第03讲 化学反应速率与平衡图像分析（重难点训练）化学苏教版2019选择性必修1

第03讲 化学反应速率与平衡图像分析 建议时间：40分钟 突破一 物质的量(或浓度)—时间图像 1．已知：  。实验测得速率方程为(为速率常数，只与温度、催化剂有关，与浓度无关)。向2L恒容密闭容器中充入0.8molNO(g)和1.2molO3(g)发生上述反应，测得NO的物质的量n(NO)与温度和时间的关系如图所示。下列说法正确的是 A．T2温度下达到平衡时O2的浓度为 B．a点的NO2在体系中的体积分数为10% C．温度由T2到T1，不变 D．正、逆反应活化能的大小关系为 【答案】B 【详解】A．根据图示可知，在T2温度下，反应达到平衡状态时，n(NO)=0.8mol-0.2mol=0.6mol，结合转化量之比等于化学计量数之比，可知n(O2)=n(NO)=0.6mol，即O2平衡时的物质的量为0.6mol，则c(O2)==0.3mol/L，A错误； B．根据图示可知，在a点时，n(NO)=0.8mol-0.6mol=0.2mol，结合转化量之比等于化学计量数之比，可知n(O2)=n(O3)=n(NO2)=n(NO)=0.2mol，因此a点时，n(O2)=n(NO2)=0.2mol，n(O3)=1.2mol-0.2mol=1mol，此时体系中混合气体的总的物质的量n(总)=0.2mol+0.2mol+0.6mol+1mol=2mol，结合在恒温恒容条件下，气体体积之比等于物质的量之比，因此a点NO2在体系中的体积分数=×100%=×100%=10%，B正确； C．当反应达到平衡状态时，正=逆，即k正c(NO)•c(O3)=k逆c(NO2)•c(O2)，则==K，根据图示可知，T1＞T2，升高温度，NO的物质的量的增大，即反应逆向移动，因此该反应正向一个放热反应；当温度由T2到T1，即降低温度，此时平衡正向移动，K值增大，因此增大，C错误； D．根据C选项的分析可知，该反应正向是一个放热反应，即ΔH=Ea(正)-Ea(逆)＜0，因此Ea(正)＜Ea(逆)，D错误； 故答案为：B。 2．已知A和B反应的化学方程式为。回答下列问题： (1)下图是反应在不同温度下A的转化率随时间变化的曲线。 ①该反应的 （填“>”“<”或“=”）0。该反应在 （填“高温”“低温”或“任意条件”）下可以自发进行。 ②在温度下，向体积为1L的密闭容器中，充入1mol和2mol，测得和的浓度随时间变化如图所示。则0~10min该反应的化学反应速率为 mol·L-1·min-1。 ③若容器容积不变，下列措施可增加A转化率的是 （填字母）。 a．升高温度        b．将从体系中分离 c．使用合适的催化剂        d．充入He，使体系总压强增大 (2)在容积为1L的恒容密闭容器中，分别研究在230℃、250℃和270℃条件下的上述反应。三种温度下B与A的物质的量之比与A平衡转化率的关系如图所示。曲线z对应的温度是 ℃；该温度下，若反应物A的物质的量为1mol，则该反应的化学平衡常数为 （用分数表示）。曲线上a、b、c点对应的化学平衡常数分别为、、，则、、的大小关系为 。 【答案】(1) < 低温 0.15 b (2) 270 【详解】（1）①由图1可知，T2先达到平衡，则T2＞T1，升高温度，A的转化率降低，即平衡逆向移动，而温度升高，平衡向吸热的方向移动，因此该反应为放热反应，△H＜0；该反应△S＜0，要使反应自发，∆G=△H-T△S＜0，因此要在低温下进行； ②A为反应物，图中减少的曲线为A，0-10min内v(A)===0.075mol/(L∙min)，v(B)=2v(A)=0.15mol/(L∙min)； ③a．升高温度，平衡逆向移动，A的转化率减小，a不符合题意； b．将C(g)从体系中分离，减小了生成物的浓度，平衡正向移动，A的转化率增大，b符合题意； c．使用合适的催化剂，反应速率加快，但平衡不移动，A的转化率不变，c不符合题意； d．充入He，使体系总压强增大，但各物质的浓度不变，平衡不移动，A的转化率不变，d不符合题意； 故选b； （2）该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，A的转化率降低，因此x曲线为230°C，y曲线为250°C，z曲线为270°C；在270°C时，a点=2.5，A的转化率为50%，列出三段式： 平衡常数K===；a、b两点在同一曲线上，温度相同为270℃，平衡常数相同，c点温度为230℃，温度越高，平衡常数越小，因此有K1=K2＜K3。 突破二 速率—时间图像 3．某密闭容器中发生如下反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，图1表示不同温度下N2的转化率随时间变化的关系，图2表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系，t2、t3、t5时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法正确的是 A．该反应为吸热反应 B．t1以后NH3的百分含量最低的时间是t6 C．t2、t3、t5时刻改变的条件依次是加入催化剂、减小压强、降低温度 D．T1℃时，3v正(H2)=v逆(N2)，反应达到化学平衡 【答案】B 【详解】A．升高温度，反应速率加快，达到平衡所需时间缩短。根据图像1可知在温度为T1时比温度为T2时先达到平衡，说明反应温度：T1>T2，升高温度，N2的转化率降低，说明升高温度，化学平衡逆向移动，根据平衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，逆反应为吸热反应，故该反应的正反应为放热反应，A错误； B．根据图2可知：反应从正反应方向开始，在t1时达到平衡状态；在t2时刻改变外界条件，使v(正)、v(逆)都增大，但v(正)=v(逆)，因此化学平衡不移动；在t3时刻改变外界条件，使v(正)、v(逆)都减小，由于v(逆)>v(正)，平衡逆向移动，至t4时刻反应达到平衡状态导致NH3%降低；在t5时刻改变外界条件，使v(正)、v(逆)都增大，由于v(逆)>v(正)，平衡逆向移动，至t6时刻反应达到平衡状态，导致NH3%进一步降低，故t1以后NH3%的百分含量最低的时间是t6，B正确； C．根据选项A分析可知该反应的正反应是放热反应，在t5时刻改变外界条件，使v(正)、v(逆)都增大，且v(逆)>v(正)，则改变的条件是升高反应温度，而不是降低温度，C错误； D．T1℃时， v正(H2)= 3v逆(N2)，反应达到化学平衡，D错误； 故选B。 4．分析浓度变化对正、逆反应速率的影响，已知反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)，当反应达到平衡后，有关物质的浓度发生改变，其反应速率的变化曲线分别如下图所示： (1) t1时刻，增大反应物浓度，使v增大，而v不变，则v>v，平衡向 方向移动。 (2) t1时刻，减小生成物浓度，使v减小，而v不变，则v>v，平衡向 方向移动。 (3) t1时刻，增大生成物浓度，使v增大，而v不变，则v>v，平衡向 方向移动。 (4) t1时刻，减小反应物浓度，使v减小，而v不变，则v>v，平衡向 方向移动。 【答案】(1)正反应 (2)正反应 (3)逆反应 (4)逆反应 【详解】（1）t1时刻，，则平衡向正反应方向移动； （2）1时刻，，则平衡向正反应方向移动； （3）t1时刻，，则平衡向逆反应方向移动； （4）1时刻，，则平衡向逆反应方向移动； 突破三 转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像 5．T℃时在2L容积不变的密闭容器中使X（g）与Y（g）发生反应生成Z（g）。反应过程中X、Y、Z的物质的量变化如图1所示；若保持其他条件不变，温度分别为和时，的体积百分含量与时间的关系如图2所示。则下列结论不正确的是 A．容器中发生的反应可表示为 B．反应进行前内，用表示的反应速率 C．保持其他条件不变，升高温度，化学平衡向正反应方向移动 D．若改变反应条件，使反应进程如图3所示，则改变的条件是使用催化剂 【答案】B 【详解】A．