专题04 化学反应速率与平衡图像分析（重难点讲义） 化学鲁科版2019选择性必修1

专题04 化学反应速率与平衡图像分析 1、 掌握化学反速率的概念及表示方法，熟悉化学反应速率的测定思路和测定方法 2、 掌握有关化学反应速率的计算方法 知识点一 速率—时间图像 1.“渐变”类v－t图像 图像 分析 结论 t1时v′正_____增大，v′逆_____增大；v′正＞v′逆，平衡向__________方向移动 t1时其他条件不变，_____反应物的浓度 t1时v′正_____减小，v′逆_____减小；v′逆＞v′正，平衡向__________方向移动 t1时其他条件不变，_____反应物的浓度 t1时v′逆_____增大，v′正_____增大；v′逆＞v′正，平衡向__________方向移动 t1时其他条件不变，_____生成物的浓度 t1时v′逆_____减小，v′正_____减小；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变，_____生成物的浓度 2.“断点”类v－t图像 图像 t1时刻所改变的条件 温度 升高 降低 升高 降低 适合正反应为_____反应 适合正反应为_____反应 压强 增大 减小 增大 减小 适合正反应为气体物质的量_____的反应 适合正反应为气体物质的量_____的反应 3.“平台”类v­t图像 图像 分析 结论 t1时v′正、v′逆均_____增大且v′正_____v′逆，平衡不移动 t1时其他条件不变使用催化剂 t1时其他条件不变增大反应体系的压强且m＋n＝p＋q(反应前后气体体积无变化) t1时v′正、v′逆均_____减小且v′正_____v′逆，平衡不移动 t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＝p＋q(反应前后气体体积无变化) 4.全程速率—时间图像 例如：Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。 原因：（1）AB段(v增大)，___________________________________。 （2）BC段(v减小)，________________________________________。 知识点二 速率—压强(或温度)图像 1.对于速率～温度曲线，温度改变后，吸热反应速率变化大，放热反应速率变化小。即吸热_____，放热_____。以mA＋nBpC＋qD；△Ｈ＝Ｑ为例 2.对于速率～压强曲线，压强改变后，气体体积之和_____的一侧反应速率变化大，气体体积之和_____的一侧反应速率变化小。以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)；△Ｈ＝Ｑ为例 【名师点拨】这类图像中曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点是平衡状态，压强或温度增大，正反应速率增大得快，平衡正向移动。 知识点三 物质的量(或浓度)—时间图像 这类图像能说明平衡体系中各组分在反应过程中的浓度变化情况。 1、识图：在c-t图中，一般横坐标表示时间，纵坐标表示浓度或物质的量等变化，分析图时要抓住随着时间的变化曲线的基本走势问题，其重点及易错点应抓住曲线的斜率，某一时刻曲线的斜率大小就表示该时刻反应的速率快慢，曲线越陡表示反应的速率越大，曲线越平缓表示反应的速率越小。 2、规律：①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间_____。 ②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间_____。 ③若为是否使用催化剂，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间_____。 3、实例：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 （1）由图像得出的信息 ①__________是反应物，_____是产物。 ②t3 s时反应达到_____状态，X、Y并没有全部反应，该反应是_____反应。 ③0～t3 s时间段：Δn(X)＝_____mol，Δn(Y)＝_____mol，Δn(Z)＝_____mol。 （2）根据图像可进行如下计算 ①某物质的平均速率、转化率，如 v(X)＝ mol·L－1·s－1； Y的转化率＝×100%。 ②确定化学方程式中的化学计量数之比，如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为_______________。 4、易错提醒：解该类图像题要注意各物质曲线出现折点(达到平衡)的时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。 知识点四 转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像 该类图像中常常与化学平衡知识相联系，重在考查化学平衡相关知识点。这类图像反映了反应物或生成物的量在不同温度（压强）下对时间的关系，解题时要注意一定条件下物质含量不再改变时，应是化学反应达到平衡的特征。 1.识图：一般当转化率达到一个定值，即转化率或百分含量保持不变，该反应达到化学平衡，我们可以借助图像中曲线的数值大小，进一步结合影响平衡的一些外界因素，分析整合，得出相关结论。已知不同温度或压强下，反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的系数的关系。 2.规律：“先拐先平，数值_____”原则 分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。 ①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。如图甲中T2>T1。 ②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。如图乙中p1>p2。 ③若为使用催化剂引起，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。如图丙中a使用催化剂。 3.实例：正确掌握图像中反应规律的判断方法 [以mA(g)＋nB(g)pC(g)中反应物A的转化率αA为例说明] ①图甲中，T2>T1，升高温度，αA降低，平衡_____移动，正反应为_____反应。 ②图乙中，p1>p2，增大压强，αA升高，平衡_____移动，则正反应为气体体积_____的反应。 ③若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大的反应。 知识点五 恒温线或恒压线图像 该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度（反应物或生成物）或反应物的转化率，横坐标为温度或压强。 1.识图：(α表示反应物的转化率，c表示反应物的平衡浓度) 图①，若p1>p2>p3，则正反应为气体体积_____的反应，ΔH＜0；图②，若T1>T2，则正反应为_____反应。 【名师点睛】解答此类图像问题，往往可作分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线——恒压线或恒温线，然后进行定一议二，从而可解决问题。 2.规律：（1）“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的系数的大小关系。如乙中任取两条压强曲线研究，压强增大，αA增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，甲中任取一曲线，也能得出结论。 （2）通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法，在甲中作垂直线，乙中任取一曲线，即能分析出正反应为放热反应。 知识点六 反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像 1.反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像 对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在相同时间段内，M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正>v逆，未达平衡；M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增大(C%减小)，平衡逆向移动，ΔH<0。 2.化学平衡曲线外的非平衡点分析 对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点。 左上方(E点)，A%大于此压强或温度时平衡体系中的A%，E点必须向正反应方向移动才能达到平衡状态，所以，E点v正>v逆；则右下方(F点)v正<v逆。 3.投料比与转化率或产率相关图像 在工业生产中，为了提高转化率或产率，从原料的利用率研究分析，我们可以得到投料比与转化率或产率相关图像，通过图像分析我们可以得到最佳投料比。如在保持体系总压为105 Pa的条件下进行反应：SO2＋O2SO3，原料气中SO2和O2的物质的量之比m[m＝]不同时，SO2的平衡转化率与温度(t)的关系如图所示： 分析图像我们可以得到如下信息，在同温同压下，增加二氧化硫的量，会使原料气中SO2和O2的物质的量之比m变大，m越大，平衡转化率α(SO2)越小，即图中m1、m2、m3的大小顺序为m1>m2>m3。 知识点七 化学速率图像分析 1.识图 这类图像定性地揭示了反应过程中 v（正）、v（逆）随时间（含条件改变对化学反应速率的影响）而变化的规律，体现了平衡的“逆、动、等、定、变、同”的基本特征，以及平衡移动的方向。分析这类图像的重点及易错点是图像中演变出来的相关面积，曲线下方阴影部分的面积大小就表示在该时间段内某物质的浓度的变化量。另外，由v-t图可知，在一般情况下，同一个反应有先快后慢的特点，生成等量产物（或消耗等量反应物），所需的时间逐渐变长。 2.常见v-t图像分析方法 （1）看图像中正、逆反应速率的变化趋势,看二者是同等程度的变化,还是不同程度的变化。同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂角度考虑;若是不同程度的变化,可从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。 （2）对于反应速率变化程度不相等的反应,要注意观察改变某个条件瞬间,正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。