[课后分层练(12)] 化学反应速率与化学平衡图像-【正禾一本通】2025-2026学年高二化学选择性必修1同步课堂高效讲义配套练习（人教版单选）

学科网（北京）股份有限公司 [课后分层练（十二）]　化学反应速率与化学平衡图像 （限时40 min，选择题每题3分，非选择题26分） 1．（2022·湖南高考改编）反应物(S)转化为产物（P或P·Z）的能量与反应过程的关系如下图所示： 下列有关四种不同反应过程的说法正确的是(　　) A．进程Ⅰ是吸热反应 B．平衡时P的产率：Ⅱ>Ⅰ C．生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ D．进程Ⅳ中，Z没有催化作用 解析：选D。A．由图中信息可知，进程Ⅰ中S的总能量大于产物P的总能量，因此进程Ⅰ是放热反应，A不正确；B．进程Ⅱ中使用了催化剂X，但是催化剂不能改变平衡产率，因此在两个进程中平衡时P的产率相同，B不正确；C．进程Ⅲ中由S·Y转化为P·Y的活化能高于进程Ⅱ中由S·X转化为P·X的活化能，由于这两步反应分别是两个进程的决速步骤，因此生成P的速率为Ⅲ<Ⅱ，C不正确；D．由图中信息可知，进程Ⅳ中S吸附到Z表面生成S·Z，然后S·Z转化为产物P·Z，由于P·Z没有转化为P＋Z，因此，Z没有表现出催化作用，D正确。 2．（2024·海南高考）已知298 K，101 kPa时，CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49.5 kJ·mol-1。该反应在密闭的刚性容器中分别于T1、T2温度下进行，CO2的初始浓度为0.4 mol·L-1，c(CO2)­t关系如图所示。下列说法错误的是(　　 ) A．T1＞T2 B．T1下反应达到平衡时c(CH3OH)＝0.15 mol·L-1 C．使用催化剂1的反应活化能比催化剂2的大 D．使用催化剂2和催化剂3的反应过程相同 解析：选D。T1温度下平衡时c(CO2)比T2时大，即T1到T2平衡正向移动，正反应是一个放热反应，降温平衡正移，所以T1＞T2，A正确；T1温度下达到平衡时c(CO2)＝0.25 mol/L，Δc(CO2)＝0.40 mol·L-1－0.25 mol·L-1＝0.15 mol·L-1，则T1温度下反应达到平衡时c(CH3OH)＝0.15 mol·L-1，B正确；在温度均为T1时，使用催化剂1达到平衡所需要的时间比催化剂2更长，则使用催化剂1的反应活化能比催化剂2的大，C正确；催化剂2和催化剂3达到平衡所需要的时间是相同的，但温度不同，反应速率不同，说明催化剂2和催化剂3的反应历程不相同，D错误。 3．（2025·北京师范大学附中期中）已知反应：2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3，分别在0 ℃和20 ℃下测得其转化率随时间变化的关系曲线（α­t曲线）如图所示。下列说法错误的是(　　 ) A．曲线a代表0 ℃下CH3COCH3的α­t曲线 B．0～20 min内，CH3COCH3的平均反应速率 ＜1 C．升高温度，可缩短反应达到平衡的时间，并能增大CH3COCH3的平衡转化率 D．从α＝0到α＝0.113，CH3COCH2COH(CH3)2的产量 ＝1 解析：选C。其他条件相同时，温度越高，反应速率越快，到达平衡的时间越短，先拐先平，所以曲线b代表20 ℃下CH3COCH3的α­t曲线，曲线a代表0 ℃下CH3COCH3的α­t曲线，A正确；当反应进行到20 min时，从图像中可以看出b曲线对应的CH3COCH3转化率高于a曲线对应的转化率，这说明0～20 min内b曲线对应的平均反应速率较快，所以 ＜1，B正确；温度高，CH3COCH3的平衡转化率低，说明升高温度，CH3COCH3的平衡转化率减小，C错误；根据图像可以看出，当反应进行到66 min时，a、b曲线对应的转化率相同，都是0.113，所以从α＝0到α＝0.113，CH3COCH2COH(CH3)2的产量 ＝1，D正确。 4．某温度下，在刚性密闭容器中充入一定量的T(g)，发生反应：①T(g)⥫⥬W(g)；②W(g)⥫⥬P(g)。测得各气体浓度与反应时间的关系如下图所示。下列说法错误的是(　　) A．Ⅱ曲线代表W的浓度与时间的变化关系 B．