专题4 选择题专攻 3.化学反应速率、化学平衡图表、图像题分析-【步步高】2024年高考化学大二轮专题复习与增分策略（新高考，浙江专用）

　3.化学反应速率、化学平衡图表、图像题分析 1．计算化学反应速率的易错点 (1)表示一个化学反应的反应速率，要用物质的量浓度的变化量来表示，一般不用物质的量的变化量，且必须指明是用哪一种反应物或哪一种生成物表示的。 (2)化学反应速率是指平均反应速率，而不是瞬时速率。 (3)不注意容器的容积。 (4)漏写单位或单位写错。 (5)忽略有效数字。 2．正确理解化学反应速率的影响因素 (1)“惰性气体”对反应速率的影响 ①恒容：充入“惰性气体”，总压增大―→参与反应的物质浓度不变(活化分子浓度不变)―→反应速率不变。 ②恒压：充入“惰性气体”，体积增大―→参与反应的物质浓度减小(活化分子浓度减小)―→反应速率减小。 (2)纯液体、固体对化学反应速率的影响 在化学反应中，纯液体和固体的浓度为常数，故不能用纯液体和固体的浓度变化来表示反应速率，但是固态反应物颗粒的大小是影响反应速率的条件之一，如煤粉由于表面积大，燃烧速率就比煤块快得多。 (3)外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向是一致的，但影响程度不一定相同。 ①当增大反应物浓度时，瞬间v正增大，v逆不变，随后v正逐渐减小，v逆逐渐增大直至平衡。 ②增大压强，v正和v逆都增大，气体分子数减小方向的反应速率变化程度大。 ③对于反应前后气体分子数不变的反应，改变压强可以同等程度地改变正、逆反应速率。 ④升高温度，v正和v逆都增大，但吸热反应方向的反应速率增大的程度大。 ⑤使用催化剂，能同等程度地改变正、逆反应速率。 3．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.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 (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。 1．(2022·浙江6月选考，20)恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生氨的分解反应：2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化，如下表所示，下列说法不正确的是(　　) 编号 时间/min cNH3/ 10－3 mol·L－1 表面积/cm2 0 20 40 60 80 ① a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80 ② a 1.20 0.80 0.40 x ③ 2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40 A.实验①，0～20 min，v(N2)＝1.00×10－5 mol·L－1·min－1 B．实验②，60 min时处于平衡状态，x≠0.40 C．相同条件下，增加氨气的浓度，反应速率增大 D．相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大 答案　C 解析　实验①中，0～20 min，v(N2)＝v(NH3)＝×＝1.00×10－5 mol·L－1·min－1，A正确；催化剂表面积大小只影响反应速率，不影响平衡，实验③中氨气的初始浓度与实验①一样，则实验①达平衡时氨气浓度为4.00×10－4 mol·L－1，而恒温恒容条件下，实验②相对于实验①为减小压强，平衡正向移动，因此实验②60 min时处于平衡状态，x<0.40，即x≠0.40，B正确；实验①、实验②中0～20 min、20～40 min氨气浓度变化量相同，速率相同，实验①中氨气初始浓度是实验②中氨气初始浓度的两倍，则相同条件下，增加氨气浓度，反应速率并没有增大，C错误；对比实验①和实验③，氨气浓度相同，实验③中催化剂表面积是实验①中催化剂表面积的2倍，实验③先达到平衡状态，实验③的反应速率大，D正确。 2.(2022·浙江1月选考，19)在恒温恒容条件下，发生反应A(s)＋2B(g)3X(g)，c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是(　　) A．