2026届高考化学一轮复习同步练习 化学反应速率和平衡图像

化学反应速率和平衡图像 基础性 1.对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0已达到平衡,如果其他条件不变时,分别改变下列条件,对化学反应速率和化学平衡产生影响,下列条件与图像不相符的是[O~t1:v(正)=v(逆);t1时改变条件,t2时重新建立平衡](　　) 　　　　　　　　　　　　　　 2.(2024·广东梅州期末)如图曲线a表示放热反应X(g)+Y(g)+N(s)Z(g)+M(g)进行过程中X的转化率随时间变化的关系。在其他条件不变时,①升高温度、②加大X的投入量、③增加N(s)的量、④缩小容器的容积、⑤加入催化剂。上述条件能使反应过程按b曲线进行的是(　　) A.①③ B.②⑤ C.④⑤ ③④ 3.(2025·广东深圳盐田高级中学月考)对于可逆反应A(g)+2B(g)2C(g)　ΔH<0,下列图像正确的是(　　) 4.(2024·广东深圳检测)向容积恒定的2 L密闭容器中加入CO(g)和H2O(g)各1 mol,发生反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH<0,反应分别在不同的温度和催化剂下进行,保持其他初始实验条件不变,经10 min测得CO的转化率如图所示,T2 ℃时两曲线相交,下列说法正确的是(　　) A.相同条件下,催化剂2一定比催化剂1的效率高 B.压强对该反应的速率一定无影响 C.温度高于T3 ℃时,CO的转化率下降的原因一定是催化剂失活 D.在A点时,反应一定未达到平衡 5.(2025·广东梅州开学考)CO2合成甲醚的反应为2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g),该反应实现了二氧化碳的资源化利用。在相同容器和催化剂的作用下,该反应在投料比[]分别为1.5、3.0时,测得CO2的平衡转化率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.正反应的ΔH>0 B.代表投料比为1.5的是曲线Ⅰ C.图中A、B、C、D各点,不可能同一时刻到达平衡 D.反应平衡常数:KI(500 K)>KⅡ(600 K) 6.(2024·广东深圳检测)在恒压密闭容器中,充入起始量一定的CO2和H2,主要发生下列反应: CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH=+41.2 kJ·mol-1 2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH=-122.5 kJ·mol-1 达平衡时,CO2的转化率和CO的选择性[CO的选择性=]随温度的变化如图所示,下列说法正确的是(　　) A.图中曲线②表示平衡时CO的选择性随温度的变化 B.加入催化剂能提高CH3OCH3的平衡选择性进而提高产率 C.一定温度下,增大,能提高CO2平衡转化率 D.T ℃下,产物中CO和CH3OCH3的物质的量相同 7.合成气是一种重要的化工原料气,主要组分为CO和H2。用甲烷、二氧化碳自热重整可制备合成气,反应原理如下: 反应Ⅰ:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-820.6 kJ·mol-1 反应Ⅱ:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)　ΔH2=+247.1 kJ·mol-1 反应Ⅲ:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH3=+205.9 kJ·mol-1 反应Ⅳ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH4 不同温度下,向容积为V L的含少量O2的恒压容器按照n(CO2)∶n(CH4)=1∶1投料,实验测得不同压强下平衡时随温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A.ΔH4=-41.2 kJ·mol-1 B.某温度下,反应Ⅱ的平衡常数随压强增大而减小 C.由图可知,p1>p2>p3 D.压强为p2时,T>Tm后,升高温度对反应Ⅳ的促进作用更大 8.