由图1可知，X、Y的物质的量减小，为反应物，△n(X)=2.0mol-1.4mol=0.6mol，△n(Y)=1.6mol-1.4mol=0.2mol，Z的物质的量增大，为生成物，△n(Z)=0.8mol-0.4mol=0.4mol，故X、Y、Z的化学计量数之比为0.6mol：0.2mol：0.4mol=3：1：2，反应最后各物质的物质的量不变，为可逆反应，故该反应为，故A正确； B．由图1可知，3min时反应达平衡，X的物质的量变化量为2.0mol-1.4mol=0.6mol，故v(X)==0.1mol•（L•min）-1，故B错误; C．由图2可知，温度T2到达平衡需要的时间较短，故T2＞T1，温度越高Y的含量降低，升高温度平衡向正反应方向移动，说明正反应是吸热反应，故C正确； D．图3与图1相比，平衡时各组分的物质的量不变，到达平衡时间缩短，说明改变条件，增大反应速率，平衡不移动，该反应正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应移动，不可能是增大压强，故改变条件是使用催化剂，故D正确； 故选：B。 6．亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂，可通过以下反应制得：2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)。按投料比[n(NO)：n(Cl2)]=2：1把NO和Cl2加入到恒压的密闭容器中发生反应，平衡时NO的转化率与温度T、压强p(总压)的关系如图所示： (1)该反应的△H (填“>”“<”或“=”)0。 (2)M点和N点时的KM KN，ClNO的百分含量ωM% ωN%。 (3)在压强为p条件下，M点时容器内NO的体积分数为 。 (4)若反应一直保持在p=bPa压强条件下进行，则M点的分压平衡常数Kp= (用含b的表达式表示)。 (5)实验测得，v正=k正c2(NO)·c(Cl2)，v逆=k逆c2(ClNO)(k正、k逆为速率常数，只与温度有关)。 ①达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数 (填“>”“<”或“=”)k逆增大的倍数。 ②若在2L的密闭刚性容器中充入1molCl2和1molNO，在一定温度下达到平衡时，NO的转化率为40%，则k正：k逆= (保留一位小数)。 【答案】(1)< (2) < = (3)40% (4)Pa-1 (5) < 1.1 【详解】（1）根据图象，升高温度，NO的转化率减小，说明平衡逆向移动，说明该反应正反应为放热反应，△H＜0； （2）正反应为放热反应，温度越高，K值越小，故KM< KN；由图可知，平衡时NO的转化率相等，百分含量相同，故ClNO的百分含量ωM%=ωN%； （3）根据图象，在压强为P条件下，M点时容器内NO的转化率为50%，设NO的物质的量为2mol，则Cl2的物质的量为1mol，列三段式如下：，因此NO的体积分数为=40%； （4） 由以上三段式可知，平衡常数Kp==Pa-1； （5）①平衡时正逆反应速率相等，温度升高，正逆反应速率增大，即k正、k逆均增大，因为反应放热，平衡逆向移动，所以k逆比k正增大多； ②已知起始量1molCl2和1mol NO，NO的转化率为40%，则c(NO)= =0.5mol/L，c(Cl2)= =0.5mol/L，△c(NO)=0.5mol/L×40%=0.2mol/L，列三段式如下：，平衡常数K==1.1(mol/L)-1，平衡时v正=v逆，则k正•c2(NO)•c(Cl2)=k逆•c2(ClNO)，则=K=1.1(mol/L)-1。 突破四 恒温线或恒压线图像 7．现模拟HCl催化氧化制，发生反应：  。在密闭容器中，充入一定量HCl和发生反应，HCl平衡转化率与X和L的变化关系如图1所示，其中L(、、)、X可分别代表压强或温度。恒温恒容时，HCl平衡转化率与进料比的变化关系如图2所示。下列说法错误的是 A．L代表温度，且 B．点a、b、c的正反应速率大小关系： C．若图2中HCl的初始浓度为，则M点的平衡常数K为 D．在实际生产中，若进料比太小，会增加和的分离成本 【答案】B 【详解】A．根据分析可知，L代表温度，升高温度，平衡逆向移动，HCl平衡转化率减小，所以，A正确； B．点a、b、c位于同一曲线上，表示温度相同，压强越大，体系内气体浓度越大，反应速率越大，则速率：，B错误； C．若HCl的初始浓度为，图中M点，，O2的初始浓度为，HCl转化率为76％，列三段式： 平衡常数：，C正确； D．在实际生产中，若进料比太小，氧气过量，不利于和的分离，D正确； 答案选B。 8．合成气(CO、H2)可由煤、天然气和生物质等非石油路线获得，由合成气制取甲醇是科研工作者的研究热点。回答下列问题： (1)已知：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  ΔH1=-49kJ•mol-1 CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ•mol-1 则CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)  ΔH3= ，该反应 (填高温或低温)自发。 (2)在一恒温恒容的密闭容器中发生反应 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，下列说法不能说明该反应达到化学平衡状态的是___________(填字母)。 A．体系的压强保持不变 B．混合气体的密度保持不变 C．2v(H2)正=v(CH3OH)逆 D．CH3OH的浓度保持不变 (3)在一定条件下，在容积恒定为VL的密闭容器中充入1molCO与2molH2在催化剂作用下合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。CO转化率与温度、压强的关系如图所示： ①由图可知p1 (填“>”“<”或“=”)p2。 ②图中b、c、d三点的化学平衡常数为Kb、Kc、Kd，从大到小的顺序为 。 ③下列措施中能够同时满足增大正反应速率和提高CO转化率的是 (填字母)。 A．使用高效催化剂    B．降低反应温度 C．再充入2molCO与4molH2   D．不断将甲醇从体系混合物中分离出来 【答案】(1) -90kJ•mol-1 低温 (2)BC (3) < Kb=Kd>Kc C 【详解】（1）已知：①CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49kJ·mol-1；②CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)△H2=+41kJ·mol-1；根据盖斯定律：①-②可得CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H3=-90kJ•mol-1；该反应熵减、放热，根据反应自发进行，可知该反应在低温下自发进行； （2）A．该反应是一个气体总量可变的可逆反应，当混合气体的总量不再发生变化，体系的压强也就不再发生变化，反应达到平衡状态，故A不符合题意； B．恒容的密闭容器中，反应前后混合和气体的总质量保持不变，所以混合气体的密度始终保持不变，不能判定反应是否达到平衡状态，故B符合题意； C．2v(H2)正=v(CH3OH)逆，虽然体现了正逆反应的速率方向，但不满足速率之比和物质的系数成正比的规律，反应没有达到平衡状态，故C符合题意； D．CH3OH的浓度保持不变，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故D不符合题意； 故选BC； （3）根据图象变可推知，当压强不变时，升高温度，一氧化碳的转化率减小，平衡向左移动，该反应正反应为放热反应；当温度不变时，压强由p1→p2，一氧化碳的转化率增大，平衡向正反应方向移动，该反应为气体体积减小的可逆反应，所以应该是增大压强，所以p1<p2； ①根据以上分析可知，p1<p2； ②平衡常数只受温度的影响，200℃时，Kb=Kd；该反应为放热反应，c点温度高于200℃，升高温度，平衡左移，Kc减小，所有Kb=Kd>Kc； ③A．使用高效催化剂，可以加快反应速率，但是平衡不移动，一氧化碳的转化率不变，故A不选； B．降低反应温度，反应速率减慢，故B不选； C．在体积不变的情况下，再充入2molCO与4molH2，与原平衡相比，等效于加压过程，平衡正向移动，反应速率加快，一氧化碳的转化率增大，故C可选； D．