同时要联系外界条件对反应速率的影响规律,加以筛选、验证、排除。 （3）改变条件判断v(正)、v(逆)的相对大小时,可以从平衡移动方向讨论,若平衡正移,v(正)>v(逆),若平衡逆移,v(正)<v(逆)。 （4）规律：v­t图像中无“断点”，曲线是“渐变”的，即逐渐升高或降低，则改变的条件是浓度。若曲线是向上“渐变”，表示改变的条件是“增强”，反之，改变的条件是“减弱”，如工业合成氨的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0。 因t1时刻改变条件后，v′逆>v′正，平衡逆向移动，故改变的条件是增大NH3的浓度。 知识点八 化学平衡图像分析 1.思维建模 2.解题步骤 第一步：看特点。即分析可逆反应方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分 子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应，还是吸热反应)等。 第二步：识图像。即识别图像类型，一看“面”（理清横坐标、纵坐标表示的含义）；二看“线”（分析曲线的走向和变化趋势，它与横坐标、纵坐标的关系）；三看 “点”（重点分析特殊点——起点、拐点、交点、终点的含义）；四看是否要作辅助线（如等温线、等压线等），五看定量图像中有关量的多少问题。 第三步：联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条件等。利用规律“先拐先平，数值大”判断，即曲线先出现拐点，先达到平衡，其温度、压强越大。 第四步：图表与原理整合。逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。 3.解题技巧 ①先拐先平：在含量—时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线表示的温度较高或压强较大。 ②定一议二：在含量—T/p曲线中，图像中有三个变量，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系(因平衡移动原理只适用于“单因素”的改变)。即确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后(通常可画一垂线)，讨论横坐标与曲线的关系。 ③三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看v(正)、v(逆)的相对大小；三看化学平衡移动的方向。 4.易错点拨 （1）“先拐先平”与速率快慢的误区：在反应速率与化学平衡图像中，我们容易错误认为曲线先出现拐点，则反应速率一定快，由此得出反应温度或压强、浓度一定大等错误观点。正确的分析应该是先出现拐点，先平衡，即常说的“先拐先平”，但比较反应速率快慢时，应该依据曲线斜率的大小，斜率大，反应速率快，如下面图像，尽管曲线b先平衡，但其反应速率小于曲线a对应的速率。 （2）未达到平衡的曲线误认为是平衡时的曲线。如根据下面图像判断某反应正反应为放热反应还是吸热反应时，从o—a—b阶段，误认为升高温度，生成物浓度增大，反应向正反应方向进行，所以该正反应为吸热反应。该错误结论的得出原因在于o—a—b阶段时，该反应并没有达到平衡状态，b点为平衡时状态，通过b—c阶段可以得出，在平衡状态下，若升高温度，生成物浓度减少，平衡逆向移动，所以该反应的正反应为放热反应。 （3）图像中涉及定量问题时，应该注意相关“量”与反应原理的对应关系。如合成氨中，若H2 、 N2的浓度按照3:1置入反应装置中，尽管H2 、 N2的浓度不断减少，根据反应原理，二者减少量应该满足3:1的关系，显然下面图像中曲线的变化是错误的结论。 题型01速率-时间图像 【典例】向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如下所示。由图可得出的正确结论是(　　) A.反应在c点达到平衡状态 B.反应物浓度：a点小于b点 C.反应物的总能量低于生成物的总能量 D.Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段 【变式】在一密闭容器中发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0，达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。 回答下列问题： （1）处于平衡状态的时间段是________(填字母，下同)。 A.t0～t1 B.t1～t2 C.t2～t3 D.t3～t4 E.t4～t5 F.t5～t6 （2）判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。 A.增大压强　B.减小压强　C.升高温度 D.降低温度　E.加催化剂　F.充入氮气 t1时刻________；t3时刻________；t4时刻________。 （3）依据（2）中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是________。 A.t0～t1 B.t2～t3 C.t3～t4 D.t5～t6 （4）如果在t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化曲线。 题型02 速率-压强或速率-温度图像 【典例】可逆反应mA(g)⇌nB(g)+pC(s)；△H=Q，温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合如图中的两个图象，以下叙述正确的是：(　　) A．m＞n，Q＜0 B．m＞n+p，Q＞0 C．m＞n，Q＞0 D．m＜n+p，Q＜0 【变式】下列各图是温度(或压强)对2A(s)＋2B(g)2C(g)＋D(g)　ΔH<0的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是(　　) A． B．C．D． 题型03 浓度或物质的量-时间图像 【典例】100 ℃时，向某恒容密闭容器加入1.6 mol·L－1的Q后会发生如下反应：2Q(g)M(g)。其中M的物质的量浓度随时间的变化如图所示： 下列说法错误的是(　　) A.从反应开始到刚达到平衡的时间段内，v(Q)＝0.02 mol·L－1·s－1 B.a、b两时刻生成Q的速率：v(a)<v(b) C.用Q浓度变化值表示的ab、bc两个时间段内的反应速率：v(ab)>v(bc)＝0 D.其他条件相同，起始时将0.2 mol·L－1氦气与Q混合，则反应达到平衡所需时间少于60 s 【变式】向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B，发生如下反应：xA(g)＋2B(s)yC(g)　ΔH<0。在一定条件下，容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题： （1）用A的浓度变化表示该反应在0～10 min内的平均反应速率v(A)＝________。 （2）根据图示可确定x∶y＝________。 （3）0～10 min容器内压强________(填“变大”“不变”或“变小”)。 （4）推测第10 min引起曲线变化的反应条件可能是________(填编号，下同)；第16 min引起曲线变化的反应条件可能是________。 ①减压　②增大A的浓度　③增大C的量　④升温　⑤降温　⑥加催化剂 （5）若平衡Ⅰ的平衡常数为K1，平衡Ⅱ平衡常数为K2，则K1________K2(填“>”“＝”或“<”)。 题型04 转化率-时间-温度图像 【典例】研究之间的转化对控制大气污染具有重要意义，已知： 。如图所示，在恒容密闭容器中，反应温度为时，和随t变化曲线分别为Ⅰ、Ⅱ，改变温度到，随t变化为曲线Ⅲ。下列判断正确的是 A．反应速率 B．温度 C．升高温度，正向反应速率增加，逆向反应速率减小 D．温度和下，反应分别达到平衡时，前者小 【变式】在其他条件不变时，只改变某一条件，化学反应aA(g)＋B(g)cC(g)的平衡的变化图像如下(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示平衡转化率)，据此分析下列说法正确的是(　　) A.在图像反应Ⅰ中，说明正反应为吸热反应 B.在图像反应Ⅰ中，若p1>p2，则此反应的ΔS>0 C.在图像反应Ⅱ中，说明该正反应为吸热反应 D.在图像反应Ⅲ中，若T1>T2，则该反应能自发进行 题型05 恒温线或恒压线图像分析 【典例】SO2的催化氧化是硫酸工业中的重要反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0，图中L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。下列说法正确的是(　　) A.X代表压强 B.L2>L1 C.Ka＝Kb D.若c点的温度或压强分别为L2、X1，则c点v(SO2)正>v(SO2)逆 【变式】在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO2、0.1 mol·L－1CH4，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4平衡转化率与温度、压强关系如图，下列有关说法不正确的是(　　) A．上述反应的ΔH<0 B．压强：p4>p3>p2>p1 C．1 100 ℃时该反应的平衡常数约为1.64 D． 压强为p4时，在y点：v正>v逆 题型06 浓度或物质的量-时间图像 【典例】一定条件下，在甲、乙两个恒容密闭容器(容器容积)中投入等物质的量的X和Y，发生反应，达到平衡时，Q的物质的量浓度与温度和容器容积的关系如图所示。下列说法正确的是 A．x＋y>p＋q B．c(P)：b>2a C．压强：2p(b)<p(c) D．平衡常数： 【变式】肼()是一种含氢量高的燃料。向恒容密闭容器内加入3 mol，一定条件下体系中催化分解存在以下平衡： ．；．。 不同温度下达到平衡时，均几乎完全分解，分解产物的物质的量如图。 下列说法正确的是 A．曲线a对应的物质是 B．低于M点对应温度时，以反应Ⅰ为主 C．体系中一定不存在反应： D．N点时，体系内：为2∶3 【巩固训练】 1．如图是一定条件下某化学反应的反应速率随反应时间变化 的示意图．下列叙述与示意图不相符合的是(　　) A．反应达平衡时，正反应速率和逆反应速率相等 B．该反应达到平衡态Ⅰ后，增大反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡态Ⅱ C．同一种反应物在平衡态Ⅰ和平衡态Ⅱ时浓度不相等 D．该反应达到平衡态Ⅰ后，升高温度正反应速率加快，逆反应速率减慢 2．