在一恒容的密闭容器中装有0.1 mol·L-1 CO2、0.1 mol·L-1 CH4,在一定条件下发生反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图,下列有关说法不正确的是(　　) A.正反应的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) 9.(12分)(2024·广东惠州第三次调研)减少NOx、CO2的排放,实现资源化利用是化学工作者研究的重要课题。 (1)尿素水解生成的NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术,且为可逆过程。反应过程与能量关系如图1,在以Fe2O3为主的催化剂表面可能发生的反应过程如图2。 ①NH3催化还原NO为　　　　　(填“放热”或“吸热”)反应。  ②基态F的价层电子排布式为　　　　　。  ③图2所示脱硝过程的总反应化学方程式为　　　　　　　　　　。  (2)电厂烟气脱氮的反应为4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)　ΔH<0,现向某2 L密闭容器中分别投入一定量的NH3和2.0×10-4 mol NO发生以上反应。其他条件相同时,在甲、乙两种催化剂的作用下,反应1 min时NO的转化率与温度的关系如图3。 ①在催化剂甲的作用下,温度高于210 ℃小于300 ℃时,NO转化率降低的可能原因是　　　　　　　　　　。  ②100~300 ℃区间,0~1 min内,使用甲催化剂时NO的最高平均速率为　　　　　。  (3)工业以NH3和CO2为原料合成尿素。液相中,合成尿素的热化学方程式为2NH3(l)+CO2(l)H2O(l)+NH2CONH2(l)　ΔH<0,在液相中,CO2的平衡转化率与温度、初始氨碳比[用L表示,L=]、初始水碳比[用W表示,W=]关系如图4。 ①曲线A、B中,　　　　　(填“A”或“B”)的W较小。  ②对于液相反应,常用某组分M达到平衡时的物质的量分数x(M)代替平衡浓度来计算平衡常数(记作Kx)。195 ℃时,2NH3(l)+CO2(l)H2O(l)+NH2CONH2(l)的Kx的值为　　　。  综合性 10.(2025·广东深圳段考)在2 L恒容密闭容器中,充入2.0 mol NO和2.0 mol SO2,在一定条件下发生反应2NO(g)+2SO2(g)N2(g)+2SO3(g),测得平衡体系中NO、SO3的物质的量分数(a%)与温度的关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A.该反应正反应的活化能大于逆反应的活化能 B.T1K时,当2v正(SO2)=v逆(N2)时反应达到平衡状态 C.T2K时,若反应经t s达到平衡,则v(N2)= mol·L-1·s-1 D.b点时,往容器中再充入NO、SO2各1.0 mol,再次平衡时a%(N2)减小 11.(2024·河北卷)在水溶液中,CN-可与多种金属离子形成配离子。X、Y、Z三种金属离子分别与CN-形成配离子达平衡时,lg与-lgc(CN-)的关系如图。 下列说法正确的是(　　) A.99%的X、Y转化为配离子时,两溶液中CN-的平衡浓度:X>Y B.向Q点X、Z的混合液中加少量可溶性Y盐,达平衡时 C.由Y和Z分别制备等物质的量的配离子时,消耗CN-的物质的量:Y<Z D.若相关离子的浓度关系如P点所示,Y配离子的解离速率小于生成速率 12.(2023·江苏卷)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为: CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)　ΔH=-164.7 kJ·mol-1 CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH=+41.2 kJ·mol-1 在密闭容器中,1.01×105 Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶4时,CO2的平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2的实际转化率随温度的变化如图所示。CH4的选择性可表示为×100%。