内容正文:
题型03 化学反应速率和化学平衡图像分析
1.(24-25高二上·天津滨海新区汉沽第一中学·期中)下列关于图像的描述不正确的是
A.由图可知氢氟酸为弱酸,且a点对应比b点对应大
B.由图可知的正反应是放热反应
C.该图可表示压强对的影响,乙的压强比甲的压强大
D.可以表示使用催化剂的能量变化情况
A.A B.B C.C D.D
2.(24-25高二上·天津南开区·期中)下列关于各图像的解释或得出的结论不正确的是
A.由甲图可知,反应在t1时刻可能改变了压强或使用了催化剂
B.由乙图可知,反应在m点可能达到了平衡状态
C.由丙图可知,C点:v正>v逆
D.由丁图可知,交点A表示反应一定处于平衡状态,此时v正=v逆
3.(24-25高二上·天津耀华中学·期中)如图是关于反应的平衡移动图像,影响平衡移动的原因可能是
A.增大反应物浓度,同时减小生成物浓度 B.升高温度,减少体积实现加压
C.增大反应物浓度,同时使用催化剂 D.降低温度,增大容积实现减压
4.(24-25高二上·天津南开区·期中)可逆反应:的v-t图像如图甲所示;若其他条件都不变,只是在反应前加入合适的催化剂,则其v-t图像如图乙所示。现有下列叙述:
①a1=a2;②a1<a2;③b1=b2;④b1<b2;⑤t1>t2;⑥t1=t2;⑦甲图与乙图中阴影部分的面积相等;⑧图乙中阴影部分面积更大。则以上所述各项正确的组合为
A.②④⑤⑦ B.②④⑥⑧ C.②③⑤⑦ D.②④⑤⑧
5.(24-25高二上·天津第三中学·期中)下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像,其中图像和实验结论表达均正确的是
①A(g)+3B(g)⇌2C(g)
②FeCl3+3KSCN⇌Fe(SCN)3+3KCl
③A(g)+3B(g)⇌2C(g)
④A(g)+B(g)⇌2C(g)
A.①是其他条件一定时,反应速率随温度变化的图像,正反应ΔH<0
B.②是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl晶体后化学反应速率随时间变化的图像
C.③是在有无催化剂存在下建立的平衡图像,a是使用催化剂时的曲线
D.④是一定条件下向含有一定量A的容器中逐渐加入B的图像,压强p1>p2
6.(24-25高二上·天津蓟州区·期中)在某密闭容器中,可逆反应:A(g) + B(g) ⇌xC(g)符合图中(Ⅰ)所示关系,φ(C)表示C气体在混合气体中的体积分数.由此判断,对图像(Ⅱ)说法不正确的是( )
A.p3>p4,Y轴表示A的转化率
B.p3>p4,Y轴表示B的质量分数
C.p3>p4,Y轴表示B的转化率
D.p3>p4,Y轴表示混合气体的平均相对分子质量
7.(24-25高二上·天津第二十中学·期中)某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对化学平衡的影响,得到如下图像(图中p表示压强,T表示温度,n表示物质的量),下列结论正确的是
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
2A(g)+B(g)2C(g)
2A(g)C(g)
3A(g)+B(g)2C(g)
A(g)+B(g)2C(g)
A.反应Ⅰ:ΔH>0,p2>p1
B.反应Ⅱ:ΔH<0,T1>T2
C.反应Ⅲ:ΔH>0,T2>T1或ΔH<0,T1> T2
D.反应Ⅳ:ΔH<0,T2>T1
8.(24-25高二上·天津天津五区县重点校联考·期中)下列叙述与图像不相对应的是
A.图1表示反应 速率时间图像,时改变的条件可能是减小压强
B.图2是温度和压强对反应影响的示意图,则X、Y、Z均为气态
C.图3表示与足量盐酸的反应速率时间图像,其中段速率增大的原因是反应放热,溶液温度逐渐升高
D.图4表示用捕碳的反应:,其中b、c、d三点的平衡常数从大到小的顺序为
9.(24-25高二上·天津南开大学附属中学·期中)臭氧是理想的烟气脱硝试剂,其脱硝反应为,若反应在恒容密闭容器中进行,下列由该反应相关图像作出的判断正确的是
A.图1可知,升高温度,平衡常数减小
B.图2可表示:温度,且纵坐标为的百分含量
C.图3中时的改变可能是加入了催化剂或改变压强,平衡不移动
D.图4表示平衡转化率随的变化,则可能为
10.(24-25高二上·天津河西区·期中)对于可逆反应,下列图像正确的是
A. B. C. D.
11.(24-25高二上·天津河西区·期中)反应mA(g)+nB(g)pC(g)的速率和平衡图像如下,下列判断正确的是
A.图1中,T1<T2,该反应正反应为吸热反应
B.图3中,表示反应速率v正>v逆的是点3
C.图2中,该反应m+n<p
D.图4中,若m+n=p,则a曲线一定使用了催化剂
12.(23-24高二上·天津实验中学滨海学校·期中)下列是有关外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像,其中图像和实验结论表达均正确的是
A.①是其他条件一定时,反应速率随温度变化的图像,则逆反应ΔH>0
B.②是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl晶体后,化学反应速率随时间变化的图像
C.③是在有无催化剂存在条件下,建立平衡过程的图像,a是使用催化剂时的曲线
D.④2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)中纵坐标为SO2的百分含量,则a点v正 < v逆
13.(24-25高二上·天津第二南开学校·期中)某化学研究小组在探究外界条件对反应A(g)+3B(g)2C(g)速率和平衡的影响时,作出如下图像。下列判断错误的是
A.由图1可知,该反应ΔH<0 B.由图2可知,a曲线使用了催化剂
C.由图3可知,点1平衡正向移动 D.由图4可知,P1>P2
14.(24-25高二上·天津南开大学附属中学·期中)在温度不同的2L恒容密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中各充入1molX和2molY,保持其它条件相同,发生反应:,测得10min时X的物质的量n(X)如图所示。下列说法正确的是
A.当X和Y的浓度之比为时,反应达到平衡
B.由和对应的图像可知,该可逆反应的正反应为吸热反应
C.b点一定满足:
D.再向容器Ⅲ中再充入1molX和2molY,再次平衡时,Y的转化率增大
15.(24-25高二上·天津实验中学·期中)符合图像的反应为
A.
B.
C.
D.