反应N2(g)+3H2(g)2ΝΗ3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1，在反应过程中，正反应速率随条件改变的变化如图，下列说法错误的是（ ） A．t1时增大了生成物浓度 B．t2时降低了温度 C．t2时减少了压强 D．t3时使用了催化剂 3．现有以下两个图像：下列反应中符合图像的是（ ） A．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0 B．4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＜0 C．2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)　ΔH＞0 D．H2(g)＋CO(g)C(s)＋H2O(g)　ΔH＞0 4．对于可逆反应 2AB3(g) A2(g) ＋ 3B2(g) ; ΔH＞0，下列图像正确的是（ ） A． B． C． D． 5．有一化学平衡：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，如图表示A的转化率同压强、温度的关系，分析图象可以得出的正确结论是（ ） A．正反应是放热反应，m+n＞p+q B．正反应是吸热反应，m+n＞p+q C．正反应是吸热反应，m+n＜p+q B．正反应是放热反应，m+n＜p+q 6．在恒容密闭容器中，由CO合成甲醇：CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g)，在其他条件不变的情况下，研究温度对反应的影响，实验结果如图所示，下列说法正确的是（ ） A．平衡常数K= B．该反应在T1时的平衡常数比T2时的小 C．处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时增大 D．CO合成甲醇的反应为吸热反应 7．下列有关图像，其中说法正确的是（ ） A．由图Ⅰ知，反应在 T1、T3 处达到平衡 B．由图Ⅰ知，该反应的△H＜0 C．由图Ⅱ知，t3时采取降低反应温度的措施 D．由图Ⅱ知，反应在t6时，NH3体积分数最大 8．一定条件下，CH4与H2O(g)发生反应：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)，设起始=Z，在恒压下，平衡时(CH4)的体积分数与Z和T（温度）的关系如图所示。下列说法正确的是（ ） A．该反应的焓变ΔH＞0 B．图中Z的大小为a＞3＞b C．图中X点对应的平衡混合物中=3 D．温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后(CH4)减小 9．一定温度下，向某恒容密闭容器中充入一定量的A和B，发生反应:A(g)+B(g) C(s)+xD(g)　ΔH>0，容器中A、B、D的物质的量浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是（ ）。 A．反应在前10min内的平均反应速率v(D)=0.15mol·L-1·min-1 B．该反应的平衡常数表达式为K= C．若平衡时保持温度不变，压缩容器容积，则平衡向逆反应方向移动 D．反应至15min时，改变的条件是降低温度 10．对于反应2A（g）＋B（g） 2C （g）ΔH＜0，下列图象正确的是（　　） A． B． C． D． 【强化训练】 11．已知反应N2O4(g)2NO2(g) △H=+57kJ/mol，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是（ ） A．A、C两点气体的平均相对分子质量：A>C B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅 C．由状态B到状态A，可以用加热的方法 D．A、C两点的反应速率：A>C 12．某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)化学平衡状态的影响，得到如下图所示的变化规律（图中T表示温度，n表示物质的量），根据如图可得出的判断结论不正确的是（ ） A．反应速率c＞b＞a B．达到平衡时A2的转化率大小为：b＞a＞c C．若T2＞T1，则正反应一定是吸热反应 D．达到平衡时，AB3的物质的量大小为：c > b > a 13．用CO和H2在催化剂的作用下合成甲醇，发生的反应如下：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。在体积一定的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。下列说法正确的是（ ） A．该反应的ΔH＜0，且p1＜p2 B．反应速率：v逆(状态A)＞v逆(状态B) C．在C点时，CO转化率为75% D．其他条件均相同时，该反应恒压下平衡时CH3OH的体积分数小于恒容时的体积分数 14．图Ⅰ是NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)反应过程中能量变化的示意图。一定条件下，在固定容积的密闭容器中该反应达到平衡状态，当改变其中一个条件X，Y随X的变化关系曲线如图Ⅱ所示。 下列有关说法正确的是（ ） A．一定条件下，向密闭容器中加入1molNO2(g)与1molCO(g)反应放出234kJ热量 B．若X表示CO的起始浓度，则Y表示的可能是NO2的转化率 C．若X表示温度，则Y表示的可能是CO2的物质的量浓度 D．若X表示反应时间，则Y表示的可能是混合气体的密度 15．一定条件下合成乙烯： 6 H2(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，下列说法正确的是（ ） A．生成乙烯的速率：v(M)一定小于v(N) B．化学平衡常数：KN＞K M C．当温度高于250℃时，升高温度，平衡向逆反应方向移动，从而使催化剂的催化效率降低 D．若投料比n（H2）：n（CO2）=3：1，则图中M点时，乙烯的体积分数为7.7％ 16. 是常见的环境污染性气体。一定温度下，向三个容积不等的恒容密闭容器中分别投入1 mol ，用足量活性炭还原的反应为。反应相同时间后，三个容器中的物质的量（n）如图中A、B、C三点所示。下列叙述不正确的是 A．A点达到平衡， B、C点均未达到平衡 B．若B点达到平衡时，在该温度下的平衡常数 C．若C点使用催化剂，能提高的转化率 D．C点时，瞬间压缩容器体积至1 L后，的物质的量增大 17. 工业上用固体作固硫剂，氢气还原辉钼矿()获得钼(Mo)的反应原理为。在恒容密闭容器中进行该反应，平衡时气体的体积分数与温度的关系如图所示。下列说法错误的是 A．X、Y、Z分别代表、、CO B．该反应在高温下可以自发进行 C．图中 D．升高温度，反应体系中混合气体的平均相对分子质量增大 18.储氢合金M的吸放氢反应式为：xH2(g)+2M(s) 2M-Hx(s)，现将100gM置于恒容容器中，通入氢气并维持容器内压强恒定，在不同温度下M的最大吸氢量与氢气压强的关系如图所示，下列说法错误的是 A．压强越小，温度对最大吸氢量的影响越大 B．若到达P点的时间为3min，则吸氢速率v=0.35g/min C．在相同条件下，若氢气中含有氩气，则最大吸氢量减小 D．若到达N点所用时间小于P点，则吸氢速率v(N)<v(P) 19．一密闭体系中发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0，如图是某一时间段内反应速率与时间的关系曲线图。请回答下列问题： (1)处于平衡状态的时间段有：________、________、________、________。 (2)t1、t3、t4时刻体系中分别发生变化的条件是____、____、_____。 (3)下列各时间段中，氨的百分含量最高的是________。 A．t0～t1 B．t2～t3 C．t3～t4 D．t5～t6 20．某研究性学习小组研究了汽车尾气中的NO与CO的反应和某工业废气中的NO2与SO2的反应。回答下列问题： I．研究汽车尾气中的NO与CO的反应 (1)一定温度下，向某容积为1 L的密闭容器中通入a mol NO、b mol CO，控制一定的条件使其发生反应：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH＜0。测得NO的平衡转化率与温度、投料比X(X=)的关系如图1所示。 则T1______T2（填“＞、＜或=”）。 (2)若X1=0.8、a=4，则A点对应的平衡常数K=___(保留为分数即可)。此时再往体系中通入NO、CO、N2和CO2各1 mol，重新再次到达平衡前，v正__v逆（填“＞、＜或＝”）。 II．研究某工业废气中的NO2与SO2的反应 (3)在固定体积的密闭容器中发生反应：NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH=-41.8 kJ·mol-1。 使用某种催化剂，改变投料比的值进行多组实验(各组实验的温度可能相同，也可能不同)测定NO2的平衡转化率。部分实验结果如图2所示。 ①如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，应采取的措施是______。 ②若图中C、D两点对应的实验温度分别为TC和TD，通过计算判断TC_____TD(填“＞”“＝”或“＜”)。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04 化学反应速率与平衡图像分析 1、 掌握化学反速率的概念及表示方法，熟悉化学反应速率的测定思路和测定方法 2、 掌握有关化学反应速率的计算方法 知识点一 速率—时间图像 1.“渐变”类v－t图像 图像 分析 结论 t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变，增大反应物的浓度 t1时v′正突然减小，v′逆逐渐减小；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变，减小反应物的浓度 t1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变，增大生成物的浓度 t1时v′逆突然减小，v′正逐渐减小；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变，减小生成物的浓度 2.“断点”类v－t图像 图像 t1时刻所改变的条件 温度 升高 降低 升高 降低 适合正反应为放热的反应 适合正反应为吸热的反应 压强 增大 减小 增大 减小 适合正反应为气体物质的量增大的反应 适合正反应为气体物质的量减小的反应 3.