下列说法正确的是(　　) A.反应2CO(g)+2H2(g)CO2(g)+CH4(g)的焓变ΔH=-205.9 kJ·mol-1 B.CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加 C.用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480~530 ℃ D.450 ℃时,提高的值或增大压强,均能使CO2的平衡转化率达到X点的值 创新性 13.(10分)(2025·八省联考内蒙古卷)在传统克劳斯工艺制备S2的基础上,科研工作者提出分解H2S制备S2同时获取H2的新方法,反应如下: 反应1:2H2S(g)+O2(g)2H2O(g)+S2(g)　ΔH1 反应2:2H2S(g)2H2(g)+S2(g)　ΔH2 (1)传统克劳斯工艺反应如下,则ΔH1=　　　　　　。  2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(g)　ΔH3=-1 036 kJ·mol-1 4H2S(g)+2SO2(g)3S2(g)+4H2O(g)　ΔH4=+94 kJ·mol-1 (2)按照新方法,向1 L恒容容器中通入0.01 mol混合气体[n(Ar)∶n(H2S)∶n(O2)=88∶10∶2]。H2S的转化率(α)与温度关系曲线如图1所示,三条曲线分别代表平衡转化率及相同反应时间内有、无催化剂的转化率。 图1 ①代表平衡转化率的曲线是　　　(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。  ②ΔH2　　　(填“<”“=”或“>”)0;新方法加入部分O2,而未采用H2S直接分解法的原因是　　　　　。  ③P点n(H2)=1×10-4 mol,此时n(S2)=　　　 mol,反应2的平衡常数K=　　　。  (3)1 000 ℃时,恒容容器中发生反应2,H2S和H2的体积分数(φ)随时间变化曲线如图2所示。下列说法正确的是　　　　　　　。  图2 A.反应2在M点达到化学平衡状态 B.40 ms时,通入Ar,α(H2S)不变 C.H2S的反应速率:v(M)>v(N) D.50 ms时,降低温度,H2的产率增加 (4)NiO可催化分解H2S。形成立方NiO时,Ni2+的3d轨道分裂为两组。请参照基态原子核外电子排布规律将Ni2+的价电子填充至图3中,完成轨道表示式。 图3 答案解析 1.C　解析:分析时要注意改变条件瞬间v(正)、v(逆)的变化。增大O2的浓度,v(正)瞬间增大,v(逆)瞬间不变,A不符合题意;增大压强,v(正)、v(逆)都瞬间增大,v(正)增大的倍数大于v(逆),B不符合题意;升高温度,v(正)、v(逆)都瞬间增大,速率曲线是不连续的,C符合题意;加入催化剂,v(正)、v(逆)同时同倍数增大,D不符合题意。 2.C　解析:根据图像可知,改变条件后,反应速率加快,但是X的平衡转化率不变;①升高温度,加快反应速率,但平衡逆向移动,X的转化率降低,①错误;②加大X的投入量,加快反应速率,平衡正向移动,但X的转化率减小,②错误;③增加N(s)的量,反应速率不变,平衡不移动,X的转化率不变,③错误;④缩小容器的容积,气体压强增大,加快反应速率,平衡不移动,X的转化率不变,④正确;⑤加入催化剂,加快反应速率,平衡不移动,X的转化率不变,⑤正确;故选C。 3.B　解析:在其他条件不变时,增大压强,化学反应速率加快,达到平衡所需时间缩短,即0.2 MPa时应先达到平衡,且增大压强,化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动,因此达到平衡时反应物A的平衡含量降低,A错误;升高温度,反应速率加快,正方向是放热反应,温度升高平衡逆向移动,B正确;催化剂不能影响化学平衡移动,C错误;A的物质的量越多,平衡时A的转化率越小,D错误。 4.D　解析:温度低于T2 ℃时,催化剂1的效率高,温度高于T2 ℃时,催化剂2的效率高,因此温度不同,不能比较催化剂的效率,A错误;有气体参与的反应,增大压强,可增大反应速率,B错误;正反应方向放热,温度高于T3 ℃时,CO的转化率下降的原因可能是温度升高,平衡逆向移动,C错误;催化剂不影响平衡移动,若A点达到平衡,B点温度升高,平衡转化率应小于A点,因此A点时反应一定未达到平衡,D正确。 