反应①加入合适的催化剂可以改变单位时间内T的转化率 C．反应②达到M点时，正反应速率小于逆反应速率 D．0～6 min内W的平均化学反应速率为0.071 mol·L-1·min-1 解析：选C。初始时充入一定量的T(g)，随着反应进行，T逐渐减少，曲线Ⅲ代表T，W转化为P，W减少的同时P增加，曲线Ⅰ代表P，曲线Ⅱ代表W，A正确；反应①加入合适催化剂，反应①速率加快，可改变单位时间内T的转化率，B正确；反应②达到M点时，W浓度减小，P浓度增加，则反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率，C错误；0～6 min内W的平均化学反应速率为 ＝0.071 mol·L-1·min-1，D正确。 5．（2025·山东青岛期中）向一容积为2 L的刚性密闭容器中充入1 mol C2H5OH(g)和一定量H2O(g)，发生反应C2H5OH(g)＋3H2O(g)⥫⥬2CO2(g)＋6H2(g)　ΔH＝＋173.3 kJ·mol-1。不同温度下，C2H5OH的平衡转化率随起始n(H2O)的变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．活化能：Ea（正）<Ea（逆） B．平衡常数：KP>KN>KM C．气体平均相对分子质量：MP<MM<MN D．M点时，该反应的平衡常数K＝27 解析：选D。反应吸热，活化能Ea（正）>Ea（逆），A错误；M、N两点的温度相同，KN＝KM，B错误；增大起始n(H2O)，平衡向正方向移动，气体的总物质的量N＞M，气体平均相对分子质量MN＜MM，C错误；M点n(H2O)＝3 mol，C2H5OH的平衡转化率为50%，则 C2H5OH(g)＋3H2O(g)⥫⥬2CO2(g)＋6H2(g) n始/mol 　1 3 0 0 Δn/mol 　0.5 1.5 1 3 n平/mol 　0.5 1.5 1 3 该反应的平衡常数K＝ ＝ eq f((f(1,2))2×(f(3,2))6,f(0.5,2)×(f(1.5,2))3) ＝27，D正确。 6．为了模拟汽车尾气的净化，向密闭容器中投入一定量的CO和O2，在催化剂（Ⅰ型、Ⅱ型）和不同温度下发生反应：2CO(g)＋O2(g)⥫⥬2CO2(g)，反应进行相同时间t(s)，测得CO转化率与温度的关系曲线如图所示，下列说法正确的是(　　) A．该反应在A、B两点对应的平衡常数大小关系：KA<KB B．B点转化率明显下降最主要原因是温度升高催化剂失活 C．在实验中CO平衡转化率达到阴影部分数值只能采用延长反应时间的方案 D．50 ℃，t s时容器中O2浓度为0.01 mol/L，该温度下反应平衡常数为 解析：选D。图象中随着温度升高，转化率先增大后减小，说明升高到一定温度时，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，温度低的平衡常数大，平衡常数大小关系：KA＞KB，A错误；B点之后反应达到平衡状态，B点转化率明显下降最主要原因是温度升高使得平衡逆向移动，B错误；阴影部分的CO的转化率高于曲线上的点，B点之前反应还未达到平衡，因此延长反应时间或者增大压强等都可使平衡转化率达到阴影部分数值，C错误；设初始c(CO)＝a mol/L，已知50 ℃下CO转化率为x，则平衡时c(CO)＝a mol/L×(1－x)，c(CO2)＝ax mol/L，平衡常数K＝ ＝ ＝ ，D正确。 7．在1 L密闭容器中充入0.2 mol Cl2和0.3 mol NO，不同温度下发生反应Cl2(g)＋2NO(g)⥫⥬2ClNO(g)　ΔH<0，ClNO的体积分数随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是(　　 ) A．实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ反应温度大小关系：T1>T2>T3 B．实验Ⅱ相比实验Ⅰ、Ⅲ，除温度不同外还可能使用了催化剂 C．NO和Cl2的物质的量之比保持不变时，反应达到平衡状态 D．实验Ⅲ在25 min内用NO表示的反应速率为0.004 mol/(L·min) 解析：选D。