“平台”类v­t图像 图像 分析 结论 t1时v′正、v′逆均突然增大且v′正＝v′逆，平衡不移动 t1时其他条件不变使用催化剂 t1时其他条件不变增大反应体系的压强且m＋n＝p＋q(反应前后气体体积无变化) t1时v′正、v′逆均突然减小且v′正＝v′逆，平衡不移动 t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＝p＋q(反应前后气体体积无变化) 4.全程速率—时间图像 例如：Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。 原因：（1）AB段(v增大)，反应放热，溶液温度逐渐升高，v增大。 （2）BC段(v减小)，溶液中c(H＋)逐渐减小，v减小。 知识点二 速率—压强(或温度)图像 1.对于速率～温度曲线，温度改变后，吸热反应速率变化大，放热反应速率变化小。即吸热大变，放热小变。以mA＋nBpC＋qD；△Ｈ＝Ｑ为例 2.对于速率～压强曲线，压强改变后，气体体积之和大的一侧反应速率变化大，气体体积之和小的一侧反应速率变化小。以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)；△Ｈ＝Ｑ为例 【名师点拨】这类图像中曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点是平衡状态，压强或温度增大，正反应速率增大得快，平衡正向移动。 知识点三 物质的量(或浓度)—时间图像 这类图像能说明平衡体系中各组分在反应过程中的浓度变化情况。 1、识图：在c-t图中，一般横坐标表示时间，纵坐标表示浓度或物质的量等变化，分析图时要抓住随着时间的变化曲线的基本走势问题，其重点及易错点应抓住曲线的斜率，某一时刻曲线的斜率大小就表示该时刻反应的速率快慢，曲线越陡表示反应的速率越大，曲线越平缓表示反应的速率越小。 2、规律：①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。 ②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。 ③若为是否使用催化剂，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。 3、实例：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 （1）由图像得出的信息 ①X、Y是反应物，Z是产物。 ②t3 s时反应达到平衡状态，X、Y并没有全部反应，该反应是可逆反应。 ③0～t3 s时间段：Δn(X)＝n1－n3mol，Δn(Y)＝n2－n3mol，Δn(Z)＝n2mol。 （2）根据图像可进行如下计算 ①某物质的平均速率、转化率，如 v(X)＝ mol·L－1·s－1； Y的转化率＝×100%。 ②确定化学方程式中的化学计量数之比，如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。 4、易错提醒：解该类图像题要注意各物质曲线出现折点(达到平衡)的时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。 知识点四 转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像 该类图像中常常与化学平衡知识相联系，重在考查化学平衡相关知识点。这类图像反映了反应物或生成物的量在不同温度（压强）下对时间的关系，解题时要注意一定条件下物质含量不再改变时，应是化学反应达到平衡的特征。 1.识图：一般当转化率达到一个定值，即转化率或百分含量保持不变，该反应达到化学平衡，我们可以借助图像中曲线的数值大小，进一步结合影响平衡的一些外界因素，分析整合，得出相关结论。已知不同温度或压强下，反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的系数的关系。 2.规律：“先拐先平，数值大”原则 分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。 ①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。如图甲中T2>T1。 ②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。如图乙中p1>p2。 ③若为使用催化剂引起，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。如图丙中a使用催化剂。 3.实例：正确掌握图像中反应规律的判断方法 [以mA(g)＋nB(g)pC(g)中反应物A的转化率αA为例说明] ①图甲中，T2>T1，升高温度，αA降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。 ②图乙中，p1>p2，增大压强，αA升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积缩小的反应。 ③若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大的反应。 知识点五 恒温线或恒压线图像 该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度（反应物或生成物）或反应物的转化率，横坐标为温度或压强。 1.识图：(α表示反应物的转化率，c表示反应物的平衡浓度) 图①，若p1>p2>p3，则正反应为气体体积减小的反应，ΔH＜0；图②，若T1>T2，则正反应为放热反应。 【名师点睛】解答此类图像问题，往往可作分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线——恒压线或恒温线，然后进行定一议二，从而可解决问题。 2.规律：（1）“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的系数的大小关系。如乙中任取两条压强曲线研究，压强增大，αA增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，甲中任取一曲线，也能得出结论。 （2）通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法，在甲中作垂直线，乙中任取一曲线，即能分析出正反应为放热反应。 知识点六 反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像 1.反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像 对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在相同时间段内，M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正>v逆，未达平衡；M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增大(C%减小)，平衡逆向移动，ΔH<0。 2.化学平衡曲线外的非平衡点分析 对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点。 左上方(E点)，A%大于此压强或温度时平衡体系中的A%，E点必须向正反应方向移动才能达到平衡状态，所以，E点v正>v逆；则右下方(F点)v正<v逆。 3.投料比与转化率或产率相关图像 在工业生产中，为了提高转化率或产率，从原料的利用率研究分析，我们可以得到投料比与转化率或产率相关图像，通过图像分析我们可以得到最佳投料比。如在保持体系总压为105 Pa的条件下进行反应：SO2＋O2SO3，原料气中SO2和O2的物质的量之比m[m＝]不同时，SO2的平衡转化率与温度(t)的关系如图所示： 分析图像我们可以得到如下信息，在同温同压下，增加二氧化硫的量，会使原料气中SO2和O2的物质的量之比m变大，m越大，平衡转化率α(SO2)越小，即图中m1、m2、m3的大小顺序为m1>m2>m3。 知识点七 化学速率图像分析 1.识图 这类图像定性地揭示了反应过程中 v（正）、v（逆）随时间（含条件改变对化学反应速率的影响）而变化的规律，体现了平衡的“逆、动、等、定、变、同”的基本特征，以及平衡移动的方向。分析这类图像的重点及易错点是图像中演变出来的相关面积，曲线下方阴影部分的面积大小就表示在该时间段内某物质的浓度的变化量。另外，由v-t图可知，在一般情况下，同一个反应有先快后慢的特点，生成等量产物（或消耗等量反应物），所需的时间逐渐变长。 2.常见v-t图像分析方法 （1）看图像中正、逆反应速率的变化趋势,看二者是同等程度的变化,还是不同程度的变化。同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂角度考虑;若是不同程度的变化,可从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。 （2）对于反应速率变化程度不相等的反应,要注意观察改变某个条件瞬间,正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。同时要联系外界条件对反应速率的影响规律,加以筛选、验证、排除。 （3）改变条件判断v(正)、v(逆)的相对大小时,可以从平衡移动方向讨论,若平衡正移,v(正)>v(逆),若平衡逆移,v(正)<v(逆)。 （4）规律：v­t图像中无“断点”，曲线是“渐变”的，即逐渐升高或降低，则改变的条件是浓度。若曲线是向上“渐变”，表示改变的条件是“增强”，反之，改变的条件是“减弱”，如工业合成氨的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0。 因t1时刻改变条件后，v′逆>v′正，平衡逆向移动，故改变的条件是增大NH3的浓度。 知识点八 化学平衡图像分析 1.思维建模 2.解题步骤 第一步：看特点。即分析可逆反应方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分 子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应，还是吸热反应)等。 第二步：识图像。即识别图像类型，一看“面”（理清横坐标、纵坐标表示的含义）；二看“线”（分析曲线的走向和变化趋势，它与横坐标、纵坐标的关系）；三看 “点”（重点分析特殊点——起点、拐点、交点、终点的含义）；四看是否要作辅助线（如等温线、等压线等），五看定量图像中有关量的多少问题。 第三步：联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条件等。利用规律“先拐先平，数值大”判断，即曲线先出现拐点，先达到平衡，其温度、压强越大。 