5.D　解析:由图可知,温度升高,CO2的平衡转化率减小,平衡逆向移动,正反应的ΔH<0,A错误;相同温度下,投料比[]越大,CO2的平衡转化率越大,故代表投料比为1.5的是曲线Ⅱ,B错误;图中A、B、C、D各点,CO2的平衡转化率不同,速率也不同,有可能同一时刻到达平衡,C错误;正反应的ΔH<0,升高温度,K值减小,反应平衡常数:KI(500 K)>KⅡ(600 K),D正确。 6.C　解析:生成一氧化碳的反应为吸热反应、生成二甲醚的反应为放热反应,随着温度的升高,利于一氧化碳的生成而不利于二甲醚的生成,结合图像可知,曲线①一直随温度升高而变大,故①表示平衡时CO的选择性随温度的变化,②表示CO2的转化率随温度的变化,A错误;加入催化剂不能改变平衡选择性,不能改变反应的平衡位置,B错误;在一定温度下,增大一种反应物的浓度,可以提高另一种物质的转化率,故增大能提高CO2的平衡转化率,C正确;由图可知,T ℃下,CO的选择性等于CO2的转化率,但是CO和CH3OCH3的选择性不同,生成的CO和CH3OCH3的物质的量也不相同,D错误。 7.D　解析:反应Ⅳ可由反应Ⅱ-反应Ⅲ得到,则ΔH4=ΔH2-ΔH3=+41.2 kJ·mol-1,A错误;温度一定的情况下,化学平衡常数保持不变,B错误;反应Ⅱ、Ⅲ的正反应均为气体体积增大的反应,减小压强平衡正向移动,n(H2)增加的程度大于n(CO),则压强越小,越大,故p1<p2<p3,C错误;根据分析可知,压强为p2时,T>Tm后,升高温度减小,说明升高温度对反应Ⅳ的促进作用更大,D正确。 8.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;正反应为气体分子数增加的反应,压强越大,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,则平衡常数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。 9.答案:(1)①放热　②3d5　③4NH3+4NO+O24N2+6H2O (2)①催化剂活性降低　②6.0×10-5 mol·L-1·min-1 (3)①A　②3.25 解析:(1)①由图可知反应物的总能量高于生成物的总能量,为放热反应。②铁原子的价层电子排布式为3d64s2,则Fe3+的价层电子排布式为3d5。③由图可知,反应物为氨气、一氧化氮、氧气,生成物为氮气和水,则脱硝的总反应为4NH3+4NO+O24N2+6H2O。 (2)①催化剂的活性受温度的影响,温度升高催化剂的活性可能降低,因此转化率减小。②由图可知100~300 ℃之间,NO的最高转化率为60%,故NO的变化量为2.0×10-4 mol×60%=1.2×10-4 mol,由公式可知最高平均速率为v==6.0×10-5 mol·L-1·min-1。 (3)①当初始氨碳比相同,水碳比越大,二氧化碳的转化率越小,根据图中信息可知,曲线A二氧化碳转化率大于曲线B,则W较小的是曲线A。②N点氨碳比为3,初始水碳比为0,二氧化碳的转化率为75%,设初始氨气的物质的量为3a mol, 　　　 2NH3(l) + CO2(l) H2O(l) + NH2CONH2(l) 起始/mol 3a a 0 0 变化/mol 1.5a 0.75a 0.75a 0.75a 平衡/mol 1.5a 0.25a 0.75a 0.75a 平衡时总物质的量为3.25a mol,则Kx==3.25。 10.C　解析:升高温度,NO的物质的量分数增大,说明升高温度平衡逆向移动,正反应放热,该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能,A错误;正、逆反应速率比不等于系数比,故T1K时,当2v正(SO2)=v逆(N2)时反应未达到平衡状态,B错误;T2K时,反应达到平衡,SO3的物质的量分数为40%, 　　　 2NO(g) + 2SO2(g) N2(g) + 2SO3(g) 初始/mol 2 2 0 0 转化/mol 2x 2x x 2x 平衡/mol 2-2x 2-2x x 2x =0.4,x=,若反应经t s达到平衡,则v(N2)= mol·L-1·s-1,C正确;b点时,NO和SO3的物质的量分数相等,根据上述分析可知,2-2x=2x,x=0.5,则K==1,b点时再向容器中充入NO、SO2各1.0 mol,Q==0.062 5<K=1,则平衡正向移动,再次平衡时a%(N2)增大,D错误。 