16.(24-25高二上·天津两校联考·期中)有下列两个图像:
下列反应中同时符合两图像的是
A.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0
B.2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) ΔH>0
C.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0
D.A2(g)+2B2(g)C2(g) ΔH>0
17.(24-25高二上·天津第四十七中学·期中)如图所示,表示(正反应放热)这个可逆反应的正确图像为
A. B.
C. D.
18.(24-25高二上·天津第四十七中学·期中)如图所示的各图中,表示2A(g)+B(g)2C(g)(△H<0)这个可逆反应的正确图像为(注:Φ(C)表示C的体积分数,P表示气体压强,C表示浓度)
A. B.
C. D.
19.(23-24高二上·天津第四十七中学·期中)可逆反应2A(g)+B(g)2C(g),ΔH<0,P2>P1判断下列图像错误的是
A. B.
C. D.
20.(24-25高二上·天津滨海新区·期中)根据如图有关图像,说法正确的是()
A.由图Ⅰ知,反应在T1、T3处达到平衡,且该反应的△H<0
B.由图Ⅱ知,反应在t6时刻,NH3体积分数最大
C.由图Ⅱ知,t3时采取降低反应体系温度的措施
D.图Ⅲ表示在10L容器、850℃时的反应,由图知,到4min时,反应放出51.6kJ的热量
21.(23-24高二上·天津第一百中学、咸水沽第一中学·期中)在密闭的容器中进行如下的反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),在温度T1和T2时,产物的量与时间的关系如下图所示,符合图像的正确的判断是
A.T1>T2,△H>0 B.T1>T2,△H<0
C.T1<T2,△H>0 D.T1<T2,△H<0
22.(24-25高二上·天津部分区·期中)在其他条件不变时,只改变某一条件,化学反应aA(g)+bB(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
23.(24-25高二上·天津部分区·期中)某化学研究小组探究外界条件对化学反应:速率和平衡的影响图像如图所示。下列判断错误的是
A.由图1可知:T1<T2,该反应正反应为放热反应
B.由图2可知:该反应
C.图3中,表示反应速率的是点1
D.图4中,若,则a曲线可能使用了催化剂
24.(24-25高二上·天津天津五区县重点校联考·期中)下列叙述与图像相符的是
A.图①表示反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡后在t0时刻充入了一定量的SO3
B.图②可满足反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0
C.图③表示反应aA(g)+bB(g)cC(g),在容器中充入1molA和1molB,经过相同时间容器中A的百分含量随温度的变化,可知反应ΔH>0
D.图④表示反应aA(g)+bB(g)cC(g)平衡时A的百分含量随压强的变化,可知E点v(逆)>v(正)
25.(23-24高二上·天津朱唐庄中学·期中)目前,常利用催化技术将汽车尾气中的NO和CO转化成CO2和N2。为研究如何增大该化学反应的速率,某课题组进行了以下实验探究。
【提出问题】在其他条件不变的情况下,温度或催化剂的比表面积(单位质量的物质所具有的总面积)如何影响汽车尾气的转化速率?
【查阅资料】使用相同的催化剂,当催化剂质量相等时,催化剂的比表面积对催化效率有影响。
【实验设计】
(1)请填写下表中的空白。
编号
t/°C
c(NO)/(mol • L–1)
c(CO)/(mol • L–1)
催化剂的比表面积/(m2•g–1)
I
280
6.50×10–3
4.00×10–3
80.0
II
4.00×10–3
120
III
360
80.0
【图像分析与结论】三组实验中CO的浓度随时间的变化如下图所示。
(2)写出化学反应方程式 。
(3)第I组实验中,达到平衡时NO的浓度为 。
(4)由曲线I、II可知,增大催化剂的比表面积,该化学反应的速率将 (“增大” “减小”或“无影响” )。
(5)由实验I和III可得出的结论是 。
26.(23-24高二上·天津部分区·期中)汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染。
(1)查阅资料可知使用相同的催化剂,当催化剂质量相等时,催化剂的比表面积对催化效率有影响。某实验小组的实验数据、图像分析与结论如下:
编号
t/℃
c(NO)/(mol/L)
c(CO)/(mol/L)
催化剂的比表面积
I
280
6.50×10⁻³
4.00×10⁻³
80.0m²/g
II
t=?
6.50×10⁻³
4.00×10⁻³
120m²/g
III
360
6.50×10⁻³
4.00×10⁻³
80.0m²/g
三组实验中:CO的浓度随时间的变化如图所示。
①在催化剂作用下,CO和NO反应转化为无害气体的化学方程式: 。
②第II组实验中,温度t= ℃。
③由曲线 (从“a”“b”“c”选填)可知,增大催化剂的比表面积,该化学反应的速率将 (填“增大”“减小”或“无影响”)。
④第I组实验中,如果5分钟达到反应平衡,用NO表示该化学反应速率为 mol/L·min。
⑤由实验I和III可得出的结论是 。
(2)汽车尾气中NO和CO的生成及转化
①已知汽缸中生成NO的反应为:。若1mol空气含0.8molN2和0.2molO2,1300℃时在密闭容器内反应达到平衡,测得NO为8×10-4mol。计算该温度下的平衡常数K= 。
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:。已知该反应的△H>0,简述该设想能否实现的依据: 。
27.(23-24高二上·天津第九十五中学益中学校·期中)按要求完成下列问题。
(1)反应过程中的能量变化如图,回答下列问题。
①该反应= (用含式子表示);
②在反应体系中加入催化剂, (填“增大”、“减小”、“不变”), (填“增大”、“减小”、“不变”)。
(2)在一定温度下,将2molA和2molB两种气体相混合于容积为2L的某密闭容器中,发生如下反应:,2min末反应达到平衡状态,生成了0.8molD,并测得C的浓度为0.4mol/L,请填写下列空白
①x值等于 。
②A的转化率为 。
③生成D的反应速率为 。
(3)在碳循环中,以为原料生产尿素的反应历程与能量变化示意图如图。
第二步反应的 0(填“>”、“<”或“=”)。从图像分析决定生产尿素的总反应的反应速率的步骤是第 步反应。
28.(24-25高二上·天津河北区·期中)化学平衡调控在化工生产中起着重要的作用,回答下列问题。
I.工业废气再利用得到燃料甲醇:。
(1)写出该反应的平衡常数表达式 。
(2)上述反应能自发进行,则 0(填“>”、“<”或“=”)。
(3)以下一定能说明该反应已达到平衡状态的是________。
A.混合气体的平均相对分子质量不变 B.
C.混合气体的密度保持不变 D.
II.在密闭容器中充入和,发生反应:,平衡时NO的体积分数随温度、压强的变化关系如图:
(4)由图像分析可知, (填写“大于”、“等于”或“小于”)。
(5)下列物理量中,图中d点大于b点的是________(填字母)。
A.正反应速率 B.逆反应速率 C.的浓度 D.对应温度的平衡常数
(6)a点NO的体积分数为40%,则NO的平衡转化率为 。
(7)保持温度与容积不变,再向容器中充入和,重新达平衡后的NO的体积分数将 (填写“增大”、“减小”或“不变”)。
29.(23-24高二上·天津宁河区·期中)滴定法是实验室和工业生产中常用的一种简便、快速和应用广泛的定量分析方法.在实验室用溶液分别滴定体积均为浓度均为的盐酸和醋酸溶液,得到溶液随加入溶液体积而变化的两条滴定曲线.