第四步：图表与原理整合。逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。 3.解题技巧 ①先拐先平：在含量—时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线表示的温度较高或压强较大。 ②定一议二：在含量—T/p曲线中，图像中有三个变量，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系(因平衡移动原理只适用于“单因素”的改变)。即确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后(通常可画一垂线)，讨论横坐标与曲线的关系。 ③三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看v(正)、v(逆)的相对大小；三看化学平衡移动的方向。 4.易错点拨 （1）“先拐先平”与速率快慢的误区：在反应速率与化学平衡图像中，我们容易错误认为曲线先出现拐点，则反应速率一定快，由此得出反应温度或压强、浓度一定大等错误观点。正确的分析应该是先出现拐点，先平衡，即常说的“先拐先平”，但比较反应速率快慢时，应该依据曲线斜率的大小，斜率大，反应速率快，如下面图像，尽管曲线b先平衡，但其反应速率小于曲线a对应的速率。 （2）未达到平衡的曲线误认为是平衡时的曲线。如根据下面图像判断某反应正反应为放热反应还是吸热反应时，从o—a—b阶段，误认为升高温度，生成物浓度增大，反应向正反应方向进行，所以该正反应为吸热反应。该错误结论的得出原因在于o—a—b阶段时，该反应并没有达到平衡状态，b点为平衡时状态，通过b—c阶段可以得出，在平衡状态下，若升高温度，生成物浓度减少，平衡逆向移动，所以该反应的正反应为放热反应。 （3）图像中涉及定量问题时，应该注意相关“量”与反应原理的对应关系。如合成氨中，若H2 、 N2的浓度按照3:1置入反应装置中，尽管H2 、 N2的浓度不断减少，根据反应原理，二者减少量应该满足3:1的关系，显然下面图像中曲线的变化是错误的结论。 题型01速率-时间图像 【典例】向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如下所示。由图可得出的正确结论是(　　) A.反应在c点达到平衡状态 B.反应物浓度：a点小于b点 C.反应物的总能量低于生成物的总能量 D.Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段 【答案】D 【解析】A项，化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，c点对应的正反应速率显然还在改变，一定未达平衡，错误；B项，a到b时正反应速率增加，反应物浓度随时间不断减小，错误；C项，从a到c正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，错误；D项，随着反应的进行，正反应速率越快，消耗的二氧化硫就越多，SO2的转化率将逐渐增大，正确。 【变式】在一密闭容器中发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0，达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。 回答下列问题： （1）处于平衡状态的时间段是________(填字母，下同)。 A.t0～t1 B.t1～t2 C.t2～t3 D.t3～t4 E.t4～t5 F.t5～t6 （2）判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。 A.增大压强　B.减小压强　C.升高温度 D.降低温度　E.加催化剂　F.充入氮气 t1时刻________；t3时刻________；t4时刻________。 （3）依据（2）中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是________。 A.t0～t1 B.t2～t3 C.t3～t4 D.t5～t6 （4）如果在t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化曲线。 【答案】（1）ACDF　（2）C　E　B　（3）A （4） 【解析】（1）根据图示可知，t0～t1、t2～t3、t3～t4、t5～t6时间段内，v正、v逆相等，反应处于平衡状态。（2）t1时，v正、v逆同时增大，且v逆增大得更快，平衡向逆反应方向移动，所以t1时改变的条件是升温。t3时，v正、v逆同时增大且增大量相同，平衡不移动，所以t3时改变的条件是加催化剂。t4时，v正、v逆同时减小，但平衡向逆反应方向移动，所以t4时改变的条件是减小压强。（3）根据图示知，t1～t2、t4～t5时间段内平衡均向逆反应方向移动，NH3的含量均比t0～t1时间段的低，所以t0～t1时间段内NH3的百分含量最高。（4）t6时刻分离出部分NH3，v逆立刻减小，而v正逐渐减小，在t7时刻二者相等，反应重新达到平衡，据此可画出反应速率的变化曲线。 题型02 速率-压强或速率-温度图像 【典例】可逆反应mA(g)⇌nB(g)+pC(s)；△H=Q，温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合如图中的两个图象，以下叙述正确的是：(　　) A．m＞n，Q＜0 B．m＞n+p，Q＞0 C．m＞n，Q＞0 D．m＜n+p，Q＜0 【答案】A 【解析】由图象可知，升高温度，逆反应速率大于正反应速率，则升高温度，平衡逆向移动；增大压强，正反应速率大于逆反应速率，则增大压强，平衡正向移动。由图象可知，升高温度，逆反应速率大于正反应速率，则升高温度，平衡逆向移动，所以该正反应为放热反应，Q＜0；增大压强，正反应速率大于逆反应速率，则增大压强，平衡正向移动，该反应为气体气体缩小的反应，所以m＞n，故答案选A。 【变式】下列各图是温度(或压强)对2A(s)＋2B(g)2C(g)＋D(g)　ΔH<0的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是(　　) A． B．C．D． 【答案】C 【解析】A和B图中自变量为温度，温度越高，速率越快，B项错误；升温时平衡向吸热方向移动，逆反应速率大于正反应速率，A项错误；C、D图中自变量为压强，压强越大，速率越快，D项错误；增加压强，平衡向气体分子数减小方向移动，也就是向逆反应方向移动，逆反应速率大于正反应速率，C项正确。 题型03 浓度或物质的量-时间图像 【典例】100 ℃时，向某恒容密闭容器加入1.6 mol·L－1的Q后会发生如下反应：2Q(g)M(g)。其中M的物质的量浓度随时间的变化如图所示： 下列说法错误的是(　　) A.从反应开始到刚达到平衡的时间段内，v(Q)＝0.02 mol·L－1·s－1 B.a、b两时刻生成Q的速率：v(a)<v(b) C.用Q浓度变化值表示的ab、bc两个时间段内的反应速率：v(ab)>v(bc)＝0 D.其他条件相同，起始时将0.2 mol·L－1氦气与Q混合，则反应达到平衡所需时间少于60 s 【答案】D 【解析】根据分析，从反应开始到刚达到平衡的时间段内，v(Q)＝＝＝0.02 mol·L－1·s－1，故A正确；Q为反应物，初始时浓度最大，消耗速率最大，生成速率最小，随着反应的进行，Q的浓度逐渐减小，消耗速率逐渐减慢，生成速率逐渐增大，则a、b两时刻生成Q的速率：v(a)<v(b)，故B正确；ab段M的浓度变化量为(0.6－0.3) mol·L－1＝0.3 mol·L－1，则Q的物质的量浓度变化量为M的两倍，为0.3 mol·L－1×2＝0.6 mol·L－1，反应时间为60 s－20 s＝40 s，v(ab)＝＝0.015 mol·L－1·s－1，bc段反应达到平衡状态，M、Q的物质的量浓度变化量为0，则v(bc)＝0，则用Q浓度变化值表示的ab、bc两个时间段内的反应速率：v(ab)>v(bc)＝0，故C正确；其他条件相同，向某恒容密闭容器中通入0.2 mol·L－1氦气与Q混合，容器体积不变，Q、M的浓度不变，与原平衡体系等效，则反应达到平衡所需时间等于60 s，故D错误。 【变式】向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B，发生如下反应：xA(g)＋2B(s)yC(g)　ΔH<0。在一定条件下，容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题： （1）用A的浓度变化表示该反应在0～10 min内的平均反应速率v(A)＝________。 （2）根据图示可确定x∶y＝________。 （3）0～10 min容器内压强________(填“变大”“不变”或“变小”)。 （4）推测第10 min引起曲线变化的反应条件可能是________(填编号，下同)；第16 min引起曲线变化的反应条件可能是________。 ①减压　②增大A的浓度　③增大C的量　④升温　⑤降温　⑥加催化剂 （5）若平衡Ⅰ的平衡常数为K1，平衡Ⅱ平衡常数为K2，则K1________K2(填“>”“＝”或“<”)。 【答案】（1）0.02 mol·L－1·min－1　（2）1∶2　（3）变大　（4）④⑥　④　（5）> 【解析】（1）0～10 min内v(A)＝＝0.02 mol·L－1·min－1。（2）根据图像可知，0～10 min内A的物质的量浓度减少量为0.2 mol·L－1，C的物质的量浓度增加量为0.4 mol·L－1，x、y之比等于A、C的浓度的变化量之比，故x∶y＝0.2 mol·L－1∶0.4 mol·L－1＝1∶2。（3）该反应是气体分子数增大的反应，而容器容积不变，因此0～10 min容器内压强变大。（4）根据图像可知，10 min时改变条件后，A、C的浓度瞬时不变且随后反应速率加快，故改变的条件可能是升温或加入催化剂；12～16 min，反应处于平衡状态，16 min时改变条件后，A、C的浓度瞬时不变，且随后A的浓度逐渐增大，C的浓度逐渐减小，说明平衡逆向移动，故改变的条件可能是升温。（5）升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小。由于16 min时升高温度，则K1>K2。 题型04 转化率-时间-温度图像 【典例】研究之间的转化对控制大气污染具有重要意义，已知： 。如图所示，在恒容密闭容器中，反应温度为时，和随t变化曲线分别为Ⅰ、Ⅱ，改变温度到，随t变化为曲线Ⅲ。下列判断正确的是 A．反应速率 B．温度 C．升高温度，正向反应速率增加，逆向反应速率减小 D．温度和下，反应分别达到平衡时，前者小 【答案】B 【解析】A．升高温度，反应速率增大，达到平衡所需时间变短，根据图像，温度T2>T1，故反应速率，A错误；B．