不断将甲醇从体系混合物中分离出来，相当于减小生成物浓度，反应速率减慢，故D不选； 故选C。 突破五 几种特殊图像 9．常温下，某同学用相同质量和形状的锌粉先后与盐酸及相同体积未知浓度的盐酸反应，两个反应过程中放出气体的体积随反应时间的变化如图所示。假设氢气的密度为。下列说法正确的是 A．x一定小于1 B．剩余锌粉的质量： C．M点时， D．R点时，溶液中所含的微粒为 【答案】A 【详解】A．根据图示可知，在锌粉反应完之前，1 mol/L盐酸与锌粉反应的速率大于x mol/L盐酸与锌粉反应的速率，其他条件不变，酸浓度越大，反应速率越快，可知 x<1，A 正确； B．等体积的不同浓度的盐酸与相同质量和形状的锌粉反应，反应产生的H2量相同，说明酸过量，金属不足量，由于反应相同时间产生H2的体积：M>R，则说明 M 点反应的金属多，R点反应的金属少，由于开始时锌粉质量相等，因此剩余锌粉的质量：R>M，B错误； C．M 点时反应时间是t min，H2的体积是b mL，H2的密度是，则反应产生H2的速率，C错误； D．HCl是强酸，在溶液中完全电离产生H+、Cl-，且R点金属锌过量，溶液中所含的微粒为、OH-，D错误。 10．“碳达峰、碳中和”是我国社会发展重大战略之一，催化加氢可获得和。一定条件下将1mol 和3.3mol 充入容积为1L的密闭容器中反应，测得相同时间内转化率随温度变化的关系如图所示。下列关于该反应的说法正确的是 A．该反应可表示为    △H>0 B．研发高效催化剂，可提高化学反应的速率，使平衡正向移动 C．若该反应已达到平衡状态，使用分子筛膜[可选择性分离出(g)]能促进平衡正向移动，增大的转化率 D．若A点时同时再加入0.1mol 和0.1mol (g)，平衡逆向移动 【答案】C 【分析】反应相同时间内转化率随温度升高先增大，说明升温对反应速率增大的影响程度大于浓度降低对反应速率减小的影响程度，最高点是平衡点，继续升温，平衡逆向移动，转化率降低，说明逆反应是吸热反应，据此解答。 【详解】A．由分析可知，该反应正向是放热反应，可表示为 △H＜0，A错误； B．催化剂可以提高反应速率，但不影响平衡的移动，B错误； C．使用分子膜选择性分离出(g)，生成物浓度降低，平衡正向移动，的转化率增大，C正确； D．A点时，列三段式：，平衡常数，再加入0.1mol 和0.1mol (g)，，平衡正向移动，D错误； 故选C。 建议时间：50分钟 11．利用臭氧可除去室内的HCHO(甲醛)。一定条件下，将2molHCHO(g)和2.5mol(g)充入一密闭容器中发生反应。实验测得HCHO的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示，已知为用平衡分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数。下列说法错误的是 A．该反应的△H<0 B． C．M点的压强平衡常数 D．及时移出(g)可增大HCHO的平衡转化率 【答案】C 【详解】A．升高温度，HCHO的平衡转化率降低，说明升温平衡逆向移动，则该反应的△H<0，A正确； B．水是液体，该反应气体分子数减小，温度不变时，增大压强平衡正向移动，HCHO的平衡转化率增大，则p1>p2>p3，B正确； C．M点列出三段式：，平衡时气体总物质的量是，M点的压强平衡常数Kp=≈，C错误； D．及时移出O2(g)，减小生成物浓度，平衡正向移动，HCHO的平衡转化率增大，D正确； 故选C。 12．将2mol和3mol的混合气体置于密闭容器中可发生如下反应。 反应Ⅰ     反应Ⅱ     在不同温度、压强下，该反应体系中乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性随温度变化如图所示。 已知：的选择性。下列说法不正确的是 A． B．降低温度有利于提高平衡体系中乙烯的物质的量 C．的选择性下降的原因可能是温度升高反应Ⅱ平衡正向移动的程度大于反应Ⅰ的 D．210℃、条件下，平衡时体系中生成CO的物质的量为1.6mol 【答案】B 【详解】A．恒容、恒温条件下，增大压强时，化学平衡会向气体体积减小的方向移动，反应Ⅰ和反应Ⅱ均为气体体积增加的反应，因此增大压强平衡逆向移动，乙烷转化率减小，即p1 < p2，A正确； B．已知反应Ⅰ为吸热反应，降低温度平衡逆向移动，乙烯物质的量减小，B错误； C．反应Ⅱ、反应Ⅰ均为吸热反应，升温两个平衡均正移，但的选择性下降，可能是温度升高反应Ⅱ平衡正向移动的程度大于反应Ⅰ，导致C2H4的选择性下降，C正确； D．初始状态为2 mol C2H6和3 mol CO2，根据反应式，设平衡时乙烯的物质的量为x mol、氢气的物质的量为3ymol，则平衡时一氧化碳的物质的量为(x+4y) mol、水蒸气的物质的量为x mol，乙烷的转化率为50%，物质的量为(2-x-y) mol=1mol，则C2H4的选择性=，解得x=0.8 mol、y=0.2 mol，则平衡时体系中生成CO的物质的量为x+4y=1.6 mol，D正确； 故答案选B。 13．在体积为V L的恒容密闭容器中盛有一定量H2，通入Br2(g)发生反应：H2(g)＋Br2(g)⇌2HBr(g)　ΔH<0。当温度分别为T1、T2，平衡时H2的体积分数与Br2(g)的物质的量的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．由图可知：T2<T1 B．a、b两点的反应速率：a>b C．为了提高Br2(g)的转化率，可采取增加Br2(g)通入量的方法 D．a点比b点体系的颜色深 【答案】A 【详解】A．根据反应：H2(g)＋Br2(g)⇌2HBr(g)　ΔH<0，升温，平衡向逆反应方向移动，H2的体积分数增大，根据图示变化，可知T1>T2，A正确； B．a和b都是在T1条件下，b点Br2的浓度比a点Br2的浓度大，反应速率也大，B错误； C．增加Br2(g)的通入量，Br2(g)的转化率减小，C错误； D．b点对a点来说，是向a点体系中加入Br2使平衡向正反应方向移动，尽管Br2的量在新基础上会减小，但是Br2的浓度比原来大，颜色变深，即b点比a点体系的颜色深，D错误； 故选A。 14．在恒温恒容密闭容器中，等质量的镁片、铝片、锌片分别与足量等浓度、等体积的稀盐酸反应，测得体系压强p(kPa)随时间t(s)变化的曲线如图所示。下列说法不正确的是 A．50s后镁片与稀盐酸的反应已经结束 B．曲线a中片状金属用粉末状替代，拐点将提前 C．曲线c代表铝片与稀盐酸反应 D．0～50s内，生成氢气的平均速率大小：b>c>a 【答案】D 【详解】A．曲线b压强先达到稳定，对应镁与盐酸的反应，50s后压强不再变化，说明镁片与稀盐酸的反应已经结束，A正确； B．曲线a反应速率最慢，对应锌与盐酸的反应，若将片状锌用粉末状替代，接触面积增大，反应速率加快，拐点（反应结束点）将提前，B正确； C．等质量的Mg、Al、Zn与足量盐酸反应，Al产生氢气最多，压强最大，所以曲线c代表铝片与稀盐酸反应，C正确； D． 因为0 - 50s内， Mg（曲线b）反应速率最快，Al（曲线c）前期反应慢，速率小于  Zn，实际速率应为b>a>c，D错误； 故答案选D。 15．向恒容密闭容器中通入和，发生反应：  。不同温度(、)下，测得随时间的变化曲线如图所示。 下列说法不正确的是 A．达到平衡的时间：，可推断温度： B．该反应为吸热反应且平衡时，可推断温度： C．时，向容器中充入氮气，则平衡时 D．时，的平衡转化率 【答案】C 【详解】A．由题图可知，温度下先达到平衡，即，温度下的速率快，所以>，故A正确； B．该反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，物质的量增大，由图可知，，可推断温度：，故B正确； C．时，向容器中充入氮气，各物质浓度不变，平衡不移动，则氢气物质的量与原平衡相等为1.8mol，故C错误； D．时，的平衡转化率，由化学方程式得，所以，故D正确； 故选C。 16．一种以、为原料制取COS的过程中主要反应如下： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   将等物质的量的和充入反应器中，压强一定，平衡时和的转化率、和选择性与温度的关系如下图所示。 