(1)用溶液滴定醋酸溶液,滴定终点的现象是 ,若滴定终点时仰视滴定管刻度线,则会使所测的消耗的溶液体积 (填“偏大”、或“偏小”)
(2)滴定醋酸的曲线是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)
(3)图中和大小的比较: (填“>”、“<”或“=”)
(4)下列方法中可使溶液中醋酸的电离程度增大的是______________(填字母序号)
A.适度升温 B.加少量冰醋酸
C.加少量醋酸钠固体 D.加少量碳酸钠固体
(5)下列图像能说明醋酸钠的水解反应达到平衡的是
A.溶液中与反应时间t的关系
B.的水解速率与反应时间t的关系
C.溶液的pH与反应时间t的关系
D.与反应时间t的关系
(6)室温时,向醋酸溶液中加入等体积的溶液,充分反应后所得溶液显酸性,则所得溶液中的离子大小顺序为
30.(24-25高二上·天津第二十一中学·期中)将CO2转化为高附加值碳基燃料,可有效减少碳的排放。在催化剂作用下CO2甲烷化的总反应为:CO2(g)+2H2(g)⇌CH4(g)+ H2O(g) △H总 Kp总,该反应分两步完成,反应过程如下:
i.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H1 Kp1
ii.CO(g)+H2(g)⇌CO2(g)+CH4(g) △H2 Kp2
回答下列问题:
(1)催化剂的选择是CO2甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间,测得CO2转化率和生成CH4选择性随温度的变化如图所示。(注:选择性是指产物的专一性,在一个化学反应中若有多个产物,其中某一产物是目标产物,若这个物质的产率越高,说明该反应的选择性越好。)
对比上述两种催化剂的催化性能,工业上应选择的催化剂是 ,使用的合适温度为 。
(2)为研究反应过程的热效应,一定温度范围内对上述反应的平衡常数Kp进行计算,得lgKp-T的线性关系如图所示:
①对于反应ii,图中v正A v正B(填“>”“<”或“=”)。在T1温度下Kp1= (填写具体数值)。达到平衡后,若保持温度不变压缩容器的体积,CH4的物质的量 (填“增加”“减小”或“不变”),反应i的平衡将 (填“正向”“逆向”或“不”)移动。
②密闭容器发生反应:CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g),其中CH4与CO2的浓度均为0.1 mol/L,在一定条件下反应,测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示,则压强P1 P2(填“>”或“<”)。若P2=3 MPa,则T ℃时该反应的平衡常数Kp= MPa2(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
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题型03 化学反应速率和化学平衡图像分析
1.(24-25高二上·天津滨海新区汉沽第一中学·期中)下列关于图像的描述不正确的是
A.由图可知氢氟酸为弱酸,且a点对应比b点对应大
B.由图可知的正反应是放热反应
C.该图可表示压强对的影响,乙的压强比甲的压强大
D.可以表示使用催化剂的能量变化情况
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【详解】A.相同温度条件下,导电能力相同的氢氟酸溶液和盐酸稀释相同倍数时,盐酸的导电能力小于氢氟酸溶液,说明氢氟酸溶液中HF存在电离平衡,即氢氟酸为弱酸,且导电能力相同的氢氟酸溶液浓度大于盐酸,稀释相同倍数时,氢氟酸溶液的浓度依然大于盐酸,所以a点对应比b点对应大,A正确;
B.时先达平衡,则,降低温度,的体积分数增大,则反应的平衡正向移动,所以该反应的正反应是放热反应,B正确;
C.由图可知,乙比甲先达到平衡,根据压强对有气体参加反应的反应速率的影响,乙的压强比甲的压强大,且该反应是气体分子数减少的反应,增大压强,平衡正向移动,反应物的质量分数减小,但乙的压强比甲的压强大,则平衡时甲、乙反应物的质量分数不相等,所以该图不能表示压强对的影响,C错误;
D.图为有无催化剂的对比图像,从图中可以看出,使用催化剂,活化能降低,所以图可以表示使用催化剂的能量变化情况,D正确;
故选C。
2.(24-25高二上·天津南开区·期中)下列关于各图像的解释或得出的结论不正确的是
A.由甲图可知,反应在t1时刻可能改变了压强或使用了催化剂
B.由乙图可知,反应在m点可能达到了平衡状态
C.由丙图可知,C点:v正>v逆
D.由丁图可知,交点A表示反应一定处于平衡状态,此时v正=v逆
【答案】D
【详解】A.改变条件后,正逆反应速率增大且相等,若对前后气体分子数相等的化学反应,可能是加压,也可能是加了催化剂,故A正确;
B.生成物的百分含量随温度的升高而增大,m为曲线的最高点,生成物的百分含量达到最大值,达到相应温度下的限度,即建立了相应温度下的平衡状态;继续升温生成物的百分含量减小,说明升温反应向相反方向移动,故B正确;
C.C点位于曲线以下,表示未达到该温度下的最大转化率,此时平衡会向正反应方向移动,v正>v逆,故C正确;
D.A点时c(反应物)=c(生成物),不一定达到平衡状态,故D错误;
故选:D。
3.(24-25高二上·天津耀华中学·期中)如图是关于反应的平衡移动图像,影响平衡移动的原因可能是
A.增大反应物浓度,同时减小生成物浓度 B.升高温度,减少体积实现加压
C.增大反应物浓度,同时使用催化剂 D.降低温度,增大容积实现减压
【答案】A
【详解】A.增大反应物浓度,同时减小生成物浓度,在该瞬间正反应速率增大,逆反应速率减小,化学平衡向正反应移动,与图象变化符合,A正确;
B.升高温度,同时加压,正、逆反应速率都增大,逆反应速率应在原速率的上方,而图示的逆反应速率比原来小,与图象变化不吻合,B错误;
C.增大反应物浓度,同时使用催化剂,正、逆反应速率都增大,逆反应速率也应在原速率的上方,但由于正反应速率增大更多,化学平衡向正反应移动,与图象变化不吻合,C错误;
D.降低温度,同时减压,正、逆反应速率都降低,正反应速率也应在原速率的下方,与反应事实不吻合,D错误;
故合理选项是A。
4.(24-25高二上·天津南开区·期中)可逆反应:的v-t图像如图甲所示;若其他条件都不变,只是在反应前加入合适的催化剂,则其v-t图像如图乙所示。现有下列叙述:
①a1=a2;②a1<a2;③b1=b2;④b1<b2;⑤t1>t2;⑥t1=t2;⑦甲图与乙图中阴影部分的面积相等;⑧图乙中阴影部分面积更大。则以上所述各项正确的组合为
A.②④⑤⑦ B.②④⑥⑧ C.②③⑤⑦ D.②④⑤⑧
【答案】A
【详解】加入催化剂的结果一是正、逆反应速率都增大,二是缩短了达到平衡的时间,由此可得:a1<a2、b1<b2、t1>t2,但不使平衡移动推知,阴影面积为反应物浓度的变化,由于催化剂不影响平衡移动,则两图中阴影部分面积相等,故选A。
5.(24-25高二上·天津第三中学·期中)下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像,其中图像和实验结论表达均正确的是
①A(g)+3B(g)⇌2C(g)
②FeCl3+3KSCN⇌Fe(SCN)3+3KCl
③A(g)+3B(g)⇌2C(g)
④A(g)+B(g)⇌2C(g)
A.①是其他条件一定时,反应速率随温度变化的图像,正反应ΔH<0
B.②是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl晶体后化学反应速率随时间变化的图像
C.③是在有无催化剂存在下建立的平衡图像,a是使用催化剂时的曲线
D.④是一定条件下向含有一定量A的容器中逐渐加入B的图像,压强p1>p2
【答案】C
【详解】A.根据图像①,升高温度,平衡正向移动,正反应ΔH>0,A错误;
B.②反应实质是Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,K+和Cl-不参加化学反应,KCl浓度增大不影响化学平衡,B错误;