升高温度，反应速率增大，达到平衡所需时间变短，根据图像，温度T2>T1，B正确；C．升高温度，正、逆反应速率均增大，C错误；D．该反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，所以温度和下，反应分别达到平衡时，前者大，D错误；本题选B。 【变式】在其他条件不变时，只改变某一条件，化学反应aA(g)＋B(g)cC(g)的平衡的变化图像如下(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示平衡转化率)，据此分析下列说法正确的是(　　) A.在图像反应Ⅰ中，说明正反应为吸热反应 B.在图像反应Ⅰ中，若p1>p2，则此反应的ΔS>0 C.在图像反应Ⅱ中，说明该正反应为吸热反应 D.在图像反应Ⅲ中，若T1>T2，则该反应能自发进行 【答案】D 【解析】A项，图像反应Ⅰ中任取一曲线，图中随着温度的升高反应物的平衡转化率减小，升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，错误；B项，在图像反应Ⅰ的横坐标上任取一点，作横坐标的垂直线与两曲线相交，若p1>p2，增大压强反应物的平衡转化率增大，增大压强平衡向正反应方向移动，则a＋1>c，ΔS<0，错误；C项，图像反应Ⅱ中T1先出现拐点，T1反应速率快，T1>T2，T1平衡时n(C)小于T2平衡时n(C)，升高温度平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，错误；D项，图像反应Ⅲ增大压强平衡不移动，则a＋1＝c，若T1>T2，升高温度A的转化率减小，升高温度平衡向逆反应方向移动，则ΔH<0，该反应能自发进行，正确。 题型05 恒温线或恒压线图像分析 【典例】SO2的催化氧化是硫酸工业中的重要反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0，图中L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。下列说法正确的是(　　) A.X代表压强 B.L2>L1 C.Ka＝Kb D.若c点的温度或压强分别为L2、X1，则c点v(SO2)正>v(SO2)逆 【答案】D 【解析】A.X如为压强，增大压强，平衡正向移动，转化率增大，正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，转化率减小，则X表示温度，故A错误；B.该反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，转化率增大，L表示压强，应该L1>L2，故B错误；C.X表示温度，则a、b点温度不同，则平衡常数不同，故C错误；D.c点反应未达到平衡状态，平衡正向移动，则c点v(SO2)正>v(SO2)逆，故D正确。 【变式】在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO2、0.1 mol·L－1CH4，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4平衡转化率与温度、压强关系如图，下列有关说法不正确的是(　　) A．上述反应的ΔH<0 B．压强：p4>p3>p2>p1 C．1 100 ℃时该反应的平衡常数约为1.64 D． 压强为p4时，在y点：v正>v逆 【答案】A 【解析】p1、p2、p3、p4是四条等压线，由图像可知，压强一定时，温度越高，CH4的平衡转化率越高，故正反应为吸热反应，ΔH>0，A项错误；该反应为气体分子数增加的反应，压强越高，甲烷的平衡转化率越小，故压强p4>p3>p2>p1，B项正确；压强为p4、温度为1 100 ℃时，甲烷的平衡转化率为80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c(CH4)＝0.02 mol·L－1，c(CO2)＝0.02 mol·L－1，c(CO)＝0.16 mol·L－1，c(H2)＝0.16 mol·L－1，即平衡常数K＝≈1.64，C项正确；压强为p4时，y点未达到平衡，此时v正>v逆，D项正确。 题型06 浓度或物质的量-时间图像 【典例】一定条件下，在甲、乙两个恒容密闭容器(容器容积)中投入等物质的量的X和Y，发生反应，达到平衡时，Q的物质的量浓度与温度和容器容积的关系如图所示。下列说法正确的是 A．x＋y>p＋q B．c(P)：b>2a C．压强：2p(b)<p(c) D．平衡常数： 【答案】D 【分析】由于容器容积V甲:V乙=1:2但投入的是等物质的量的X和Y，故甲中Q的浓度更大，但是小于乙中Q的浓度的2倍，说明容器体积减小，平衡逆向移动，反应是气体体积数增大的反应，随温度升高，Q浓度增大，说明正反应吸热； 【解析】A．由分析，x＋y<p＋q，A错误；B．a、b两点Q的浓度相等，由于反应起始物是X和Y，产生的P和Q物质的量之比等于化学计量数之比，故a、b两点P的浓度也相等，B错误；C．起始反应物是X和Y，甲的体积是乙的一半，由于体积缩小平衡逆向移动，使总压强减小，故压强p(c)<2p(b)，C错误；D．b、c两点温度相同，K相等，正反应吸热，a温度更低平衡逆向移动，K更小，故平衡常数：Ka<Kb=Kc，D正确；本题选D。 【变式】肼()是一种含氢量高的燃料。向恒容密闭容器内加入3 mol，一定条件下体系中催化分解存在以下平衡： ．；．。 不同温度下达到平衡时，均几乎完全分解，分解产物的物质的量如图。 下列说法正确的是 A．曲线a对应的物质是 B．低于M点对应温度时，以反应Ⅰ为主 C．体系中一定不存在反应： D．N点时，体系内：为2∶3 【答案】D 【解析】A．图中为分解产物的物质的量，当温度升高时，NH3趋于0，此时以反应Ⅰ为主，根据反应可知，曲线a对应的物质是H2，故A错误；B．低于M点对应温度时，NH3含量最高，以反应Ⅱ为主，故B错误；C．由图可知，不同温度下达到平衡时，均几乎完全分解，温度升高时，NH3趋于0，所以体系中还存在，故C错误；D．由图可知，N点时，，由H元素守恒知，，体系内为2：3，故D正确；故答案选D。 【巩固训练】 1．如图是一定条件下某化学反应的反应速率随反应时间变化 的示意图．下列叙述与示意图不相符合的是(　　) A．反应达平衡时，正反应速率和逆反应速率相等 B．该反应达到平衡态Ⅰ后，增大反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡态Ⅱ C．同一种反应物在平衡态Ⅰ和平衡态Ⅱ时浓度不相等 D．该反应达到平衡态Ⅰ后，升高温度正反应速率加快，逆反应速率减慢 【答案】D 【解析】 A选项，当正反应速率和逆反应速率相等时，反应达平衡，故A正确； B选项，该反应达到平衡态Ⅰ后，根据图象，正反应速率突变，逆反应速率不变，后来趋于平衡，因此是增大反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡态Ⅱ，故B正确； C选项，平衡态Ⅰ到平衡态Ⅱ，正向移动，因此同一种反应物在平衡态Ⅰ和平衡态Ⅱ时浓度不相等，故C正确； D选项，该反应达到平衡态Ⅰ后，升高温度正反应速率加快，逆反应速率也加快，故D错误； 答案为D。 2．反应N2(g)+3H2(g)2ΝΗ3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1，在反应过程中，正反应速率随条件改变的变化如图，下列说法错误的是（ ） A．t1时增大了生成物浓度 B．t2时降低了温度 C．t2时减少了压强 D．t3时使用了催化剂 【答案】C 【解析】 A．t1时正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡逆向移动，根据时间速率图像可知，反应速率瞬间不变，则为增大了生成物浓度，A正确； BC．t2时正反应速率减小，平衡正向移动，反应速率瞬间减小，则应为降低了温度或增大压强，B正确，C错误； D．t3时刻，平衡不移动，使用了催化剂，故D正确； 故答案选C。 3．现有以下两个图像：下列反应中符合图像的是（ ） A．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0 B．4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＜0 C．2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)　ΔH＞0 D．H2(g)＋CO(g)C(s)＋H2O(g)　ΔH＞0 【答案】C 【解析】 A．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0，为放热反应，正反应是气体物质的量减小的反应，故A不符合； B．4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＜0，正反应是气体物质的量增大的反应，但为放热反应，故B不符合； C．2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)　ΔH＞0，为吸热反应，正反应是气体物质的量增大的反应，故C符合； D．H2(g)＋CO(g)C(s)＋H2O(g)　ΔH＞0，为吸热反应，但正反应是气体物质的量减小的反应，故D不符合； 故答案选C。 4．对于可逆反应 2AB3(g) A2(g) ＋ 3B2(g) ; ΔH＞0，下列图像正确的是（ ） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】 A. 升高温度，正逆反应速率均增大，但该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，因此v(正)>v(逆)，A项错误； B. 升高温度，平衡正向移动，AB3(g)的含量减小，反应达到平衡状态的时间缩短，B项错误； C. 增大压强，平衡逆向移动，AB3(g)的含量增大，升高温度，平衡正向移动，AB3(g)的含量减小，C项错误； D. 增大压强，平衡逆向移动，AB3(g)的含量增大，温度升高，平衡正向移动，AB3(g)的含量减小，D项正确； 答案选D。 5．有一化学平衡：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，如图表示A的转化率同压强、温度的关系，分析图象可以得出的正确结论是（ ） A．正反应是放热反应，m+n＞p+q B．正反应是吸热反应，m+n＞p+q C．正反应是吸热反应，m+n＜p+q B．正反应是放热反应，m+n＜p+q 【答案】B 【解析】 由图可知，压强相同时，温度越高A的转化率越大，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，故正反应为吸热反应；作垂直横轴的线，由图可知，温度相同，压强越大A的转化率越大，说明增大压强，平衡向正反应方向移动，故正反应为气体物质的量减小的反应，即m+n＞p+q，答案选B。 