或选择性。下列说法正确的是 A．X代表的物质是COS B．温度越高，平衡时所得的物质的量越少 C．400℃之前，容器内只发生反应Ⅰ D．600℃时，其他条件一定，适当增大起始反应的压强，既能加快反应速率也能提高COS的平衡选择性 【答案】D 【详解】A．反应Ⅰ生成和，反应Ⅲ也生成，则的选择性应高于，由图可知，X的选择性高于Y，所以X代表，Y代表，A错误； B．反应Ⅰ、Ⅲ均生成，且均为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，的物质的量应增多，B错误； C．之前，、有转化率，、有选择性，同时反应Ⅱ中分解也会发生（只是程度小），不可能只发生反应Ⅰ，C错误； D．增大压强，反应速率加快；反应Ⅰ是气体分子数不变的反应，反应Ⅱ逆向移动（减少分解 ），反应Ⅲ气体分子数不变，整体有利于生成，能提高其平衡选择性，D正确； 故答案选D。 17．CH4用水蒸气重整制氢包含的反应为： Ⅰ．水蒸气重整：   Ⅱ．水煤气变换：   总反应可表示为：   (1)总反应的 ，该反应为 （填“吸热”或“放热”）反应。 水碳比定义为原料气中H2O和CH4的物质的量之比，此处用X表示： 反应Ⅰ——水蒸气重整： (2)在恒容密闭容器中，加入1mol CH4和一定量的H2O(g)，若仅发生反应Ⅰ，CH4的平衡转化率按不同投料比X随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是________（不定项）。 A．点a、b、c对应的平衡常数：Ka=Kb>Kc B．X1>X2>X3 C．反应温度为T1，当容器内比值不变时，可判断反应达到平衡状态 D．反应速率： 反应Ⅱ——水煤气变换： 水煤气变换是重要化工过程，主要用于合成氨，制氢以及合成气加工等工业领域中。曾有科学家做过如下实验，在721℃下，分别使H2和CO还原CoO(s)，得到如下数据： 化学方程式 平衡后气体的物质的量分数 H2：0.025 CO：0.0192 (3)根据上述实验结果判断：①CO、H2还原CoO(s)为Co(s)能力的强弱 。 A． CO>H2    B． CO<H2    C． CO=H2    D． 无法判断 ②反应Ⅱ水煤气变换的化学平衡常数K= （写出过程，保留3位有效数字）。 我国学者研发了一种用于低温水煤气变换反应的高效稳定催化剂——原子层金簇负载α-MoC催化剂，下图表示该催化剂与金催化剂的反应历程：（吸附在催化剂表面上的物种用★标注） (4)使用金催化剂决速步发生的化学方程式： 。 (5)使用金催化剂（A）和原子层金簇负载α-MoC催化剂（B），哪种更有利于该反应进行？ （填“A”或“B”），原因是 。 (6)100kPa时，将X=3的混合气体投入恒压反应器中，平衡时，各组分的物质的最分数与温度的关系如下图所示 ①上图中表示CO2曲线是 （选填曲线“A”或“B”），理由是 。 ②在600℃，将X=3的混合气投入恒容反应器中，CH4的平衡物质的量分数 0.04（填“>”“<”或“=”）。 ③反应在600℃、t小时后达到平衡，t小时内计算v(H2O)= kPa·h-1。（用含t的代数式表示，气体分压=总压强×气体物质的最分数） ④某研究小组发现，随着反应进行，实验测得CO的释放速率与模拟数据吻合，但是H2的释放速率高于模拟值，如图所示，你认为可能的原因是 。 【答案】(1) +164.9 吸热 (2)CD (3) A 1.31 (4)或 (5) B 使用金催化剂（A），反应需要最大活化能为2.02eV，而使用原子层金簇负载α-MoC催化剂（B）反应最大活化能为1.66eV，更有利于反应进行 (6) A 反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，温度升高，反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ逆向移动。600℃前随温度升高，CO浓度增大使反应Ⅱ正向进行的程度大于温度升高使其逆向进行的程度（或“600℃后，CO浓度增大使反应Ⅱ正向进行的程度小于温度升高使其逆向进行的程度”），所以CO2的物质的量分数先增大后减小，故曲线A符合 > 随反应进行，发生甲烷裂解等副反应（或其他合理答案） 【详解】（1）根据盖斯定律，总反应=反应Ⅰ+Ⅱ，总反应的=；该反应为吸热反应； （2）A．反应Ⅰ为吸热反应，升高温度，平衡常数增大，点a、b、c对应的平衡常数：Ka=Kb>Kc，A正确； B．在恒容密闭容器中，加入1mol CH4和一定量的H2O(g)，越大，H2O(g)越多，CH4的平衡转化率越大，可知X1>X2>X3，B正确； C．容器内比值等于其化学计量系数之比，一直不变，不能判断反应达到平衡状态，C错误； D．越大，H2O(g)越多，反应物浓度越大，反应速率越快，，D错误； 故选CD； （3）①根据平衡后CO气体的物质的量分数更小，说明CO气体转化更多，还原CoO(s)为Co(s)能力更强，故选A； ②反应a：的平衡常数，反应b：的平衡常数，反应Ⅱ=反应b-反应a，反应Ⅱ水煤气变换的化学平衡常数K=； （4）决速步骤活化能最大，由图可知，使用金催化剂决速步发生的化学方程式：或； （5）使用金催化剂（A），反应需要最大活化能为2.02eV，而使用原子层金簇负载α-MoC催化剂（B）反应最大活化能为1.66eV，更有利于反应进行，故原子层金簇负载α-MoC催化剂（B）更有利于该反应进行； （6）①反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，温度升高，反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ逆向移动。600℃前随温度升高，CO浓度增大使反应Ⅱ正向进行的程度大于温度升高使其逆向进行的程度（或“600℃后，CO浓度增大使反应Ⅱ正向进行的程度小于温度升高使其逆向进行的程度”），所以CO2的物质的量分数先增大后减小，故曲线A表示CO2曲线； ②随着温度升高，甲烷浓度减小，100kPa时，将X=3的混合气体投入恒压反应器中，CH4的平衡物质的量分数为0.04，若将X=3的混合气投入恒容反应器中，为气体分子数增多的反应，容器内压强增大，CH4的平衡转化率下降，CH4的平衡物质的量分数>0.04； ③反应反应在600℃，H2O的平衡物质的量分数为0.32，平衡时，起始=3，起始，t小时后达到平衡，t小时内计算； ④随着反应进行，实验测得CO的释放速率与模拟数据吻合，但是H2的释放速率高于模拟值，可能的原因是随反应进行，发生甲烷裂解生成氢气等副反应。 18．2024年中国甲醇产业大会在江西举行。甲醇是全球公认最有效的能够垂直替代柴油的能源，极有可能成为破解能源安全和双碳难题的“超级燃料”。请回答下列问题： Ⅰ．工业上用天然气为原料，分为两个阶段制备甲醇： ①制备合成气： ②合成甲醇： (1)制备合成气：工业生产中为解决合成气中过量而CO不足的问题，原料气中需添加，发生反应③：，二氧化碳加氢合成甲醇和水蒸气的热化学方程式为 。 (2)结合图像回答下列问题。 ①制备合成气反应中，平衡混合物中CO的体积分数与压强、温度(T)的关系如图1所示，判断和的大小关系： (填“>”“<”或“=”)。 ②在体积不变的密闭容器中投入和，不同条件下发生合成甲醇的反应。测得平衡时的转化率随温度、压强的变化如图2所示。X代表 (填“温度”或“压强”)。若M点对应的容器体积为5L，则N点的平衡常数为 。 ③图3中正确表示合成甲醇反应的平衡常数的负对数与X的关系的曲线是 (填“AB”或“AC”)。 Ⅱ．工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式：，科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下： (3)根据图4分析，工业上制取甲酸甲酯时，选择的合适条件为 。 Ⅲ．如图某种熔融碳酸盐燃料电池以为电解质、以(为燃料时，该电池工作原理如图5所示。 (4)该电池工作时负极电极反应式为 ，正极应通入的气体为 。 