO)·c(O3)，v逆＝k逆c(NO2)· c(O2)(k正、k逆为速率常数，只与温度、催化剂有关，与浓度无关)。向2 L恒容密闭容器中充入0.4 mol NO(g)和0.6 mol O3(g)发生上述反应，测得NO的体积分数x(NO)与温度和时间的关系如图所示。下列说法正确的是 A.正、逆反应活化能的大小关系为Ea(正)>Ea(逆) B.a点NO的转化率为80% D.化学反应速率：c点的v正>b点的v逆>a点的v逆 1 2 3 4 5 6 √ 根据先拐先平数值大可知，T1>T2，温度高的T1时x(NO)大，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，ΔH<0，故正、逆反应活化能的大小关系为Ea(正)<Ea(逆)，A错误； a点x(NO)＝0.1，设NO的转化率为y，根据三段式有： NO(g)　＋　 O3(g) 　NO2(g)＋O2(g) 起始/(mol·L－1)　0.2　　　　 0.3　　　　0　　　 0 变化/(mol·L－1)　0.2y　　　 0.2y　　　 0.2y　　0.2y 平衡/(mol·L－1)　0.2－0.2y　 0.3－0.2y　 0.2y　　0.2y 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 解得y＝75%，B错误； v正＝k正c(NO)·c(O3)，v逆＝k逆c(NO2)·c(O2)， 1 2 3 4 5 6 T1>T2，c点未达平衡，b点达平衡正、逆反应速率相等且小于c点，b点温度大于a点，反应速率大于a点，故化学反应速率：c点的v正>b点的v逆>a点的v逆，D正确。 1 2 3 4 5 6 2.(2023·广东梅州市高三总复习质量检测)在恒容密闭容器中，分别在T1、T2温度下(T1<T2)发生反应：3A(g) 2B(g)　ΔH<0，反应体系中各物质的浓度c随时间t的部分变化曲线如图所示。 下列说法正确的是 A.向密闭容器内充入He，平衡逆向移动 B.a曲线条件下，10～30 min内v(B)＝ 0.05 mol·L－1·min－1 C.曲线b表示T2温度下，反应过程中物质A的浓度变化 D.在工业实际生产中，温度越低，越有利于提高生产效率 √ 曲线a、b都在下降，说明a、b都是A物质的浓度变化情况，且b先达到平衡，反应速率更快，故b对应的温度是T2。根据物质的量浓度的变化量，结合反应比例 可知曲线c为T1温度下的B的浓度随时间的变化曲线。恒容条件下充入He，各物质的浓度没有发生改变，平衡不移动，A错误； 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 降低温度，平衡正向移动，反应物的转化率提高，但温度过低会导致反应速率过慢，不利于提高生产效率，D错误。 1 2 3 4 5 6 3.(2023·华南师范大学附属中学高三三模)在盛有CuO/Cu2O载氧体的恒容密闭容器中充入空气，发生反应：2Cu2O(s)＋O2(g) 4CuO(s)　ΔH。平衡时O2的体积分数φ(O2)随反应温度T变化的曲 线如图所示。下列说法错误的是 A.ΔH<0 B.该反应的平衡常数表达式为K＝c－1(O2) C.在1 030 ℃时加入催化剂，平衡时φ(O2)>21% D.985 ℃达到平衡状态后，充入纯氧，再次达到平衡后，φ(O2)＝10% √ 1 2 3 4 5 6 平衡时O2的体积分数φ(O2)随温度升高而增大，则升温平衡左移，ΔH<0，A正确； 该反应方程式为2Cu2O(s)＋O2(g) 4CuO(s)，则按定义，其平衡常数表达式为K＝c－1(O2)，B正确； 由图知，在1 030 ℃时平衡时φ(O2)＝21%，催化剂通常能加快反应速率但不影响平衡移动，则加入催化剂平衡时φ(O2)＝21%，C不正确； K＝c－1(O2)，985 ℃达到平衡状态后，充入纯氧不影响平衡常数，则再次达到平衡后，φ(O2)＝10%，D正确。 1 2 3 4 5 6 4.