6．在恒容密闭容器中，由CO合成甲醇：CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g)，在其他条件不变的情况下，研究温度对反应的影响，实验结果如图所示，下列说法正确的是（ ） A．平衡常数K= B．该反应在T1时的平衡常数比T2时的小 C．处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时增大 D．CO合成甲醇的反应为吸热反应 【答案】C 【解析】 A．CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)的平衡常数表达式K=，故A错误； B．由图可知，T2温度下到达平衡需要的时间较短，反应速率较快，故温度T2＞T1。温度越高，平衡时甲醇的物质的量越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数减小，在T1时的平衡常数比T2时的大，故B错误； C．由图可知，处于A点的反应体系从T1变到T2，温度升高，平衡向逆反应方向移动，氢气物质的量增大，甲醇的物质的量减小，增大，故C正确； D．由图可知，T2温度下到达平衡需要的时间较短，反应速率较快，故温度T2＞T1。温度越高，平衡时甲醇的物质的量越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，所以合成甲醇的反应为放热反应，故D错误； 故答案选C。 7．下列有关图像，其中说法正确的是（ ） A．由图Ⅰ知，反应在 T1、T3 处达到平衡 B．由图Ⅰ知，该反应的△H＜0 C．由图Ⅱ知，t3时采取降低反应温度的措施 D．由图Ⅱ知，反应在t6时，NH3体积分数最大 【答案】B 【解析】 A.由图Ⅰ知，反应在T1、T3处反应物和生成物的体积分数相等，但反应不一定达到平衡，故A错误； B、T2-T3升高温度，反应物体积分数增大，生成物体积分数减小，所以反应正向进行，平衡向着吸热方向进行，正反应是放热反应，△H＜0，故B正确； C、合成氨的反应属于放热反应，降低温度，反应速率减慢，化学平衡向着放热方向进行，即向正向移动，正反应速率大于逆反应速率，故C错误； D、由图Ⅱ知，t2时刻正逆反应速率都增大且相等，改变的条件是加入催化剂，平衡不移动；t3时刻正逆反应速率都减小，且逆反应速率大于正反应速率，改变的条件是减小压强，平衡向逆反应方向移动；t5时刻正逆反应速率都增大，且逆反应速率大于正反应速率，改变的条件是升高温度，平衡向逆反应方向移动，所以反应在t1~t3时，NH3体积分数最大，故D错误； 故选B。 8．一定条件下，CH4与H2O(g)发生反应：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)，设起始=Z，在恒压下，平衡时(CH4)的体积分数与Z和T（温度）的关系如图所示。下列说法正确的是（ ） A．该反应的焓变ΔH＞0 B．图中Z的大小为a＞3＞b C．图中X点对应的平衡混合物中=3 D．温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后(CH4)减小 【答案】A 【解析】 A、从图分析，随着温度升高甲烷的体积分数逐渐减小，说明升温平衡正向移动，则正反应为吸热反应，故A正确； B、的比值越大，则甲烷的体积分数越小，故a＜3＜b，故B错误； C、起始加入量的比值为3，但随着反应的进行甲烷和水是按等物质的量反应，所以到平衡时比值不是3，故C错误； D、温度不变时，加压，平衡逆向移动，甲烷的体积分数增大，故D错误。 9．一定温度下，向某恒容密闭容器中充入一定量的A和B，发生反应:A(g)+B(g) C(s)+xD(g)　ΔH>0，容器中A、B、D的物质的量浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是（ ）。 A．反应在前10min内的平均反应速率v(D)=0.15mol·L-1·min-1 B．该反应的平衡常数表达式为K= C．若平衡时保持温度不变，压缩容器容积，则平衡向逆反应方向移动 D．反应至15min时，改变的条件是降低温度 【答案】D 【解析】 A．由图象可知，10min时到达平衡，平衡时D的浓度变化量为：3.0mol/L−0=3.0mol/L，则v(D)==0.3mol⋅L−1⋅min−1，故A错误； B．由图可知，平衡时A. D的浓度变化量分别为1.5mol/L、3mol/L，故1:x=1.5mol/L:3mol/L，所以x=2，C是固体，浓度是一个常数，不代入平衡表达式中，可逆反应A(g)+B(g)⇌C(s)+xD(g)的平衡常数表达式K=，故B错误； C．由图可知，平衡时A、D的浓度变化量分别为1.5mol/L、3mol/L，故1：x=1.5mol/L：3mol/L，所以x=2，反应前后气体的体积不变，增大压强平衡不移动，故C错误； D．由图可知，改变条件瞬间，反应混合物的浓度不变，平衡向逆反应移动，该反应正反应为吸热反应，故改变条件应是降低温度，故D正确； 答案选D。 10．对于反应2A（g）＋B（g） 2C （g）ΔH＜0，下列图象正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】 A.温度越高，反应速率越快，建立平衡需要的时间越少，与图像一致；但升高温度，平衡逆向移动，B的物质的量分数增大，与图像不符，故A错误； B.增大压强，平衡正向移动，A的转化率增大与图像一致；但升高温度，平衡逆向移动，A的转化率减小与图像不符，故B错误； C.增大压强，平衡正向移动，C的物质的量分数增大与图像一致；但升高温度，平衡逆向移动，C的物质的量分数应减少与图像不符，故C错误； D.增大压强，平衡正向移动，A的转化率增大与图像一致；升高温度，平衡逆向移动，A的转化率减小与图像一致，故D正确； 故答案选D。 【强化训练】 11．已知反应N2O4(g)2NO2(g) △H=+57kJ/mol，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是（ ） A．A、C两点气体的平均相对分子质量：A>C B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅 C．由状态B到状态A，可以用加热的方法 D．A、C两点的反应速率：A>C 【答案】C 【解析】 A．反应前后气体总质量不变，混合气体的物质的量越大，其相对分子质量越小，混合气体中二氧化氮含量越大混合气体相对分子质量越小，A点二氧化氮含量大于C点，则相对分子质量，故A不选； B．二氧化氮浓度越大混合气体颜色越深，AC温度相同，压强，则容器体积，所以A点浓度小于C点，则A点颜色浅、C点颜色深，故B不选； C.A、B是等压条件下，且温度，所以由状态B到状态A，可以用加热的方法实现，故选C； D．相同温度下，压强越大反应速率越大，AC温度相同，压强，所以反应速率A点小于C点，故D不选； 故答案选C。 12．某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)化学平衡状态的影响，得到如下图所示的变化规律（图中T表示温度，n表示物质的量），根据如图可得出的判断结论不正确的是（ ） A．反应速率c＞b＞a B．达到平衡时A2的转化率大小为：b＞a＞c C．若T2＞T1，则正反应一定是吸热反应 D．达到平衡时，AB3的物质的量大小为：c > b > a 【答案】B 【解析】 A．根据图象可知，a、b、c各点中B的起始物质的量依次增大，则反应物的浓度依次增大，反应速率依次增大，故A正确； B．根据图象可知，a、b、c各点中B的起始物质的量依次增大，对于可逆反应来说，增大一种反应物的物质的量或浓度，有利于平衡向正反应方向移动，则另一种反应物的转化率增大，则达到平衡时A2的转化率大小为：a＜b＜c，故B错误； C．若T2＞T1，由图象可知温度升高生成物的物质的量增大，说明升高温度平衡向正反应分析移动，则正反应为吸热反应，故C正确； D．对于可逆反应来说，增大一种反应物的物质的量或浓度，有利于平衡向正反应方向移动，生成物的物质的量增多，所以达到平衡时，AB3的物质的量大小为c＞b＞a，故D正确； 故答案为B。 13．用CO和H2在催化剂的作用下合成甲醇，发生的反应如下：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。在体积一定的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。下列说法正确的是（ ） A．该反应的ΔH＜0，且p1＜p2 B．反应速率：v逆(状态A)＞v逆(状态B) C．在C点时，CO转化率为75% D．其他条件均相同时，该反应恒压下平衡时CH3OH的体积分数小于恒容时的体积分数 【答案】C 【解析】 A．由图可知，升高温度，CH3OH的体积分数减小，平衡逆向移动，则该反应的△H＜0，300℃时，增大压强，平衡正向移动，CH3OH的体积分数增大，所以p1＞p2，A错误； B．B点对应的温度和压强均大于A点，温度升高、增大压强均使该反应的化学反应速率加快，因此ν逆（状态A）＜ν逆（状态B），B错误； C．设向密闭容器充入了1molCO和2molH2，CO的转化率为x，则 在C点时，CH3OH的体积分数==0.5，解得x=0.75，C正确； D．该反应的正反应是气体体积减小的反应，在其他条件相同时，反应正向进行，体积减小，即在恒温恒容条件下平衡时压强小于恒温恒压时，相对于恒温恒压平衡逆向移动，CH3OH的体积分数减小，D错误； 答案为C。 14．图Ⅰ是NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)反应过程中能量变化的示意图。一定条件下，在固定容积的密闭容器中该反应达到平衡状态，当改变其中一个条件X，Y随X的变化关系曲线如图Ⅱ所示。 下列有关说法正确的是（ ） A．一定条件下，向密闭容器中加入1molNO2(g)与1molCO(g)反应放出234kJ热量 B．若X表示CO的起始浓度，则Y表示的可能是NO2的转化率 C．若X表示温度，则Y表示的可能是CO2的物质的量浓度 D．若X表示反应时间，则Y表示的可能是混合气体的密度 【答案】C 【解析】 A．反应为可逆反应，所以1molNO2(g)与1molCO(g)反应放出的热量小于234kJ，A错误； B．若X表示CO的起始浓度，随着CO的起始浓度的增大，促使平衡向右移动，NO2的转化率应该呈上升的趋势，所以Y不可能表示NO2的转化率，B错误； C．由Ⅰ可知，反应为放热反应，若X表示温度，随着温度的上升，平衡向左移动，生成物的浓度下降，则Y表示的可能是CO2的物质的量浓度，C正确； D．体系中气体的物质的量的和质量一直保持不变，所以混合气体的密度一直保持不变，所以Y不可能表示混合气体的密度，D错误； 答案选C。 