C.③使用催化剂,反应速率加快,先达到平衡,但不改变平衡时A的体积分数,C正确;
D.④此反应为反应前后气体物质的量不变的化学反应,改变压强不影响平衡状态,即不影响A的转化率,且由于不断加入B,A的转化率增大,D错误;
综上所述答案为C。
6.(24-25高二上·天津蓟州区·期中)在某密闭容器中,可逆反应:A(g) + B(g) ⇌xC(g)符合图中(Ⅰ)所示关系,φ(C)表示C气体在混合气体中的体积分数.由此判断,对图像(Ⅱ)说法不正确的是( )
A.p3>p4,Y轴表示A的转化率
B.p3>p4,Y轴表示B的质量分数
C.p3>p4,Y轴表示B的转化率
D.p3>p4,Y轴表示混合气体的平均相对分子质量
【答案】B
【分析】根据(Ⅰ),先拐先平衡数值大,得出T1 > T2,T2 > T1,ab曲线从下到上,压强增大,C增大,平衡正向移动,说明正向是体积减小的反应,即x=1,bc曲线从下到上,温度降低,C增大,平衡正向移动,说明正向是放热反应。
【详解】A.p3>p4,加压,正向移动,A消耗,A的转化率增大,故A正确;
B.p3>p4,加压,正向移动,B的质量分数减小,故B错误;
C.p3>p4,加压,正向移动,B消耗,B的转化率增大,故C正确;
D.p3>p4,加压,正向移动,气体物质的量减小,气体质量不变,混合气体的平均相对分子质量增大,故D正确。
综上所述,答案为B。
【点睛】利用先拐先平衡数值大得出结论,再分析温度和压强对平衡的影响得出反应是吸热还是放热反应,是体积增大还是体积减小的反应。
7.(24-25高二上·天津第二十中学·期中)某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对化学平衡的影响,得到如下图像(图中p表示压强,T表示温度,n表示物质的量),下列结论正确的是
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
2A(g)+B(g)2C(g)
2A(g)C(g)
3A(g)+B(g)2C(g)
A(g)+B(g)2C(g)
A.反应Ⅰ:ΔH>0,p2>p1
B.反应Ⅱ:ΔH<0,T1>T2
C.反应Ⅲ:ΔH>0,T2>T1或ΔH<0,T1> T2
D.反应Ⅳ:ΔH<0,T2>T1
【答案】C
【详解】A.由方程式可知,该反应是气体体积减小的反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,A的转化率增大,由图可知,相同温度时p1条件下A的转化率大于p2,则压强p1大于p2,故A错误;
B.温度越高,反应速率越快,达到平衡所需时间越少,由图可知,T2条件下反应先达到平衡,则反应温度T2大于T1,故B错误;
C.若题给反应为放热反应,升高温度, 平衡向逆反应方向移动,B的起始物质的量一定时,C的体积分数减小,由图可知,B的起始物质的量一定时,T2条件下C的体积分数大于T1条件下,则反应温度T2小于T1;若题给反应为吸热反应,升高温度, 平衡向正反应方向移动,B的起始物质的量一定时,C的体积分数增大,由图可知,B的起始物质的量一定时,T2条件下C的体积分数大于T1条件下,则反应温度T2大于T1,故C正确;
D.若题给反应为放热反应,升高温度, 平衡向逆反应方向移动,A的转化率减小,由图可知, T2条件下A的转化率大于T1条件下,则反应温度T2小于T1,故D错误;
故选C。
8.(24-25高二上·天津天津五区县重点校联考·期中)下列叙述与图像不相对应的是
A.图1表示反应 速率时间图像,时改变的条件可能是减小压强
B.图2是温度和压强对反应影响的示意图,则X、Y、Z均为气态
C.图3表示与足量盐酸的反应速率时间图像,其中段速率增大的原因是反应放热,溶液温度逐渐升高
D.图4表示用捕碳的反应:,其中b、c、d三点的平衡常数从大到小的顺序为
【答案】B
【详解】A.时如果减小压强,正逆反应速率都减小,平衡逆向移动,与图像相符合,故A不选;
B.如果X、Y、Z均为气态,为气体体积相等的反应,改变压强,平衡不移动,Z的体积分数不变,与图像不符合,故B选;
C.与盐酸反应是放热反应,开始时温度升高对反应速率的影响占主导地位,故反应速率加快,与图像相符,故C不选;
D.c点之后,CO2的浓度变化是因为平衡移动,升高温度,平衡逆向移动,导致CO2的浓度增大,说明反应为放热反应,对放热反应,升高温度,K值减小,故,故D正确;
答案选B。
9.(24-25高二上·天津南开大学附属中学·期中)臭氧是理想的烟气脱硝试剂,其脱硝反应为,若反应在恒容密闭容器中进行,下列由该反应相关图像作出的判断正确的是
A.图1可知,升高温度,平衡常数减小
B.图2可表示:温度,且纵坐标为的百分含量
C.图3中时的改变可能是加入了催化剂或改变压强,平衡不移动
D.图4表示平衡转化率随的变化,则可能为
【答案】A
【详解】A.由图可知,反应物总能量高于生成物总能量,正反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,故A正确;
B.由图可知T2对应曲线先达平衡状态,所以温度T2>T1,而正反应是放热反应,温度升高,平衡逆向移动,的百分含量越大,与图像不符,故B错误;
C.若时加入催化剂,正反应速率加快,平衡不移动,与图像符合,若是增大压强,正反应速率突然增大,但是随后会随着浓度减小而减小,与图像不符,故C错误;
D.增大,平衡向正反应方向移动,二氧化氮自身转化率应降低,与图像不符,故D错误;
故选A。
10.(24-25高二上·天津河西区·期中)对于可逆反应,下列图像正确的是
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】A.在其它条件不变时,增大压强,化学反应速率加快,达到平衡所需时间缩短,即0.2MPa时的应先达到平衡,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;
B.升高温度,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;
C.催化剂不能影响化学平衡移动,C错误;
D.当反应物之比与化学计量数相等时,转化率相等,故横坐标应该为2,D错误;
故选B。
11.(24-25高二上·天津河西区·期中)反应mA(g)+nB(g)pC(g)的速率和平衡图像如下,下列判断正确的是
A.图1中,T1<T2,该反应正反应为吸热反应
B.图3中,表示反应速率v正>v逆的是点3
C.图2中,该反应m+n<p
D.图4中,若m+n=p,则a曲线一定使用了催化剂
【答案】B
【详解】A.温度T2先到达平衡,温度T1<T2,而升高温度,C%减小,说明升高温度平衡逆向移动,则正反应为放热反应,即△H<0,故A错误;
B.曲线上各点均处于平衡状态,点3 B的转化率小于点2的平衡转化率,点3应正向进行建立平衡,则点3反应速率:v正>v逆,故B正确;
C.温度一定条件下,增大压强,C%增大,说明平衡正向移动,说明正反应为体积缩小的反应,故该反应m+n>p,故C错误;
D.曲线a、曲线b平衡时B的含量相同,曲线a先到达平衡,可能使用了催化剂,由于m+n=p,也可能是增大压强,故D错误。
答案选B。
12.(23-24高二上·天津实验中学滨海学校·期中)下列是有关外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像,其中图像和实验结论表达均正确的是
A.①是其他条件一定时,反应速率随温度变化的图像,则逆反应ΔH>0
B.②是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl晶体后,化学反应速率随时间变化的图像
C.③是在有无催化剂存在条件下,建立平衡过程的图像,a是使用催化剂时的曲线
D.④2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)中纵坐标为SO2的百分含量,则a点v正 < v逆
【答案】C
【详解】A.①是其他条件一定时,升高温度,由于v正>v逆,说明平衡正向移动。根据平衡移动原理可知:在其它条件不变时,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,正反应方向为吸热反应,所以正反应ΔH>0,则逆反应ΔH<0,A错误;