11.B　解析:99%的X、Y转化为配离子时,溶液中,则lg=lg≈-2,根据图像可知,纵坐标约为-2时,溶液中-lgcX(CN-)>-lgcY(CN-),则溶液中CN-的平衡浓度:X<Y,A错误;Q点时lg=lg,即,加入少量可溶性Y盐后,会消耗CN-形成Y配离子,使得溶液中c(CN-)减小(沿横坐标轴向右移动),lg与lg曲线在Q点相交后,随着-lgc(CN-)继续增大,X对应曲线位于Z对应曲线上方,即lg>lg,则,B正确;设金属离子形成配离子的离子方程式为:金属离子+mCN-配离子,则平衡常数K=,lgK=lg-mlgc(CN-)=-lg-mlgc(CN-),即lg=-mlgc(CN-)-lgK,故X、Y、Z三种金属离子形成配离子时结合的CN-越多,对应lg~-lgc(CN-)曲线斜率越大,由题图知,曲线斜率:Y>Z,则由Y、Z制备等物质的量的配离子时,消耗CN-的物质的量:Z<Y,C错误;由P点状态移动到形成Y配离子的反应的平衡状态时,-lgc(CN-)不变,lg增大,即c(Y)增大,c(Y配离子)减小,则P点状态Y配离子的解离速率>生成速率,D错误。 12.D　解析:由盖斯定律可知反应2CO(g)+2H2(g)CO2(g)+CH4(g)的焓变ΔH=-2×41.2 kJ·mol-1-164.7 kJ·mol-1=-247.1 kJ·mol-1,A错误;CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)为放热反应,升高温度平衡逆向移动,CH4的含量降低,故CH4的平衡选择性随着温度的升高而降低,B错误;由图可知温度范围约为350~400 ℃时二氧化碳实际转化率接近峰值,此时为最适温度,C错误;450 ℃时,提高的值可提高二氧化碳的平衡转化率,增大压强反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)平衡正向移动,可提高二氧化碳的平衡转化率,均能使CO2平衡转化率达到X点的值,D正确。 13.答案:(1)-314 kJ·mol-1 (2)①Ⅰ　②>　使H2与O2反应生成水,减小H2的浓度,使反应2平衡正向移动　③2.5×10-4　1×10-5 (3)BC (4) 解析:(1)将传统克劳斯工艺反应中的两个反应依次编号为③、④,根据盖斯定律,由(④+③)得2H2S(g)+O2(g)2H2O(g)+S2(g),ΔH1=(ΔH3+ΔH4)=(-1 036 kJ·mol-1+94 kJ·mol-1)=-314 kJ·mol-1。 (2)①催化剂不影响转化率,只影响速率,因此平衡转化率是该条件下的最大转化率,有无催化剂都不会超过最大转化率,故平衡转化率曲线是Ⅰ。②由图示可知,温度升高时,H2S的转化率升高,而反应1正反应为放热反应,温度升高转化率会降低,故反应2正反应为吸热反应,即ΔH2>0。新方法加入部分O2,而未采用H2S直接分解法的原因是使H2与O2反应生成水,减小H2的浓度,使反应2平衡正向移动。③向1 L恒容容器中通入0.01 mol混合气体[n(Ar)∶n(H2S)∶n(O2)=88∶10∶2],则n(H2S)=1×10-3 mol,n(O2)=2×10-4 mol,设达到平衡时生成了2x mol H2O和2y mol H2, 2H2S(g)　　+　　O2(g)　　2H2O(g)+S2(g)　 起始/mol 1×10-3 2×10-4 0 0 转化/mol 2x x 2x x 平衡/mol 1×10-3-2x-2y 2×10-4-x 2x x+y 　　　2H2S(g)　2H2(g)+S2(g) 起始/mol 1×10-3 0 0 转化/mol 2y 2y y 平衡/mol 1×10-3-2x-2y 2y y+x P点H2S的转化率为50%,5×10-4=2x+2y,2y=1×10-4,解得y=0.5×10-4,x=2×10-4,n(S2)=2.5×10-4 mol,则K==1×10-5。 (3)由图示可知,M点后各物质体积分数依然在改变,反应2在M点未达到平衡,A错误;恒容容器中,40 ms时已达到平衡,通入Ar,不影响平衡移动,故α(H2S)不变,B正确;M点的H2S的浓度高于N点,故反应速率:v(M)>v(N),C正确;50 ms时反应处于平衡状态,反应2正反应为吸热反应,降低温度平衡逆向移动,H2的产率减小,D错误;故选BC。 学科网（北京）股份有限公司 $