【答案】(1) (2) > 温度 100 AC (3)， (4) 和 【详解】（1）由盖斯定律可知，②+③得到二氧化碳加氢合成甲醇的热化学方程式为； （2）①根据热化学方程式可知，升高温度，平衡正向移动，CO的体积分数增大，再对应图像，压强一定时，则； ②合成甲醇反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，平衡时的转化率随压强增大而增大，说明Y代表压强，且，则X代表温度；M点对应容器体积为5L，M、N对应的温度相同，说明，M点氢气转化率为50%，列三段式： ； ③该反应是放热反应，随着温度升高，K值减小，pK=，则pK随着K值的减小而增大，所以图3中曲线AC能正确表示该反应平衡常数的负对数pK与X的关系； （3）从图4中可以看出，增大压强，甲醇的转化率增大，但压强达到时，甲醇的转化率变化很小，此点为压强的合适点；升高温度，甲醇的转化率增大，但温度达到80℃时，甲醇的转化率变化很小，此点为温度的合适点，从而确定选择的合适条件为，80℃； （4）从电子流向看，a电极为负极，此电极加入，从箭头的指向看，失电子，生成和，消耗熔融液中的，得出电极反应式为，正极的电极反应为，所以正极需要通入和。 19．异丁烯是一种重要的化工原料，将异丁烷脱氢制备异丁烯，可提高异丁烷的附加值，具有良好的经济与社会效益。回答下列问题。 (1)利用下列键能数据，计算异丁烷直接脱氢生成异丁烯反应的；的 。 化学键 键能/ 347.7 615 413.4 436 462.8 497.3 一个异丁烯分子中的键的个数为 。 (2)在压强100kPa下，异丁烷的平衡转化率随温度的变化结果如下图所示。 ①该反应的平衡常数，随温度升高而 （填“增大”“减小”或“不变”）。 ②在该反应条件下，下列指标不变可以标志该反应达到平衡状态的有 。 A．气体密度    B．平均分子量 C．气体分压    D．异丁烯与氢气的质量比 ③计算820K时的平衡常数 （结果保留一位小数）。 (3)在温度853K、压强100kPa下，初始反应气体组成(异丁烷)或(异丁烷)与平衡时异丁烷摩尔分数x的关系如下图所示。 其中(异丁烷)为曲线 ，判断依据是 。 【答案】(1) 2 (2) 增大 ABC 33.3 (3) M 加入或Ar，体系总物质的量增加，异丁烷摩尔分数x减小。加入，平衡逆向移动，异丁烷转化率减小，平衡时x增加，但总结果是随着（异丁烷）增加，x减小；加入Ar，对于分子数增加的反应，平衡正向移动，异丁烷转化率增加，平衡时x减小。因此，相同条件下加入Ar，平衡时x相对较低 【详解】（1）由反应可知，该反应的反应热等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和，即；根据异丁烯分子的结构可知，2个甲基的C原子属于杂化，碳碳双键上与2个甲基相连接的C原子属于杂化，则双键C与甲基之间连接的键属于键，最后得到属于键的个数为：2。 （2）①该反应的，温度升高，异丁烷的平衡转化率增大，平衡向右移动，则平衡常数增大； ②在压强100kPa的反应条件下，下列指标不变可以标志该反应达到平衡状态的是： A．气体密度：压强不变，说明体积在变，气体总质量不变，由可知当气体密度不变时，气体体积不再发生改变，反应达到了平衡状态，A正确； B．平均分子量：气体总质量不变，气体的总物质的量在变，当不变时，说明气体的物质的量不再发生改变，反应达到了平衡状态，B正确； C．气体分压：气体的总物质的量在变，气体分压不再改变，说明气体和物质的量和气体的总物质的量不再发生改变，反应达到了平衡状态，C正确； D．异丁烯与氢气的质量比：根据反应方程式可知，生成物中异丁烯与氢气的质量比始终不变，无法证明反应达到了平衡状态，D错误； 故答案为：ABC； ③在820K时，异丁烷的平衡转化率为50%，设起始时异丁烷的物质的量为1mol，列三段式：，平衡时的总物质的量为，此时的平衡常数。 （3）加入其他气体（或Ar），体系总物质的量增加，异丁烷摩尔分数x减小。当加入时，平衡逆向移动，异丁烷转化率减小，平衡时x增加，但总结果是随着（异丁烷）增加，x减小；当加入稀有气体Ar时，对于分子数增加的反应，平衡正向移动，异丁烷转化率增加，平衡时x减小；因此，相同条件下加入稀有气体Ar，平衡时x相对较低，则（异丁烷）为曲线M。 20．氢气既是清洁能源，也是重要化工原料。 (1)化学上，常用热值衡量燃料品质。热值定义为单位质量的燃料完全燃烧时放出的热量(kJ)，已知1molCO完全燃烧时放出的热量为283kJ。CO的热值为 (结果保留整数)。 (2)一定温度下，向恒容密闭容器中充入体积比为1:1的CO和的混合气体合成。下列情况表明该反应一定达到平衡状态的是 (填标号)。 A．气体的密度不随时间变化 B．气体的压强不随时间变化 C．气体的摩尔质量不随时间变化 D．体系中CO体积分数不随时间变化 Ⅱ．工业合成氨的原理是。 某温度下，向2L恒容密闭容器中充入和合成氨，测得反应物和产物的物质的量(n)与时间(t)的关系如图所示。 (3)0~20min内的平均反应速率为 (4)a、b点体系总压强的最简整数比为 。 Ⅲ．工业上，常用氢气脱氮。反应原理为，速率方程为)(k为速率常数，α、β为反应级数，由实验测定)。 (5)某温度下，在恒容绝热密闭容器中充入1molNO和测得气体总压强先增大，后减小。由此推知，该反应的正反应的能量变化符合下列图 。(填“甲”或“乙”)。 判断的依据是 。 (6)为了测定反应级数，进行实验及记录如下： 实验序号 反应速率 ① 0.1 0.1 v ② 0.1 0.2 2v ③ 0.2 0.2 8v ④ 0.4 c 64v 根据表格数据计算：反应级数之和为 ；c为 。 【答案】(1)10 (2)BC (3) (4) (5) 甲 体积不变，气体分子数减小，压强先增大，则温度升高 (6) 3 0.4 【详解】（1）已知1molCO完全燃烧时放出的热量为283kJ ，故的热值为； （2）恒温恒容下发生CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)： A．气体总质量、气体总体积自始至终不变，气体密度自始至终不变，密度不变不能说明反应是否已经平衡，A项不符合题意； B．该反应气体分子数减小，气体压强是变量，总压强不变时达到平衡，B项符合题意； C．气体总物质的量减小，总质量不变，气体平均相对分子质量不变时一定达到平衡，C项符合题意； D．设CO和H2的起始量各为1mol，CO的转化量为xmol，则某时刻CO、H2、CH3OH的物质的量分别为(1-x)mol、(1-2x)mol，xmol，代入数据计算，体积分数始终为，故体系中CO体积分数不随时间变化不能说明反应是否平衡，D项不符合题意； 选BC； （3）根据图像可知，代表，代表，代表。三段式计算： ，气体总物质的量为，点时和的物质的量相等，则，，点气体总物质的量，点时和的物质的量相等，，，点气体总物质的量，； （4）同温同容条件下，气体压强之比等于气体总物质的量之比，故； （5）正反应是气体分子数减小的反应，对于恒容绝热容器，气体总压强先增大，说明正反应是放热反应，温度升高对压强的影响程度大于气体分子数减小对压强的影响程度，故图甲符合题意； （6）将①、②组数据代入速率方程可知，，解得：，同理，，①、④组数据代入方程可得：，解得：。 建议时间：40分钟 21．（2025·江苏·高考真题）甘油水蒸气重整获得过程中的主要反应： 反应Ⅰ   反应Ⅱ   反应Ⅲ   条件下，和发生上述反应达平衡状态时，体系中和的物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。下列说法正确的是 A．时，的平衡转化率为20% B．反应达平衡状态时， C．其他条件不变，在范围，平衡时的物质的量随温度升高而增大 D．其他条件不变，加压有利于增大平衡时的物质的量 【答案】A 【详解】A．时，，，，根据C原子守恒，可得，根据O原子守恒，可得(也可利用H原子守恒计算，结果相同)，则，A正确； B．时，，，则，B错误； C．范围，随温度升高，反应Ⅱ、Ⅲ平衡均逆向移动，增大，说明反应Ⅲ逆向移动程度更大，则的物质的量减小，C错误； D．增大压强，反应Ⅰ平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡不移动，反应Ⅲ平衡正向移动，的物质的量减小，D错误； 故选A。 22．（2025·安徽·高考真题）恒温恒压密闭容器中，时加入，各组分物质的量分数x随反应时间t变化的曲线如图(反应速率，k为反应速率常数)。 下列说法错误的是 A．该条件下 B．时间段，生成M和N的平均反应速率相等 C．若加入催化剂，增大，不变，则和均变大 D．