B.②反应的实质是: ,可见加入少量KCl晶体后,对化学平衡移动不产生任何影响,B错误;
C.③催化剂可以使化学反应速率加快,但由于对正反应、逆反应的速率影响相同,因此不能使平衡发生移动,C正确;
D.④2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)中纵坐标为SO2的百分含量,则a点SO2的百分含量大于平衡时SO2的百分含量,反应向正反应方向移动,v正 > v逆,D错误;
故答案选C。
13.(24-25高二上·天津第二南开学校·期中)某化学研究小组在探究外界条件对反应A(g)+3B(g)2C(g)速率和平衡的影响时,作出如下图像。下列判断错误的是
A.由图1可知,该反应ΔH<0 B.由图2可知,a曲线使用了催化剂
C.由图3可知,点1平衡正向移动 D.由图4可知,P1>P2
【答案】C
【详解】A.正逆反应速率相等时是平衡状态,接着随温度升高,平衡逆反应速率大于正反应速率,逆向移动,说明正反应放热,即∆H<0,A正确;
B.使用催化剂一般加快反应速率,但不影响平衡移动,a是使用催化剂时的曲线,B正确;
C.曲线上任意一点都表示达到平衡状态,点1在曲线上方未达到平衡状态,B的转化率减小,平衡逆向移动,C错误;
D.温度一定时,加压C的百分含量增加,则P1>P2,D正确;
故选C。
14.(24-25高二上·天津南开大学附属中学·期中)在温度不同的2L恒容密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中各充入1molX和2molY,保持其它条件相同,发生反应:,测得10min时X的物质的量n(X)如图所示。下列说法正确的是
A.当X和Y的浓度之比为时,反应达到平衡
B.由和对应的图像可知,该可逆反应的正反应为吸热反应
C.b点一定满足:
D.再向容器Ⅲ中再充入1molX和2molY,再次平衡时,Y的转化率增大
【答案】D
【详解】A.在温度不同的2L恒容密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中各充入1molX和2molY,保持其它条件相同,发生反应:,X和Y的浓度之比一直为,无法判断反应达到平衡,A错误;
B.由、和对应的图象可知,时X的物质的量大于时X的物质的量而时X的物质的量小于时X的物质的量,说明到平衡发生了移动即温度升高平衡向逆反应方向移动,故该可逆反应的正反应为放热反应,B错误;
C.不能确定b点是否为平衡状态,所以b点不一定满足:,C错误;
D.在恒温恒容条件下,再向容器Ⅲ中再充入1molX和2molY,相当于加压,平衡向气体体积分数减小的方向移动即向正反应方向移动,再次平衡时,Y的转化率增大,D正确;
故选D。
15.(24-25高二上·天津实验中学·期中)符合图像的反应为
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【分析】图像分析可知反应速率随压强增大,速率增大,达到平衡状态后,增大压强,平衡正向进行正反应速率大于逆反应速率。
【详解】A.,反应是气体体积增大的反应,增大压强平衡逆向进行,不符合图像中速率变化,故A错误;
B.,反应是气体体积减小的反应,增大压强平衡正向进行,符合图像变化,故B正确;
C.反应是气体体积增大的反应,增大压强平衡逆向进行,不符合图像中速率变化,故C错误;
D.是气体体积增大的反应,反应是气体体积增大的反应,增大压强平衡逆向进行,不符合图像中速率变化,故D错误;
故选:B。
16.(24-25高二上·天津两校联考·期中)有下列两个图像:
下列反应中同时符合两图像的是
A.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0
B.2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) ΔH>0
C.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0
D.A2(g)+2B2(g)C2(g) ΔH>0
【答案】B
【分析】由左边的图像可知,温度越高生成物的平衡浓度越大,说明升高温度,平衡向正反应移动,故正反应为吸热反应;由右边图像可知,相交点左边未达平衡,相交点为平衡点,相交点右边压强增大,平衡被破坏,逆>正,平衡向逆反应移动,说明正反应为气体物质的量增大的反应;综合上述分析可知,可逆反应正反应为吸热反应且正反应为气体总物质的量增大的反应,据此结合选项解答。
【详解】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.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B符合;
C.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0为放热反应,正反应是气体物质的量增大的反应,故C不符合;
D.A2(g)+2B2(g)C2(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;
故选B。
17.(24-25高二上·天津第四十七中学·期中)如图所示,表示(正反应放热)这个可逆反应的正确图像为
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】A.2A(g)+B(g)⇌2C(g)正反应放热,升高温度,平衡逆向移动,C的百分含量减小,故A正确;
B.增大压强,正逆反应速率均增大,故B错误;
C.催化剂能加快反应速率,但不能使平衡发生移动,平衡时C的浓度应相同,故C错误;
D.2A(g)+B(g)⇌2C(g)正反应放热,升高温度,平衡逆向移动,A的转化率减小,故D错误;
故选:A。
18.(24-25高二上·天津第四十七中学·期中)如图所示的各图中,表示2A(g)+B(g)2C(g)(△H<0)这个可逆反应的正确图像为(注:Φ(C)表示C的体积分数,P表示气体压强,C表示浓度)
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】A.温度升高,反应速率加快,达到平衡所需的时间缩短,反应逆向移动,C的质量分数降低,A项正确;
B.增大压强,反应速率加快,v(正)、v(逆)均增大,但是从图像中可以发现v(逆)是减小的,B项错误;
C.加入催化剂,反应速率加快,达到平衡所需的时间缩短,但C的质量分数不发生变化,但是图像中显示C的浓度变大,说明平衡移动,C项错误;
D.该反应为放热反应,则降低温度,平衡向放热反应方向移动,即正向移动,A的转化率增大,则升高温度,A的转化率减小,D项错误;
故选A。
19.(23-24高二上·天津第四十七中学·期中)可逆反应2A(g)+B(g)2C(g),ΔH<0,P2>P1判断下列图像错误的是
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】A.可逆反应2A(g)+B(g)⇌2C(g),ΔH<0,温度越高,反应速率越快,且达到平衡需要的时间越短,另外升高温度,平衡逆向移动,A的转化率降低,图像吻合,故A正确;
B.可逆反应2A(g)+B(g)⇌2C(g),ΔH<0,在恒压条件下,升高温度,平衡逆向移动,C的百分含量降低;在恒温条件下,增大压强,平衡正向移动,C的百分含量增大,图像吻合,故B正确;
C.可逆反应2A(g)+B(g)⇌2C(g),ΔH<0,达到平衡后,升高温度,正、逆反应速率都加快,且v(逆)增大幅度大于v(正),平衡逆向移动,图像吻合,故C正确;
D.可逆反应2A(g)+B(g)⇌2C(g)达到平衡后,增大压强,正、逆反应速率都加快,且v(正)增大幅度大于v(逆),平衡正向移动,图像不吻合,故D错误;
故答案为D。
20.(24-25高二上·天津滨海新区·期中)根据如图有关图像,说法正确的是()
A.由图Ⅰ知,反应在T1、T3处达到平衡,且该反应的△H<0
B.由图Ⅱ知,反应在t6时刻,NH3体积分数最大
C.由图Ⅱ知,t3时采取降低反应体系温度的措施