(2023·湖南名校联盟高三下学期3月调研)在一定条件下探究二甲醚的制备反应：2CO(g)＋4H2(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH，测定结果如图所示。下列判断错误的是 A.该反应的ΔH<0 B.加入催化剂可以提高CO的平衡转化率 C.工业选择的较适宜温度范围为280～290 ℃ D.该反应伴随有副反应的发生 √ 温度高于290 ℃时，随温度升高，CO的转化率、二甲醚的产率均降低，说明升高温度，平衡逆向移动，该反应的ΔH<0，A正确； 催化剂只改变反应速率，不能使平衡移动，所以加入催化剂不能提高CO的平衡转化率，B错误； 温度范围为280～290 ℃时，二甲醚的产率最高，所以工业选择的较适宜温度范围为280～290 ℃，C正确； 温度低于290 ℃时，CO的转化率随温度升高而降低，二甲醚的产率随温度升高增大，可知该反应伴随有副反应的发生，D正确。 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 5.(2023·湖北高中名校联盟高三第三次联合测评)温度为T ℃，向体积不等的恒容密闭容器中均充入1 mol气体X，发生反应：X(g) Y(g)＋Z(g)　ΔH，反应均进行10 min，测得各容器中X的转化率与容器体积的关系如图所示。下列说法正确的是 A.a点再充入一定量的X，X的转化率减小 B.d点有v正＝v逆 C.正反应速率v(b)＝v(d) D.若c点为平衡点，则浓度平衡常数K＝0.9 √ 1 2 3 4 5 6 四点所对应容器容积不同，容积越小速率越大，先平衡，所以a、b容器已经达到平衡，d容器未平衡。a点已平衡，所以再充入一定量的X，平衡右移，但压强增大，X的转化率减小，A正确； d容器未平衡，v正≠v逆，B错误； b与d组分相同，但容积不等，所以速率不等，C错误； c容器容积未知，无法计算浓度平衡常数，D错误。 1 2 3 4 5 6 6.(2023·河北衡水中学高三一调考试)一定温度下，向四个容积不等的恒容密闭容器中分别通入2 mol NOCl(g)，发生反应：2NOCl(g) 2NO(g)＋Cl2 (g)。t min后，四个容器中NOCl的转化率如图所示。下列叙述正确的是 A.V1∶V2＝27∶10 B.b、d两点的压强相等 C.c点对应容器中，v正＝v逆 D.t～(t＋2) min内，a点的净反应速率小于d点 √ 1 2 3 4 5 6 根据已知条件列出V1 L、t min时三段式： 2NOCl(g) 2NO(g)＋Cl2(g) 起始/mol　2　　　　　 0　　　　0 转化/mol　1　　　　　 1　　　　0.5 平衡/mol　1　　　　　 1　　　　0.5 1 2 3 4 5 6 V2 L、t min时三段式： 2NOCl(g) 2NO(g)＋Cl2(g) 起始/mol　2　　　　　 0　　　 0 转化/mol　1.2　　　　 1.2　　　0.6 平衡/mol　0.8　　　　 1.2　　　0.6 1 2 3 4 5 6 b、d两点NOCl的转化率相等，则t min后气体总物质的量相等，由于V4＞V2，则b点的压强大于d点，故B错误； c点NOCl的转化率最高，但不能确认 t min后转化率是否会再升高，不能说明该点是平衡点，故C错误； 体积越大反应速率越小，a点体积小于d点，t min后a点的转化率小于d点，说明a点达到平衡状态，t～(t＋2) min，a点的净反应速率为0小于d点，故D正确。 D.总反应为：2MnO＋5C2O＋16H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O 2MnO C.T1温度下的>T2温度下的 ×100%＝0.1， ＝＝＝K，T1>T2，ΔH<0，则T1温度下的<T2温度下的，C错误； a曲线条件下，10～30 min内v(A)＝＝0.05 mol· L－1·min－1，反应速率之比等于化学计量数之比，则v(B)＝v(A)＝×0.05 mol·L－1·min－1，B错误； 平衡常数K＝＝＝， 平衡常数K＝＝＝，温度不变，平衡常数不变，则＝，V1∶V2＝10∶27，故A错误； $$