若和均为放热反应，升高温度则变大 【答案】C 【详解】A．①的，②，②－①得到，则K=，A正确； B．由图可知，时间段，生成M和N的物质的量相同，由此可知，成M和N的平均反应速率相等，B正确； C．若加入催化剂，增大，更有利于生成M，则变大，但催化剂不影响平衡移动，不变，C错误； D．若和均为放热反应，升高温度，两个反应均逆向移动，A的物质的量分数变大，即变大，D正确； 故选C。 23．（2024·广西·高考真题）573K、高压条件下，一定量的苯甲腈在密闭容器中发生连续水解：(苯甲腈)(苯甲酰胺)(苯甲酸)。如图为水解过程中上述三者(分别用表示)的物质的量分数随时间的变化曲线，其中。下列说法错误的是 A．水解产物除了还有 B．点时 C．在15min前基本不变，15min后明显增大，可能是水解产物对生成的反应有催化作用 D．任意25min时间段内存在 【答案】D 【详解】A．苯甲腈在溶液中发生连续水解：，,有NH3生成，A正确； B．a点之前x(Y)逐渐增大，；a点之后，x(Y)逐渐减小，a点是Y物质的最大值，则生成和消耗的速率相等。即，B正确； C．在15min前基本不变，15min后明显增大，在没有另加物质、没有改变反应条件的情况下，可能是水解产物对生成的反应有催化作用，C正确； D．根据图像所示，反应的前期应该有，a点之后，由于明显减小，显著增大，三者的速率关系不再满足，D错误； 故选D。 24．（2024·北京·高考真题）是一种重要的工业原料。可采用不同的氮源制备。 (1)方法一：早期以硝石(含)为氮源制备，反应的化学方程式为：。该反应利用了浓硫酸的性质是酸性和 。 (2)方法二：以为氮源催化氧化制备，反应原理分三步进行。 ①第I步反应的化学方程式为 。 ②针对第Ⅱ步反应进行研究：在容积可变的密闭容器中，充入和进行反应。在不同压强下(、)，反应达到平衡时，测得转化率随温度的变化如图所示。解释y点的容器容积小于x点的容器容积的原因 。 (3)方法三：研究表明可以用电解法以为氮源直接制备，其原理示意图如下。 ①电极a表面生成的电极反应式： 。 ②研究发现：转化可能的途径为。电极a表面还发生iii．。iii的存在，有利于途径ii，原因是 。 (4)人工固氮是高能耗的过程，结合分子结构解释原因 。方法三为的直接利用提供了一种新的思路。 【答案】(1)难挥发性 (2) ，该反应正向气体分子总数减小，同温时，条件下转化率高于，故，x、y点转化率相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响 (3) 反应iii生成，将氧化成，更易转化成 (4)中存在氮氮三键，键能高，断键时需要较大的能量，故人工固氮是高能耗的过程 【详解】（1）浓硫酸难挥发，产物为气体，有利于复分解反应进行，体现了浓硫酸的难挥发性和酸性。 （2）①第I步反应为氨气的催化氧化，化学方程式为； ②，该反应正向气体分子总数减小，同温时，条件下转化率高于，故，根据，x、y点转化率相同，则n相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响，故y点的容器容积小于x点的容器容积。 （3）①由电极a上的物质转化可知，氮元素化合价升高，发生氧化反应，电极a为阳极，电极反应式为； ②反应iii生成，将氧化成，更易转化成。 （4）中存在氮氮三键，键能高，断键时需要较大的能量，故人工固氮是高能耗的过程。 25．（2024·甘肃·高考真题）是制备半导体材料硅的重要原料，可由不同途径制备。 (1)由制备： 已知 时，由制备硅 (填“吸”或“放”)热 。升高温度有利于制备硅的原因是 。 (2)在催化剂作用下由粗硅制备：。，密闭容器中，经不同方式处理的粗硅和催化剂混合物与和气体反应，转化率随时间的变化如下图所示： ①，经方式 处理后的反应速率最快；在此期间，经方式丙处理后的平均反应速率 。 ②当反应达平衡时，的浓度为 ，平衡常数K的计算式为 。 ③增大容器体积，反应平衡向 移动。 【答案】(1) 吸 587.02 该反应为吸热反应，升高温度，反应正向移动，有利于制备硅 (2) 甲 0.1951 逆反应方向 【详解】（1）由题给热化学方程式：①，；②，；则根据盖斯定律可知，①+②，可得热化学方程式，，则制备56gSi，即2molSi，需要吸收热量为；该反应为吸热反应，升高温度，反应正向移动，有利于制备硅。 （2）①由转化率图像可知，0-50min，经方式甲处理后反应速率最快；经方式丙处理后，50min时SiCl4的转化率为4.2%，反应的SiCl4的物质的量为0.1mol×4.2%=0.0042mol，根据化学化学计量数可得反应生成的SiHCl3的物质的量为，平均反应速率； ②反应达到平衡时，SiCl4的转化率为14.6%，列出三段式为： 当反应达平衡时，H2的浓度为，平衡常数K的计算式为； ③增大容器体积，压强减小，平衡向气体体积增大的方向移动，即反应平衡向逆反应方向移动。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第03讲 化学反应速率与平衡图像分析 建议时间：40分钟 突破一 物质的量(或浓度)—时间图像 1．已知：  。实验测得速率方程为(为速率常数，只与温度、催化剂有关，与浓度无关)。向2L恒容密闭容器中充入0.8molNO(g)和1.2molO3(g)发生上述反应，测得NO的物质的量n(NO)与温度和时间的关系如图所示。下列说法正确的是 A．T2温度下达到平衡时O2的浓度为 B．a点的NO2在体系中的体积分数为10% C．温度由T2到T1，不变 D．正、逆反应活化能的大小关系为 2．已知A和B反应的化学方程式为。回答下列问题： (1)下图是反应在不同温度下A的转化率随时间变化的曲线。 ①该反应的 （填“>”“<”或“=”）0。该反应在 （填“高温”“低温”或“任意条件”）下可以自发进行。 ②在温度下，向体积为1L的密闭容器中，充入1mol和2mol，测得和的浓度随时间变化如图所示。则0~10min该反应的化学反应速率为 mol·L-1·min-1。 ③若容器容积不变，下列措施可增加A转化率的是 （填字母）。 a．升高温度        b．将从体系中分离 c．使用合适的催化剂        d．充入He，使体系总压强增大 (2)在容积为1L的恒容密闭容器中，分别研究在230℃、250℃和270℃条件下的上述反应。三种温度下B与A的物质的量之比与A平衡转化率的关系如图所示。曲线z对应的温度是 ℃；该温度下，若反应物A的物质的量为1mol，则该反应的化学平衡常数为 （用分数表示）。曲线上a、b、c点对应的化学平衡常数分别为、、，则、、的大小关系为 。 突破二 速率—时间图像 3．某密闭容器中发生如下反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，图1表示不同温度下N2的转化率随时间变化的关系，图2表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系，t2、t3、t5时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法正确的是 A．该反应为吸热反应 B．t1以后NH3的百分含量最低的时间是t6 C．t2、t3、t5时刻改变的条件依次是加入催化剂、减小压强、降低温度 D．T1℃时，3v正(H2)=v逆(N2)，反应达到化学平衡 4．分析浓度变化对正、逆反应速率的影响，已知反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)，当反应达到平衡后，有关物质的浓度发生改变，其反应速率的变化曲线分别如下图所示： (1) t1时刻，增大反应物浓度，使v增大，而v不变，则v>v，平衡向 方向移动。 (2) t1时刻，减小生成物浓度，使v减小，而v不变，则v>v，平衡向 方向移动。 (3) t1时刻，增大生成物浓度，使v增大，而v不变，则v>v，平衡向 方向移动。 (4) t1时刻，减小反应物浓度，使v减小，而v不变，则v>v，平衡向 方向移动。 突破三 转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像 5．T℃时在2L容积不变的密闭容器中使X（g）与Y（g）发生反应生成Z（g）。反应过程中X、Y、Z的物质的量变化如图1所示；若保持其他条件不变，温度分别为和时，的体积百分含量与时间的关系如图2所示。