D.图Ⅲ表示在10L容器、850℃时的反应,由图知,到4min时,反应放出51.6kJ的热量
【答案】D
【分析】找出平衡点,根据勒夏特列原理进行分析;
【详解】A、根据图I,T2℃下反应物体积分数达到最小,生成物的体积分数达到最大,T2℃反应达到平衡,T1℃没有达到平衡,T2℃以后,X的体积分数增大,Z的体积分数减小,随着温度的升高,平衡向逆反应方向进行,正反应方向为放热反应,即△H<0,故A错误;
B、t2时刻正逆反应速率相等,平衡不移动,根据图像Ⅱ,t3后,反应向逆反应方向进行,NH3的量减少,即t1~t3时刻,NH3体积分数最大,故B错误;
C、根据图像Ⅱ,t3时,正逆反应速率都降低,改变的因素是降低温度,或减小压强,根据图像Ⅱ,t3时,反应向逆反应方向移动,如果降低温度,该反应为放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动,即v正>v逆,不符合图像,t3时刻采取的是减小压强,故C错误;
D、根据图Ⅲ,0到4min变化的物质的量为0.12mol·L-1×10L=1.2mol,即放出的热量为1.2mol×43kJ·mol-1=51.6kJ,故D正确;
答案选D。
21.(23-24高二上·天津第一百中学、咸水沽第一中学·期中)在密闭的容器中进行如下的反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),在温度T1和T2时,产物的量与时间的关系如下图所示,符合图像的正确的判断是
A.T1>T2,△H>0 B.T1>T2,△H<0
C.T1<T2,△H>0 D.T1<T2,△H<0
【答案】D
【分析】“先拐先平,数值大”: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者压强较大。
【详解】根据“先拐先平,数值大”的原则,由图像可知,T2温度下先出现拐点,反应速率更快,先达到平衡,所以T1< T2;在温度更低的条件下碘化氢的产量更高,说明正反应是放热反应,△H<0,故D项正确;
故答案选D。
22.(24-25高二上·天津部分区·期中)在其他条件不变时,只改变某一条件,化学反应aA(g)+bB(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
【详解】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+1c,ΔS0,错误;
C项,图像反应II中T1先出现拐点,T1反应速率快,T1T2,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ΔH0,该反应能自发进行,正确;
答案选D。
23.(24-25高二上·天津部分区·期中)某化学研究小组探究外界条件对化学反应:速率和平衡的影响图像如图所示。下列判断错误的是
A.由图1可知:T1<T2,该反应正反应为放热反应
B.由图2可知:该反应
C.图3中,表示反应速率的是点1
D.图4中,若,则a曲线可能使用了催化剂
【答案】C
【详解】A.根据“先拐先平数值大”,可知T1<T2,升高温度,C的百分含量减小,说明平衡逆向移动,故该反应的正反应为放热反应,A正确;
B.由图可知,只增大压强,C的百分含量增大,说明加压平衡正向移动,所以该反应m+n>p,B正确;
C.图中点1的转化率大于同温下的平衡转化率,说明点1反应逆向进行,反应速率:,C错误;
D.曲线a速率加快,平衡没有移动,若m+n>p,曲线a不会由增压引起、可能使用了催化剂,D正确;
故选C。
24.(24-25高二上·天津天津五区县重点校联考·期中)下列叙述与图像相符的是
A.图①表示反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡后在t0时刻充入了一定量的SO3
B.图②可满足反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0
C.图③表示反应aA(g)+bB(g)cC(g),在容器中充入1molA和1molB,经过相同时间容器中A的百分含量随温度的变化,可知反应ΔH>0
D.图④表示反应aA(g)+bB(g)cC(g)平衡时A的百分含量随压强的变化,可知E点v(逆)>v(正)
【答案】B
【详解】A.由图可以看出若t0时刻充入了一定量的SO3,平衡逆向移动,但(正)应与平衡点相连,叙述与图像不符,故A错误;
B.由先拐先平数值大可知,T1>T2,p2>p1;由图看出,若压强不变升高温度,SO3的百分含量减小,说明升温平衡逆向移动,则正反应为放热反应,ΔH<0;若温度不变增大压强,SO3的百分含量增大,说明加压平衡正向移动,即向气体分子数减小的方向移动,叙述与图像相符,故B正确;
C.由图可知,随着反应进行,反应物不断减少,A的百分含量减少,反应放热使温度升高,达到平衡后,再升高温度,A的百分含量增大,说明升温平衡逆向移动,则正反应为放热反应,ΔH<0,叙述与图像不符,故C错误;
D.E点A的百分含量大于平衡时A的百分含量,说明此时反应在向正反应方向进行,则v(逆)<v(正),故D错误;
答案选B。
25.(23-24高二上·天津朱唐庄中学·期中)目前,常利用催化技术将汽车尾气中的NO和CO转化成CO2和N2。为研究如何增大该化学反应的速率,某课题组进行了以下实验探究。
【提出问题】在其他条件不变的情况下,温度或催化剂的比表面积(单位质量的物质所具有的总面积)如何影响汽车尾气的转化速率?
【查阅资料】使用相同的催化剂,当催化剂质量相等时,催化剂的比表面积对催化效率有影响。
【实验设计】
(1)请填写下表中的空白。
编号
t/°C
c(NO)/(mol • L–1)
c(CO)/(mol • L–1)
催化剂的比表面积/(m2•g–1)
I
280
6.50×10–3
4.00×10–3
80.0
II
4.00×10–3
120
III
360
80.0
【图像分析与结论】三组实验中CO的浓度随时间的变化如下图所示。
(2)写出化学反应方程式 。
(3)第I组实验中,达到平衡时NO的浓度为 。
(4)由曲线I、II可知,增大催化剂的比表面积,该化学反应的速率将 (“增大” “减小”或“无影响” )。
(5)由实验I和III可得出的结论是 。
【答案】(1) 280 6.50×10–3 6.50×10–3 4.00×10–3
(2)
(3)
(4)增大
(5)升高温度,化学反应速率增大
【分析】本实验想要探究在其他条件不变的情况下,温度或催化剂的比表面积对汽车尾气转化速率的影响,应采用控制变量法,实验Ⅰ给出了NO、CO的初始浓度以及催化剂的比表面积,实验Ⅱ催化剂的比表面积与实验Ⅰ不同,因此其它的量需完全相同,通过实验Ⅰ和Ⅱ可探究催化剂的比表面积对汽车尾气的转化速率的影响;实验Ⅲ的温度与实验Ⅰ不同,因此其它的量需完全相同,通过实验Ⅰ和Ⅲ可探究温度对汽车尾气的转化速率的影响。
【详解】(1)探究温度或催化剂的比表面积(单位质量的物质所具有的总面积)如何影响汽车尾气的转化速率,需要控制变量,由表格可知实验Ⅱ中催化剂的比表面积比实验Ⅰ大,则温度和浓度均要相同, II:280,6.50×10–3;实验Ⅲ的温度与实验Ⅰ不同,因此其它的量需完全相同,III:6.50×10–3,4.00×10–3;
(2)NO和CO转化成CO2和N2,化学反应方程式;
(3)根据第I组实验中数据及图象,列三段式:,平衡时NO的浓度为;
(4)催化剂增大化学反应速率,但不影响化学平衡;
(5)根据分析,实验Ⅰ和Ⅲ探究温度对汽车尾气的转化速率的影响,由图象可知,实验Ⅲ的曲线斜率较大,反应速率快,因此升高温度,化学反应速率加快。
26.(23-24高二上·天津部分区·期中)汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染。
(1)查阅资料可知使用相同的催化剂,当催化剂质量相等时,催化剂的比表面积对催化效率有影响。某实验小组的实验数据、图像分析与结论如下:
编号
t/℃
c(NO)/(mol/L)
c(CO)/(mol/L)
催化剂的比表面积
I
280
6.50×10⁻³
4.00×10⁻³
80.0m²/g
II
t=?