从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率 B．从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率 C．在不同时刻都存在关系：2v(B)＝3v(X) D．维持温度、容积、反应物起始的量不变，向反应体系中加入催化剂，c(B)随时间变化关系如图中曲线乙所示 答案　C 3．(2021·浙江6月选考，20)一定温度下，在N2O5的四氯化碳溶液(100 mL)中发生分解反应：2N2O54NO2＋O2。在不同时刻测量放出的O2体积，换算成N2O5浓度如下表： t/s 0 600 1 200 1 710 2 220 2 820 x c(N2O5)/ (mol·L－1) 1.40 0.96 0.66 0.48 0.35 0.24 0.12 下列说法正确的是(　　) A．600～1 200 s，生成NO2的平均速率为5.0×10－4 mol·L－1·s－1 B．反应2 220 s时，放出的O2体积为11.8 L(标准状况) C．反应达到平衡时，v正(N2O5)＝2v逆(NO2) D．推测上表中的x为3 930 答案　D 解析　600～1 200 s，N2O5的变化量为(0.96－0.66)mol·L－1＝0.3 mol·L－1，在此时间段内NO2的变化量为其2倍，即0.6 mol·L－1，因此，生成NO2的平均速率为＝1.0×10－3mol·L－1·s－1，A说法不正确；由表中数据可知，反应2 220 s时，N2O5的变化量为(1.40－0.35)mol·L－1＝1.05 mol·L－1，其物质的量的变化量为1.05 mol·L－1×0.1 L＝0.105 mol，O2的变化量是其，即0.052 5 mol，因此，放出的O2在标准状况下的体积为0.052 5 mol×22.4 L·mol－1＝1.176 L，B说法不正确；反应达到平衡时，正反应速率等于逆反应速率，用不同物质表示该反应的速率时，其数值之比等于化学计量数之比，2v正(N2O5)＝v逆(NO2)，C说法不正确；分析表中数据可知，该反应经过1 110 s(600～1 710，1 710～2 820)后N2O5的浓度会变为原来的，因此，N2O5的浓度由0.24 mol·L－1变为0.12 mol·L－1时，可以推测上表中的x为2 820＋1 110＝3 930，D说法正确。 4．(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 答案　C 解析　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。 1．(2023·浙江省9＋1高中联盟高三期中)在起始温度均为T ℃、容积均为10 L的密闭容器A(恒温)、B(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)，A、B容器中N2O的转化率随时间的变化关系如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．用CO的浓度变化表示曲线N在0～100 s内的反应速率为1.0×10－4mol·L－1·s－1 B．曲线N表示B容器中N2O的转化率随时间的变化 C．Q点k正大于P点k正 D．T ℃时，＝ 答案　B 解析　0～100 s内N2O的转化率为10%，N2O的反应量为1 mol×10%＝0.1 mol，根据方程式中物质反应转化关系可知CO的反应量为0.1 mol，则用CO的浓度变化表示曲线N在0～100 s内的反应速率为v(CO)＝＝1.0×10－4 mol·L－1·s－1，A正确；该反应从正反应方向开始，正反应放热，随着反应的进行，反应放出热量，导致温度升高，反应速率加快、平衡逆向移动，N2O的转化率降低，所以M表示绝热(B)条件下进行，N表示恒温(A)下进行反应，B错误；Q点与P点一氧化二氮转化率相同，则两个容器内同一种气体的浓度相同，而Q点反应温度高于P点，Q点反应速率高于P点，结合题干信息可知，Q点k正大于P点k正，C正确；由平衡时正、逆反应速率相等可得：k正·c(N2O)·c(CO)＝k逆·c(N2)·c(CO2)，K＝＝，由图可知，T ℃条件下，容器A平衡时一氧化二氮的转化率为25%，则平衡时一氧化二氮、一氧化碳、二氧化碳、氮气的浓度分别为0.075 mol·L－1、0.375 mol·L－1、0.025 mol·L－1、0.025 mol·L－1，反应的平衡常数K＝＝＝，D正确。 