则下列结论不正确的是 A．容器中发生的反应可表示为 B．反应进行前内，用表示的反应速率 C．保持其他条件不变，升高温度，化学平衡向正反应方向移动 D．若改变反应条件，使反应进程如图3所示，则改变的条件是使用催化剂 6．亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂，可通过以下反应制得：2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)。按投料比[n(NO)：n(Cl2)]=2：1把NO和Cl2加入到恒压的密闭容器中发生反应，平衡时NO的转化率与温度T、压强p(总压)的关系如图所示： (1)该反应的△H (填“>”“<”或“=”)0。 (2)M点和N点时的KM KN，ClNO的百分含量ωM% ωN%。 (3)在压强为p条件下，M点时容器内NO的体积分数为 。 (4)若反应一直保持在p=bPa压强条件下进行，则M点的分压平衡常数Kp= (用含b的表达式表示)。 (5)实验测得，v正=k正c2(NO)·c(Cl2)，v逆=k逆c2(ClNO)(k正、k逆为速率常数，只与温度有关)。 ①达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数 (填“>”“<”或“=”)k逆增大的倍数。 ②若在2L的密闭刚性容器中充入1molCl2和1molNO，在一定温度下达到平衡时，NO的转化率为40%，则k正：k逆= (保留一位小数)。 突破四 恒温线或恒压线图像 7．现模拟HCl催化氧化制，发生反应：  。在密闭容器中，充入一定量HCl和发生反应，HCl平衡转化率与X和L的变化关系如图1所示，其中L(、、)、X可分别代表压强或温度。恒温恒容时，HCl平衡转化率与进料比的变化关系如图2所示。下列说法错误的是 A．L代表温度，且 B．点a、b、c的正反应速率大小关系： C．若图2中HCl的初始浓度为，则M点的平衡常数K为 D．在实际生产中，若进料比太小，会增加和的分离成本 8．合成气(CO、H2)可由煤、天然气和生物质等非石油路线获得，由合成气制取甲醇是科研工作者的研究热点。回答下列问题： (1)已知：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  ΔH1=-49kJ•mol-1 CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ•mol-1 则CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)  ΔH3= ，该反应 (填高温或低温)自发。 (2)在一恒温恒容的密闭容器中发生反应 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，下列说法不能说明该反应达到化学平衡状态的是___________(填字母)。 A．体系的压强保持不变 B．混合气体的密度保持不变 C．2v(H2)正=v(CH3OH)逆 D．CH3OH的浓度保持不变 (3)在一定条件下，在容积恒定为VL的密闭容器中充入1molCO与2molH2在催化剂作用下合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。CO转化率与温度、压强的关系如图所示： ①由图可知p1 (填“>”“<”或“=”)p2。 ②图中b、c、d三点的化学平衡常数为Kb、Kc、Kd，从大到小的顺序为 。 ③下列措施中能够同时满足增大正反应速率和提高CO转化率的是 (填字母)。 A．使用高效催化剂    B．降低反应温度 C．再充入2molCO与4molH2   D．不断将甲醇从体系混合物中分离出来 突破五 几种特殊图像 9．常温下，某同学用相同质量和形状的锌粉先后与盐酸及相同体积未知浓度的盐酸反应，两个反应过程中放出气体的体积随反应时间的变化如图所示。假设氢气的密度为。下列说法正确的是 A．x一定小于1 B．剩余锌粉的质量： C．M点时， D．R点时，溶液中所含的微粒为 10．“碳达峰、碳中和”是我国社会发展重大战略之一，催化加氢可获得和。一定条件下将1mol 和3.3mol 充入容积为1L的密闭容器中反应，测得相同时间内转化率随温度变化的关系如图所示。下列关于该反应的说法正确的是 A．该反应可表示为    △H>0 B．研发高效催化剂，可提高化学反应的速率，使平衡正向移动 C．若该反应已达到平衡状态，使用分子筛膜[可选择性分离出(g)]能促进平衡正向移动，增大的转化率 D．若A点时同时再加入0.1mol 和0.1mol (g)，平衡逆向移动 建议时间：50分钟 11．利用臭氧可除去室内的HCHO(甲醛)。一定条件下，将2molHCHO(g)和2.5mol(g)充入一密闭容器中发生反应。实验测得HCHO的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示，已知为用平衡分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数。下列说法错误的是 A．该反应的△H<0 B． C．M点的压强平衡常数 D．及时移出(g)可增大HCHO的平衡转化率 12．将2mol和3mol的混合气体置于密闭容器中可发生如下反应。 反应Ⅰ     反应Ⅱ     在不同温度、压强下，该反应体系中乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性随温度变化如图所示。 已知：的选择性。下列说法不正确的是 A． B．降低温度有利于提高平衡体系中乙烯的物质的量 C．的选择性下降的原因可能是温度升高反应Ⅱ平衡正向移动的程度大于反应Ⅰ的 D．210℃、条件下，平衡时体系中生成CO的物质的量为1.6mol 13．在体积为V L的恒容密闭容器中盛有一定量H2，通入Br2(g)发生反应：H2(g)＋Br2(g)⇌2HBr(g)　ΔH<0。当温度分别为T1、T2，平衡时H2的体积分数与Br2(g)的物质的量的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．由图可知：T2<T1 B．a、b两点的反应速率：a>b C．为了提高Br2(g)的转化率，可采取增加Br2(g)通入量的方法 D．a点比b点体系的颜色深 14．在恒温恒容密闭容器中，等质量的镁片、铝片、锌片分别与足量等浓度、等体积的稀盐酸反应，测得体系压强p(kPa)随时间t(s)变化的曲线如图所示。下列说法不正确的是 A．50s后镁片与稀盐酸的反应已经结束 B．曲线a中片状金属用粉末状替代，拐点将提前 C．曲线c代表铝片与稀盐酸反应 D．0～50s内，生成氢气的平均速率大小：b>c>a 15．向恒容密闭容器中通入和，发生反应：  。不同温度(、)下，测得随时间的变化曲线如图所示。 下列说法不正确的是 A．达到平衡的时间：，可推断温度： B．该反应为吸热反应且平衡时，可推断温度： C．时，向容器中充入氮气，则平衡时 D．时，的平衡转化率 16．一种以、为原料制取COS的过程中主要反应如下： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   将等物质的量的和充入反应器中，压强一定，平衡时和的转化率、和选择性与温度的关系如下图所示。 或选择性。下列说法正确的是 A．X代表的物质是COS B．温度越高，平衡时所得的物质的量越少 C．400℃之前，容器内只发生反应Ⅰ D．600℃时，其他条件一定，适当增大起始反应的压强，既能加快反应速率也能提高COS的平衡选择性 17．CH4用水蒸气重整制氢包含的反应为： Ⅰ．水蒸气重整：   Ⅱ．水煤气变换：   总反应可表示为：   (1)总反应的 ，该反应为 （填“吸热”或“放热”）反应。 水碳比定义为原料气中H2O和CH4的物质的量之比，此处用X表示： 反应Ⅰ——水蒸气重整： (2)在恒容密闭容器中，加入1mol CH4和一定量的H2O(g)，若仅发生反应Ⅰ，CH4的平衡转化率按不同投料比X随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是________（不定项）。 A．点a、b、c对应的平衡常数：Ka=Kb>Kc B．X1>X2>X3 C．反应温度为T1，当容器内比值不变时，可判断反应达到平衡状态 D．