6.50×10⁻³
4.00×10⁻³
120m²/g
III
360
6.50×10⁻³
4.00×10⁻³
80.0m²/g
三组实验中:CO的浓度随时间的变化如图所示。
①在催化剂作用下,CO和NO反应转化为无害气体的化学方程式: 。
②第II组实验中,温度t= ℃。
③由曲线 (从“a”“b”“c”选填)可知,增大催化剂的比表面积,该化学反应的速率将 (填“增大”“减小”或“无影响”)。
④第I组实验中,如果5分钟达到反应平衡,用NO表示该化学反应速率为 mol/L·min。
⑤由实验I和III可得出的结论是 。
(2)汽车尾气中NO和CO的生成及转化
①已知汽缸中生成NO的反应为:。若1mol空气含0.8molN2和0.2molO2,1300℃时在密闭容器内反应达到平衡,测得NO为8×10-4mol。计算该温度下的平衡常数K= 。
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:。已知该反应的△H>0,简述该设想能否实现的依据: 。
【答案】(1) 2CO+2NO2CO2+N2 280 ac 增大 6×10-4 在其它条件相同的情况下,升高温度,反应速率增大,平衡逆向移动
(2) 4×10-6 该反应是焓增、熵减的反应,在任何温度下均不自发进行
【详解】(1)①在催化剂作用下,CO和NO反应转化为CO2和N2,根据电子守恒和质量守恒,写出反应化学方程式为:2CO+2NO2CO2+N2;
②实验要探究催化剂的比表面积对催化效率有影响,根据控制变量的思想,实验I和II应该在相同温度下进行,故t=280℃;
③结合图像可以分析出曲线a、c是在温度相同时,催化剂比表面积不同时所得的结果,即分别为实验I、II对应的结果,由曲线ac可知,增大催化剂的比表面积,该化学反应的速率将增大;
④由曲线a可知,第I组实验中,达到平衡时,用CO表示该化学反应速率为=6×10-4 mol/L·min,根据方程式2CO+2NO2CO2+N2可知,v(NO)= v(CO) 6×10-4 mol/L·min;
⑤由实验I和III可知,在其它条件相同的情况下,升高温度,反应速率增大,平衡时CO的浓度增大,说明平衡逆向移动;
(2)①已知气缸中生成NO的反应为:,若气缸中进入1mol空气(1mol空气含有0.8mol N2和0.2mol O2),1300℃时在密闭容器内反应达到平衡.测得NO为8×10-4mol,反应前后气体物质的量相同,计算平衡常数时可以用物质的量代替平衡浓度计算,先计算物质的平衡量,N2为0.8mol-4×10-4 mol,O2为0.2mol-4×10-4 mol,由于该反应是气体体积相等的反应,代入物质的量计算得结果与代入浓度是一样的,得K===4×10-6;
②反应的ΔH>0,△S<0,故该反应是焓增、熵减的反应,任何温度下均不自发进行。
27.(23-24高二上·天津第九十五中学益中学校·期中)按要求完成下列问题。
(1)反应过程中的能量变化如图,回答下列问题。
①该反应= (用含式子表示);
②在反应体系中加入催化剂, (填“增大”、“减小”、“不变”), (填“增大”、“减小”、“不变”)。
(2)在一定温度下,将2molA和2molB两种气体相混合于容积为2L的某密闭容器中,发生如下反应:,2min末反应达到平衡状态,生成了0.8molD,并测得C的浓度为0.4mol/L,请填写下列空白
①x值等于 。
②A的转化率为 。
③生成D的反应速率为 。
(3)在碳循环中,以为原料生产尿素的反应历程与能量变化示意图如图。
第二步反应的 0(填“>”、“<”或“=”)。从图像分析决定生产尿素的总反应的反应速率的步骤是第 步反应。
【答案】(1) 减小 不变
(2) 2
(3) > 二
【详解】(1)①反应的焓变等于正反应活化能减去逆反应的活化能,该反应=;
②在反应体系中加入催化剂,降低了反应的活化能,加快反应速率,但是不改变反应的焓变,故减小、不变;
(2)①2min末反应达到平衡状态,生成了0.8molD,并测得C的浓度为0.4mol/L,则C为0.4mol/L ×2L=0.8,反应生成物质的量比等于其系数比,故x值等于2;
②生成了0.8molD,则消耗A,A的转化率为;
③生成D的反应速率为;
(3)第二步反应中生成物能量高于反应物能量,反应为吸热反应,故>0;过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能,活化能越小反应越快,活化能越大反应越慢,决定总反应速率的是慢反应;从图像分析决定生产尿素的总反应的反应速率的步骤是第二步反应。
28.(24-25高二上·天津河北区·期中)化学平衡调控在化工生产中起着重要的作用,回答下列问题。
I.工业废气再利用得到燃料甲醇:。
(1)写出该反应的平衡常数表达式 。
(2)上述反应能自发进行,则 0(填“>”、“<”或“=”)。
(3)以下一定能说明该反应已达到平衡状态的是________。
A.混合气体的平均相对分子质量不变 B.
C.混合气体的密度保持不变 D.
II.在密闭容器中充入和,发生反应:,平衡时NO的体积分数随温度、压强的变化关系如图:
(4)由图像分析可知, (填写“大于”、“等于”或“小于”)。
(5)下列物理量中,图中d点大于b点的是________(填字母)。
A.正反应速率 B.逆反应速率 C.的浓度 D.对应温度的平衡常数
(6)a点NO的体积分数为40%,则NO的平衡转化率为 。
(7)保持温度与容积不变,再向容器中充入和,重新达平衡后的NO的体积分数将 (填写“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】(1)
(2)<
(3)A
(4)大于
(5)CD
(6)12.5%
(7)减小
【详解】(1)反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的平衡常数表达式K=。
(2)反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的∆S<0,该反应能自发进行,根据∆G=∆H-T∆S<0的反应能自发进行可知,该反应的∆H1<0。
(3)A.建立平衡的过程中混合气体的总质量始终不变,混合气体的总物质的量是变量,混合气体的平均相对分子质量是变量,混合气体的平均相对分子质量不变能说明反应达到平衡状态;
B.3v正(H2)=v逆(CH3OH)时同一物质表示的正、逆反应速率不相等,反应没有达到平衡状态;
C.建立平衡的过程中混合气体的总质量始终不变,在恒容容器中,混合气体的密度始终不变,混合气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡状态;
D.反应中各物质的浓度不变说明反应达到平衡, 不一定平衡;
能说明该反应已达到平衡状态的是A。
(4)反应2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)的正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,NO的平衡体积分数增大;由图可知,相同压强下,T1时NO的平衡体积分数大于T2时,则T1大于T2。
(5)图中b、d点的压强相同,b点温度高于d点;
A.温度越高,化学反应速率越快,故b点正反应速率大于d点,A项不符合题意;
B.温度越高,化学反应速率越快,故b点逆反应速率大于d点,B项不符合题意;
C.b点相对于d点,升高温度,平衡逆向移动,N2的浓度减小,故b点N2的浓度小于d点,C项符合题意;
D.b点相对于d点,升高温度,平衡逆向移动,对应温度的平衡常数减小,故b点对应温度的平衡常数小于d点,D项符合题意;
答案选CD。
(6)a点NO的平衡体积分数为40%,设转化NO物质的量为xmol,列三段式:,则=40%,解得x=0.5,NO的平衡转化率为×100%=12.5%。
(7)保持温度与容积不变,再向容器中充入2molNO(g)和2.5molH2(g),相当于增大压强,平衡正向移动,重新达到平衡后NO的体积分数将减小。
29.(23-24高二上·天津宁河区·期中)滴定法是实验室和工业生产中常用的一种简便、快速和应用广泛的定量分析方法.在实验室用溶液分别滴定体积均为浓度均为的盐酸和醋酸溶液,得到溶液随加入溶液体积而变化的两条滴定曲线.