15．一定条件下合成乙烯： 6 H2(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，下列说法正确的是（ ） A．生成乙烯的速率：v(M)一定小于v(N) B．化学平衡常数：KN＞K M C．当温度高于250℃时，升高温度，平衡向逆反应方向移动，从而使催化剂的催化效率降低 D．若投料比n（H2）：n（CO2）=3：1，则图中M点时，乙烯的体积分数为7.7％ 【答案】D 【解析】 A、M点的温度低于N点的温度，但M点的催化效率高于N点的，所以生成乙烯的速率：v(M)不一定小于v(N)，A错误； B、升高温度，CO2的平衡转化率降低，说明升温，平衡逆向移动，正反应为放热反应，则化学平衡常数：KN<K M，B错误； C、催化剂的催化效率在一定温度下最高，平衡向逆反应方向移动，与催化剂的催化效率降低无关，C错误； D、若投料比n（H2）：n（CO2）=3：1，则图中M点时，CO2的平衡转化率是50%， 6 H2(g) +2CO2(g)CH2=CH2(g) +4H2O(g) 起始量（mol） 3a a 0 0 变化量（mol） 1.5a 0.5a 0.25a a 平衡量（mol） 1.5a 0.5a 0.25a a 则乙烯的体积分数为0.25a/（1.5a+0.5a+0.25a+a）×100%=7.7％，D正确； 答案选D。 16. 是常见的环境污染性气体。一定温度下，向三个容积不等的恒容密闭容器中分别投入1 mol ，用足量活性炭还原的反应为。反应相同时间后，三个容器中的物质的量（n）如图中A、B、C三点所示。下列叙述不正确的是 A．A点达到平衡， B、C点均未达到平衡 B．若B点达到平衡时，在该温度下的平衡常数 C．若C点使用催化剂，能提高的转化率 D．C点时，瞬间压缩容器体积至1 L后，的物质的量增大 【答案】D 【分析】该反应正向气体分子数增大，恒温恒容条件下，A点的容器体积最小，压强最大，A点的反应速率最大；C点的容器体积最大，压强最小，C点的反应速率最小。根据A、C点NO₂的物质的量可知A点已经达到平衡状态，C点未达平衡。根据“三段式”计算平衡常数K： mol/L． 计算B点浓度商Q： 。 【解析】A．根据分析可知，B点浓度商，B点未达平衡，A正确；B．A、B、C点在同一温度下，该反应的平衡常数不变，，B正确；C．C点未达平衡，使用催化剂可以加快反应速率，提高反应物的转化率，C正确；D．C点时，瞬间压缩容器体积至1 L，与A点形成等效平衡，的物质的量为0.5mol、保持不变，D错误；答案选D。 17. 工业上用固体作固硫剂，氢气还原辉钼矿()获得钼(Mo)的反应原理为。在恒容密闭容器中进行该反应，平衡时气体的体积分数与温度的关系如图所示。下列说法错误的是 A．X、Y、Z分别代表、、CO B．该反应在高温下可以自发进行 C．图中 D．升高温度，反应体系中混合气体的平均相对分子质量增大 【答案】C 【解析】A．该反应中，反应物只有一种是气体，生成物有两种是气体，由图可知，随着温度的升高，平衡时一种气体的体积分数减小，两种气体(Y和Z)的体积分数增大，且Y的体积分数是Z的体积分数的2倍，故可推知X、Y、Z分别代表、、，A正确；B．由化学方程式可知该反应的，由图可知该反应为吸热反应，即，根据可知，该反应在高温下可以自发进行，B正确；C．由图可知，130℃时，该反应达到平衡时，和的体积分数相等，的体积分数是的体积分数的2倍，三种气体的体积分数之和等于，则，C错误；D．升高温度，该反应的化学平衡正向移动，反应体系中混合气体的平均相对分子质量增大，D正确；答案选C。 18.储氢合金M的吸放氢反应式为：xH2(g)+2M(s) 2M-Hx(s)，现将100gM置于恒容容器中，通入氢气并维持容器内压强恒定，在不同温度下M的最大吸氢量与氢气压强的关系如图所示，下列说法错误的是 A．压强越小，温度对最大吸氢量的影响越大 B．若到达P点的时间为3min，则吸氢速率v=0.35g/min C．在相同条件下，若氢气中含有氩气，则最大吸氢量减小 D．若到达N点所用时间小于P点，则吸氢速率v(N)<v(P) 【答案】D 【解析】A．由图可知，压强越小，温度对最大吸氢量的影响越大，故A正确；B．由图可知，到达P点的时间为3min时，M的最大吸氢量为1.05g，则反应速率为=0.35g/min，故B正确；C．恒压条件下若氢气中含有氩气，相当于氢气的分压减小，该反应是气体体积减小的反应，平衡向逆反应方向移动，吸氢量减小，故C正确；D．由图可知，压强相同时，N点反应温度高于P点，温度越高，反应速率越快，则N点反应速率小于P点，故D错误；故选D。 19．一密闭体系中发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0，如图是某一时间段内反应速率与时间的关系曲线图。请回答下列问题： (1)处于平衡状态的时间段有：________、________、________、________。 (2)t1、t3、t4时刻体系中分别发生变化的条件是____、____、_____。 (3)下列各时间段中，氨的百分含量最高的是________。 A．t0～t1 B．t2～t3 C．t3～t4 D．t5～t6 【答案】（1）t0～t1 t2～t3 t3～t4 t5～t6 （2）升高温度 使用了催化剂 减小压强 （3） A 【解析】 (1)从平衡状态的本质和特征分析，可逆反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，时间处于t0～t1，t2～t3，t3～t4，t5～t6时间段内，正、逆反应速率相等，说明这些时间段内反应达到平衡状态，故答案为：t0～t1，t2～t3，t3～t4，t5～t6； (2)由图可知，t1时正、逆反应速率均增大，且逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向移动，改变条件应为升高温度；t3时正、逆反应速率同等程度的增大，改变条件应为使用了催化剂；t4时正逆反应速率均减小，且逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向移动，改变条件应为减小压强，故答案为：升高温度；使用了催化剂；减小压强； (3)随着反应的进行，生成的氨气逐渐增多，氨气的百分含量逐渐增大，反应进行到t0时达到平衡；根据(3)的分析，t1时平衡逆向移动，氨的百分含量减小，t3平衡不移动，t4时平衡逆向移动，氨的百分含量减小，因此氨的百分含量最高的是t0～t1，故答案为：A； 20．某研究性学习小组研究了汽车尾气中的NO与CO的反应和某工业废气中的NO2与SO2的反应。回答下列问题： I．研究汽车尾气中的NO与CO的反应 (1)一定温度下，向某容积为1 L的密闭容器中通入a mol NO、b mol CO，控制一定的条件使其发生反应：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH＜0。测得NO的平衡转化率与温度、投料比X(X=)的关系如图1所示。 则T1______T2（填“＞、＜或=”）。 (2)若X1=0.8、a=4，则A点对应的平衡常数K=___(保留为分数即可)。此时再往体系中通入NO、CO、N2和CO2各1 mol，重新再次到达平衡前，v正__v逆（填“＞、＜或＝”）。 II．研究某工业废气中的NO2与SO2的反应 (3)在固定体积的密闭容器中发生反应：NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH=-41.8 kJ·mol-1。 使用某种催化剂，改变投料比的值进行多组实验(各组实验的温度可能相同，也可能不同)测定NO2的平衡转化率。部分实验结果如图2所示。 ①如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，应采取的措施是______。 ②若图中C、D两点对应的实验温度分别为TC和TD，通过计算判断TC_____TD(填“＞”“＝”或“＜”)。 【答案】I （1）＞ （2） L/mol ＜ II（3） ①降低温度 ② ＝ 【解析】 (1)反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH＜0的正反应是放热反应，在其它条件不变时，升高温度，平衡向吸热的逆反应方向移动，使反应物NO的平衡转化率降低。根据图示可知NO的转化率：T2＞T1，说明温度T2小于T1，即温度：T１＞T２； (2)X==0.8 ，若a=4 mol，则b=5 mol，根据图象可知NO平衡转化率是50%，反应消耗的NO物质的量是2 mol，则平衡时各种气体的物质的量分别是：n(NO)=2 mol，n(CO)=5 mol-2 mol=3 mol，n(N2)=1 mol，n(CO2)=2 mol，由于容器的容积是1 L，所以物质的平衡浓度分别是：c(NO)=2 mol/L，c(CO)=3 mol/L，c(N2)=1 mol/L，c(CO2)=2 mol/L，在该条件下化学平衡常数K== L/mol； 此时若再往体系中通入NO、CO、N2和CO2各1 mol，各种气体的浓度分别是c(NO)=3 mol/L，c(CO)=4 mol/L，c(N2)=2 mol/L，c(CO2)=3 mol/L，该温度下的浓度商Qc==，说明反应未达到平衡，反应逆向进行，故再次到达平衡前，v正＜v逆； (3)①B、C两点投料比相同，NO2转化率增大，说明反应正向移动。由于反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH=-41.8 kJ·mol-1的正反应是放热反应，要使化学平衡正向移动，则改变的条件是降低温度； ②NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH=-41.8 kJ·mol-1，反应为放热反应，n(NO2)：n(SO2)=1，假设NO2、SO2的起始浓度为c mol/L，反应开始时SO3、NO的浓度都是0，由于C点NO2的转化率是50%，根据物质反应转化关系可知：平衡时各种物质的浓度都是0.5c mol/L，则此时的平衡常数K1=1； 在D点NO2转化率40%，n(NO2)：n(SO2)=1.5，假设SO2(g)的起始浓度为c0 mol/L，则c(NO2) =1.5c0 mol/L，反应开始时SO3、NO的浓度都是0，由于D点NO2的转化率是40%，反应消耗NO2的物质的量浓度为：1.5c0 mol/L×0.4=0.6c0 mol/L，根据物质反应转化关系可知：平衡时c(NO2)=0.9c0 mol/L，c(SO2)=0.4c0 mol/L，c(SO3)=c(NO)=0.6c0 mol/L，化学平衡常数K2==1。两个条件下的化学平衡常数相同，说明反应温度相同，故TC=TD。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$