2．(2023·浙江省四校高三联考)Bodensteins研究反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH＜0，温度为T时，在两个体积均为1 L的密闭容器中进行实验，测得气体混合物中碘化氢的物质的量分数w(HI)与反应时间t的关系如下表： 容器编号 起始物质 t/min 0 20 40 60 80 100 Ⅰ 0.5 mol I2、0.5 mol H2 w(HI)/ % 0 50 68 76 80 80 Ⅱ x mol HI w(HI)/ % 100 91 84 81 80 80 研究发现上述反应中：v正＝ka·w(H2)·w(I2)，v逆＝kb·w2(HI)，其中ka、kb为常数。下列说法不正确的是(　　) A．温度为T时，该反应＝64 B．容器Ⅰ中在前20 min内的平均反应速率v(HI)＝0.025 mol·L－1·min－1 C．若起始时，向容器Ⅰ中加入物质的量均为0.1 mol的H2、I2、HI，反应逆向进行 D．无论x为何值，两容器中达平衡时w(HI)均相同 答案　C 解析　设容器Ⅰ中反应平衡时H2的变化量为n mol·L－1， 　　　　　　　　　　H2(g)＋　I2(g)2HI(g) 起始量/(mol·L－1)　　　0.5　　　0.5　　　0 变化量/(mol·L－1)　　　n　　　　n　　　2n 平衡量/(mol·L－1)　　0.5－n　　0.5－n　　2n w(HI)＝×100%＝80%，n＝0.4，平衡常数K＝＝64。反应达到平衡状态时正、逆反应速率相等，ka·w(H2)·w(I2)＝kb·w2(HI)，则＝＝K＝64，故A正确；前20 min内，设容器Ⅰ中H2变化量为m mol·L－1，由三段式可得，w(HI)＝×100%＝50%，m＝0.25，容器Ⅰ中前20 min内的平均反应速率v(HI)＝＝0.025 mol·L－1·min－1，故B正确；若起始时，向容器Ⅰ中加入物质的量均为0.1 mol的H2、I2、HI，此时浓度商Q＝＝1＜K＝64，反应正向进行，故C错误；反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)前后气体的物质的量不变，改变压强，平衡不移动，因此无论x为何值，Ⅰ和Ⅱ均等效，两容器达平衡时w(HI)均相同，故D正确。 3．(2023·绍兴市高三二模)为了研究温度对苯催化加氢的影响，以检验新型镍催化剂的性能，该反应ΔH>0。采用相同的微型反应装置，压强为0.78 MPa，氢气与苯的物质的量之比为6.5∶1。反应相同时间后取样分离出氢气后，分析成分得到的结果如下表： 温度/℃ 85 95 100 110～240 280 300 340 质量分数/% 苯 96.05 91.55 80.85 1 23.35 36.90 72.37 环己烷 3.95 8.45 19.15 99 76.65 63.10 27.63 下列说法不正确的是(　　) A．该催化剂反应最佳反应温度范围是110～240 ℃，因为催化剂的选择性和活性都比较高 B．280 ℃以上苯的转化率下降，可能因为温度上升，平衡逆向移动 C．在280～340 ℃范围内，适当延长反应时间可以提高苯的转化率 D．在85～100 ℃范围内，温度上升反应速率加快，因此苯的转化率上升 答案　B 解析　根据表中数据可以看出，温度范围在110～240 ℃时，苯的转化率最高，高于280 ℃以后转化率降低，说明该催化剂反应最佳反应温度范围是110～240 ℃，故A正确；该反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，从表中数据可知，280 ℃以上苯的转化率下降，可能因为温度上升，催化剂活性降低，故B错误；根据110～240 ℃时可知，苯的转化率较高，在280～340 ℃范围内，催化剂活性降低，反应速率慢，适当延长时间，可以提高苯的转化率，故C正确；从表中数据可知，在85～100 ℃范围内，温度上升反应速率加快，因此苯的转化率上升，故D正确。 