反应速率： 反应Ⅱ——水煤气变换： 水煤气变换是重要化工过程，主要用于合成氨，制氢以及合成气加工等工业领域中。曾有科学家做过如下实验，在721℃下，分别使H2和CO还原CoO(s)，得到如下数据： 化学方程式 平衡后气体的物质的量分数 H2：0.025 CO：0.0192 (3)根据上述实验结果判断：①CO、H2还原CoO(s)为Co(s)能力的强弱 。 A． CO>H2    B． CO<H2    C． CO=H2    D． 无法判断 ②反应Ⅱ水煤气变换的化学平衡常数K= （写出过程，保留3位有效数字）。 我国学者研发了一种用于低温水煤气变换反应的高效稳定催化剂——原子层金簇负载α-MoC催化剂，下图表示该催化剂与金催化剂的反应历程：（吸附在催化剂表面上的物种用★标注） (4)使用金催化剂决速步发生的化学方程式： 。 (5)使用金催化剂（A）和原子层金簇负载α-MoC催化剂（B），哪种更有利于该反应进行？ （填“A”或“B”），原因是 。 (6)100kPa时，将X=3的混合气体投入恒压反应器中，平衡时，各组分的物质的最分数与温度的关系如下图所示 ①上图中表示CO2曲线是 （选填曲线“A”或“B”），理由是 。 ②在600℃，将X=3的混合气投入恒容反应器中，CH4的平衡物质的量分数 0.04（填“>”“<”或“=”）。 ③反应在600℃、t小时后达到平衡，t小时内计算v(H2O)= kPa·h-1。（用含t的代数式表示，气体分压=总压强×气体物质的最分数） ④某研究小组发现，随着反应进行，实验测得CO的释放速率与模拟数据吻合，但是H2的释放速率高于模拟值，如图所示，你认为可能的原因是 。 18．2024年中国甲醇产业大会在江西举行。甲醇是全球公认最有效的能够垂直替代柴油的能源，极有可能成为破解能源安全和双碳难题的“超级燃料”。请回答下列问题： Ⅰ．工业上用天然气为原料，分为两个阶段制备甲醇： ①制备合成气： ②合成甲醇： (1)制备合成气：工业生产中为解决合成气中过量而CO不足的问题，原料气中需添加，发生反应③：，二氧化碳加氢合成甲醇和水蒸气的热化学方程式为 。 (2)结合图像回答下列问题。 ①制备合成气反应中，平衡混合物中CO的体积分数与压强、温度(T)的关系如图1所示，判断和的大小关系： (填“>”“<”或“=”)。 ②在体积不变的密闭容器中投入和，不同条件下发生合成甲醇的反应。测得平衡时的转化率随温度、压强的变化如图2所示。X代表 (填“温度”或“压强”)。若M点对应的容器体积为5L，则N点的平衡常数为 。 ③图3中正确表示合成甲醇反应的平衡常数的负对数与X的关系的曲线是 (填“AB”或“AC”)。 Ⅱ．工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式：，科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下： (3)根据图4分析，工业上制取甲酸甲酯时，选择的合适条件为 。 Ⅲ．如图某种熔融碳酸盐燃料电池以为电解质、以(为燃料时，该电池工作原理如图5所示。 (4)该电池工作时负极电极反应式为 ，正极应通入的气体为 。 19．异丁烯是一种重要的化工原料，将异丁烷脱氢制备异丁烯，可提高异丁烷的附加值，具有良好的经济与社会效益。回答下列问题。 (1)利用下列键能数据，计算异丁烷直接脱氢生成异丁烯反应的；的 。 化学键 键能/ 347.7 615 413.4 436 462.8 497.3 一个异丁烯分子中的键的个数为 。 (2)在压强100kPa下，异丁烷的平衡转化率随温度的变化结果如下图所示。 ①该反应的平衡常数，随温度升高而 （填“增大”“减小”或“不变”）。 ②在该反应条件下，下列指标不变可以标志该反应达到平衡状态的有 。 A．气体密度    B．平均分子量 C．气体分压    D．异丁烯与氢气的质量比 ③计算820K时的平衡常数 （结果保留一位小数）。 (3)在温度853K、压强100kPa下，初始反应气体组成(异丁烷)或(异丁烷)与平衡时异丁烷摩尔分数x的关系如下图所示。 其中(异丁烷)为曲线 ，判断依据是 。 20．氢气既是清洁能源，也是重要化工原料。 (1)化学上，常用热值衡量燃料品质。热值定义为单位质量的燃料完全燃烧时放出的热量(kJ)，已知1molCO完全燃烧时放出的热量为283kJ。CO的热值为 (结果保留整数)。 (2)一定温度下，向恒容密闭容器中充入体积比为1:1的CO和的混合气体合成。下列情况表明该反应一定达到平衡状态的是 (填标号)。 A．气体的密度不随时间变化 B．气体的压强不随时间变化 C．气体的摩尔质量不随时间变化 D．体系中CO体积分数不随时间变化 Ⅱ．工业合成氨的原理是。 某温度下，向2L恒容密闭容器中充入和合成氨，测得反应物和产物的物质的量(n)与时间(t)的关系如图所示。 (3)0~20min内的平均反应速率为 (4)a、b点体系总压强的最简整数比为 。 Ⅲ．工业上，常用氢气脱氮。反应原理为，速率方程为)(k为速率常数，α、β为反应级数，由实验测定)。 (5)某温度下，在恒容绝热密闭容器中充入1molNO和测得气体总压强先增大，后减小。由此推知，该反应的正反应的能量变化符合下列图 。(填“甲”或“乙”)。 判断的依据是 。 (6)为了测定反应级数，进行实验及记录如下： 实验序号 反应速率 ① 0.1 0.1 v ② 0.1 0.2 2v ③ 0.2 0.2 8v ④ 0.4 c 64v 根据表格数据计算：反应级数之和为 ；c为 。 建议时间：40分钟 21．（2025·江苏·高考真题）甘油水蒸气重整获得过程中的主要反应： 反应Ⅰ   反应Ⅱ   反应Ⅲ   条件下，和发生上述反应达平衡状态时，体系中和的物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。下列说法正确的是 A．时，的平衡转化率为20% B．反应达平衡状态时， C．其他条件不变，在范围，平衡时的物质的量随温度升高而增大 D．其他条件不变，加压有利于增大平衡时的物质的量 22．（2025·安徽·高考真题）恒温恒压密闭容器中，时加入，各组分物质的量分数x随反应时间t变化的曲线如图(反应速率，k为反应速率常数)。 下列说法错误的是 A．该条件下 B．时间段，生成M和N的平均反应速率相等 C．若加入催化剂，增大，不变，则和均变大 D．若和均为放热反应，升高温度则变大 23．（2024·广西·高考真题）573K、高压条件下，一定量的苯甲腈在密闭容器中发生连续水解：(苯甲腈)(苯甲酰胺)(苯甲酸)。如图为水解过程中上述三者(分别用表示)的物质的量分数随时间的变化曲线，其中。下列说法错误的是 A．水解产物除了还有 B．点时 C．在15min前基本不变，15min后明显增大，可能是水解产物对生成的反应有催化作用 D．任意25min时间段内存在 24．（2024·北京·高考真题）是一种重要的工业原料。可采用不同的氮源制备。 (1)方法一：早期以硝石(含)为氮源制备，反应的化学方程式为：。该反应利用了浓硫酸的性质是酸性和 。 (2)方法二：以为氮源催化氧化制备，反应原理分三步进行。 ①第I步反应的化学方程式为 。 ②针对第Ⅱ步反应进行研究：在容积可变的密闭容器中，充入和进行反应。在不同压强下(、)，反应达到平衡时，测得转化率随温度的变化如图所示。解释y点的容器容积小于x点的容器容积的原因 。 (3)方法三：研究表明可以用电解法以为氮源直接制备，其原理示意图如下。 ①电极a表面生成的电极反应式： 。 ②研究发现：转化可能的途径为。电极a表面还发生iii．。iii的存在，有利于途径ii，原因是 。 (4)人工固氮是高能耗的过程，结合分子结构解释原因 。方法三为的直接利用提供了一种新的思路。 25．（2024·甘肃·高考真题）是制备半导体材料硅的重要原料，可由不同途径制备。 (1)由制备： 已知 时，由制备硅 (填“吸”或“放”)热 。升高温度有利于制备硅的原因是 。 (2)在催化剂作用下由粗硅制备：。，密闭容器中，经不同方式处理的粗硅和催化剂混合物与和气体反应，转化率随时间的变化如下图所示： ①，经方式 处理后的反应速率最快；在此期间，经方式丙处理后的平均反应速率 。 ②当反应达平衡时，的浓度为 ，平衡常数K的计算式为 。 ③增大容器体积，反应平衡向 移动。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$