(1)用溶液滴定醋酸溶液,滴定终点的现象是 ,若滴定终点时仰视滴定管刻度线,则会使所测的消耗的溶液体积 (填“偏大”、或“偏小”)
(2)滴定醋酸的曲线是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)
(3)图中和大小的比较: (填“>”、“<”或“=”)
(4)下列方法中可使溶液中醋酸的电离程度增大的是______________(填字母序号)
A.适度升温 B.加少量冰醋酸
C.加少量醋酸钠固体 D.加少量碳酸钠固体
(5)下列图像能说明醋酸钠的水解反应达到平衡的是
A.溶液中与反应时间t的关系
B.的水解速率与反应时间t的关系
C.溶液的pH与反应时间t的关系
D.与反应时间t的关系
(6)室温时,向醋酸溶液中加入等体积的溶液,充分反应后所得溶液显酸性,则所得溶液中的离子大小顺序为
【答案】(1) 当滴入最后半滴溶液,锥形瓶中溶液由无色变为粉红色(或浅红色)时,且半分钟内不变色, 偏大
(2)Ⅰ
(3)<
(4)AD
(5)BC
(6)
【详解】(1)用溶液滴定醋酸溶液,指示剂选择酚酞,滴定终点的现象为当滴入最后半滴溶液,锥形瓶中溶液由无色变为粉红色(或浅红色)时,且半分钟内不变色,则达到滴定终点;若滴定终点时仰视滴定管刻度线,会导致所测的消耗的溶液体积偏大;
(2)盐酸是强酸、醋酸是弱酸,0.1mol/L的盐酸溶液中,pH=1,0.1mol/L的醋酸溶液中,pH>1,因此醋酸是曲线Ⅰ;
(3)氯化钠溶液呈中性,醋酸钠溶液呈碱性,要使混合溶液都呈中性,则氯化钠溶液中酸碱的物质的量相等、醋酸钠溶液中醋酸应该稍微过量,所以消耗NaOH溶液体积:醋酸<盐酸,即V1<V2;
(4)A.加热能促进醋酸的电离,故微热溶液,电离程度增大,A正确;
B.加入醋酸后,醋酸的浓度增大,电离程度减小,B错误;
C.加入少量醋酸钠固体后,醋酸根浓度增大,醋酸的电离平衡逆向移动,电离程度减小,C错误;
D.加入碳酸钠固体,消耗氢离子,促进醋酸的电离,电离程度增大,D正确;故答案为:AD;
(5)A.醋酸钠溶液中钠离子不水解,不能判断醋酸钠是否达到平衡,A错误;
B.随着醋酸根的水解,醋酸根浓度减小,水解速率减小,当水解速率不变时,达到水解平衡,B正确;
C.醋酸根水解溶液显碱性,当溶液的pH值不再增大时,醋酸根水解达到平衡,C正确;D.Kw只与温度有关,温度不变,K不变,D错误;
故答案为BC;
(6)向醋酸溶液中加入等体积的溶液,充分反应后溶液为等浓度的醋酸和醋酸钠的混合溶液,由于溶液呈酸性,因此说明在浓度相同时,醋酸的电离程度大于醋酸根的水解程度,所以溶液中离子浓度大小顺序为。
30.(24-25高二上·天津第二十一中学·期中)将CO2转化为高附加值碳基燃料,可有效减少碳的排放。在催化剂作用下CO2甲烷化的总反应为:CO2(g)+2H2(g)⇌CH4(g)+ H2O(g) △H总 Kp总,该反应分两步完成,反应过程如下:
i.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H1 Kp1
ii.CO(g)+H2(g)⇌CO2(g)+CH4(g) △H2 Kp2
回答下列问题:
(1)催化剂的选择是CO2甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间,测得CO2转化率和生成CH4选择性随温度的变化如图所示。(注:选择性是指产物的专一性,在一个化学反应中若有多个产物,其中某一产物是目标产物,若这个物质的产率越高,说明该反应的选择性越好。)
对比上述两种催化剂的催化性能,工业上应选择的催化剂是 ,使用的合适温度为 。
(2)为研究反应过程的热效应,一定温度范围内对上述反应的平衡常数Kp进行计算,得lgKp-T的线性关系如图所示:
①对于反应ii,图中v正A v正B(填“>”“<”或“=”)。在T1温度下Kp1= (填写具体数值)。达到平衡后,若保持温度不变压缩容器的体积,CH4的物质的量 (填“增加”“减小”或“不变”),反应i的平衡将 (填“正向”“逆向”或“不”)移动。
②密闭容器发生反应:CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g),其中CH4与CO2的浓度均为0.1 mol/L,在一定条件下反应,测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示,则压强P1 P2(填“>”或“<”)。若P2=3 MPa,则T ℃时该反应的平衡常数Kp= MPa2(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
【答案】(1) Ni-CeO2 320℃
(2) < 1 增加 正向 < 4
【详解】(1)由图可知使用催化剂时二氧化碳的转化比Ni催化剂要高,同时使用时甲烷的选择性也高于Ni,因此应用做催化剂,温度应选320℃,在此温度时二氧化碳的转化率最高,且甲烷的选择性也较高,故答案为:;320℃;
(2)①A点的温度低于B点,温度越高反应速率越快,因此小于;根据盖斯定律,由i+ii=总反应,则,Kp1=,由图可知,当温度为T1时,,则;将容器的体积压缩,压强增大,反应ii平衡正向移动,则CH4的物质的量增加;CO2浓度增大、CO浓度减小,所以平衡i将正向移动;
②由图可知,在相同温度下,压强由p2→p1时,CH4的平衡转化率增大,说明平衡正向移动,这是一个气体分子数增大的反应,则减小压强,平衡正向移动,所以p1<p2;设容器的体积为1 L,由题图可知,平衡时n(CH4)=n(CO2)=0.1 mol·L-1×1 L×(1-50%)=0.05 mol,n(H2)=n(CO)=0.1mol·L-1×1L×50%×2=0.1mol,所以p(CH4)=p(CO2)=p2×=0.5 MPa,p(H2)=p(CO)=p2×=1.0 MPa,所以Kp===4 (MPa)2。
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