4．(2023·杭州学军中学高三模拟)以Fe3O4为原料炼铁，在生产过程中主要发生如下反应： 反应Ⅰ：Fe3O4(s)＋CO(g)3FeO(s)＋CO2(g)　ΔH＝＋19.3 kJ·mol－1 反应Ⅱ：Fe3O4(s)＋4CO(g)3Fe(s)＋4CO2(g)　ΔH 为研究温度对还原产物的影响，将一定体积CO气体通入装有Fe3O4粉末的反应器，保持其他条件不变，反应达平衡时，测得CO的体积分数随温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．反应Ⅱ的ΔH＞0，ΔS＞0 B．反应温度越高，Fe3O4主要还原产物中铁元素的价态越低 C．在恒温、恒容的反应器中，当压强保持不变时，反应Ⅰ、Ⅱ均达到平衡状态 D．温度高于1 040 ℃时，反应Ⅰ的化学平衡常数K＞4 答案　D 解析　反应Ⅱ是反应前后气体体积不变的反应，ΔS＝0，反应Ⅰ为吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，CO的体积分数减小，由图可知，570 ℃之前，CO的体积分数随温度升高而增大，说明反应Ⅱ是放热反应，ΔH<0，温度高于570 ℃时，随着温度的升高，CO的体积分数减小，说明以反应Ⅰ为主，即反应温度越高，Fe3O4主要还原产物中铁元素的价态越高，A、B错误；反应Ⅰ、Ⅱ均为反应前后气体体积不变的反应，因此在恒温、恒容的反应器中，无论反应是否达到平衡，体系的压强始终不变，因此不能根据压强保持不变时，来判断反应Ⅰ、Ⅱ是否达到平衡状态，C错误；1 040 ℃时，Fe3O4(s)和CO(g)主要发生反应Ⅰ，此时K＝＝＝4，反应①是吸热反应，随着温度的升高，化学平衡正向移动，K增大，所以温度高于1 040 ℃时，Fe3O4(s)和CO(g)发生的主要反应的K＞4，D正确。 5．(2023·浙江省杭州高级中学高三模拟)室温下，某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等，同时发生以下两个反应：①M＋N===P＋Y；②M＋N===P＋Z，反应①的速率可表示为v1＝k1c2(M)，反应②的速率可表示为v2＝k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图，下列说法不正确的是(　　) A．反应①的速率也可表示为v1＝k1c2(N) B．反应①的活化能比反应②的活化能小 C．反应60 min时，v1∶v2＝3∶5 D．0～60 min时间段内，Y的平均反应速率为1.875×10－3 mol·L－1·min－1 答案　B 解析　根据方程式结合反应①的速率可表示为v1＝k1c2(M)，初始时溶液中M和N浓度相等，可知反应①的速率也可表示为v1＝k1c2(N)，A正确；由图中数据可知，30 min时，M、Z的浓度分别为0.3 mol·L－1和0.125 mol·L－1，则M的变化量为0.5 mol·L－1－0.3 mol·L－1＝0.2 mol·L－1，其中转化为Y的量为0.2 mol·L－1－0.125 mol·L－1＝0.075 mol·L－1，这说明在相同的时间内生成Z较多、生成Y较少，因此，反应①的化学反应速率较小，在同一体系中，活化能较小的化学反应速率较快，故反应①的活化能比反应②的活化能大，B错误；由题中信息可知，反应①和反应②的速率之比为，Y和Z分别为反应①和反应②的产物，且两者与M的化学计量数相同，因此反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比等于，由于k1、k2为速率常数，故该比值保持不变，根据B中分析可知在相同的时间内体系中Y和Z的浓度之比等于＝＝，因此反应60 min时，v1∶v2＝3∶5，C正确；由图中数据可知，60 min时，M的浓度为0.2 mol·L－1，则M的变化量为0.5 mol·L－1－0.2 mol·L－1＝0.3 mol·L－1，因此0～60 min时间段内，Y的平均反应速率为×＝1.875×10－3 mol·L－1·min－1，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$