该反应为放热反应，温度升高平衡逆向移动，ClNO的体积分数将减小，结合图像可知T1>T2>T3，A正确；因T1>T2，但T2对应的速率比T1快，可知除温度不同外还可能使用了催化剂使得速率加快，B正确；NO和Cl2的起始物质的量之比为3∶2，变化量之比为2∶1，则反应过程中NO和Cl2的物质的量之比始终发生改变，当保持不变时，反应达到平衡状态，C正确；根据已知条件列三段式： 　 　 　 　Cl2(g)＋2NO(g)⥫⥬2ClNO(g) 起始/mol 0.2 0.3 0 转化/mol x 2x 2x 平衡/mol 0.2－x 0.3－2x 2x φ(ClNO)＝ ＝50%，x＝0.1，NO表示的反应速率为 ＝0.008 mol/(L·min)，D错误。 8．（2025·北京第55中高三期中）CH4/CO2 催化重整的反应为 ①CH4(g)＋CO2(g)⥫⥬2CO(g)＋2H2(g)　ΔH1 其中，积炭是导致催化剂失活的主要原因。产生积炭的反应有： ②CH4(g)⥫⥬C(s)＋2H2(g)　ΔH2＝＋74.6 kJ·mol-1 ③2CO(g)⥫⥬C(s)＋CO2(g)　ΔH3＝－172.5 kJ·mol-1 科研人员研究压强对催化剂活性的影响：在1 073 K时，将恒定组成的CO2、CH4混合气体，以恒定流速通过反应器，测得数据如下。 下列分析不正确的是(　　 ) A．ΔH1＝＋247.1 kJ·mol-1 B．压强越大，Ra降低越快，其主要原因是反应①平衡逆向移动 C．保持其他条件不变，适当增大投料时 ，可减缓Ra的衰减 D．研究表明“通入适量O2有利于重整反应”，因为O2能与C反应并放出热量 解析：选B。根据盖斯定律，①＝②－③，ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝＋247.1 kJ·mol-1，A正确；压强越大，Ra降低越快，说明催化剂活性降低越快，积碳越多，其主要原因是反应③为气体体积减小的反应，加压平衡正向移动，使得积碳增多，B错误；保持其他条件不变，适当增大投料时 ，增大CO2浓度，使反应③平衡逆向移动，减少积碳，可减缓Ra的衰减，C正确；通入适量O2，O2能与C反应并放出大量的热，可减少积碳减缓Ra的衰减，同时反应放热使得反应①正向移动，有利于重整反应，D正确。 9．探索氮氧化合物反应的特征及机理，对处理该类化合物的污染问题具有重要意义。回答下列问题： (1)工业上利用Na2CO3溶液吸收NO、NO2混合气制备NaNO2，该反应可实现NO和NO2的完全转化，反应的化学方程式为________________________________________________________________________。 (2)NO2可发生二聚反应生成N2O4，化学方程式为2NO2(g)N2O4(g)，上述反应达到平衡后，升高温度可使体系颜色加深，则该反应的ΔH　　　　0（填“>”或“<”）。 已知该反应的正反应速率方程为v正＝k正·c2(NO2)，逆反应速率方程为v逆＝k逆·c(N2O4)，其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数。则下图（lg k表示速率常数的对数； 表示温度的倒数）所示①②③④四条斜线中，能表示lg k正随 变化关系的是斜线　　　　，能表示lg k逆随 变化关系的是斜线　　　　。 (3)图中A、B、C、D点的纵坐标分别为a＋1.5、a＋0.5、a－0.5、a－1.5，则温度T1时化学平衡常数K＝　　　　　　L·mol-1。 已知温度T1时，某时刻恒容密闭容器中NO2、N2O4浓度均为0.2 mol·L-1，此时v正　　　v逆（填“>”或“<”）；上述反应达到平衡后，继续通入一定量的NO2，则NO2的平衡转化率将　　　　　，NO2的平衡浓度将　　　　（填“增大”“减小”或“不变”）。 答案：(1)NO＋NO2＋Na2CO3===2NaNO2＋CO2 (2)<　③　④ (3)10　>　增大　增大 10．H2S的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。 (1)苯硫酚(C6H5SH)是一种重要的有机合成中间体，工业上常用氯苯(C6H5Cl)和硫化氢(H2S)来制备苯硫酚。已知下列两个反应的能量关系如图所示，则C6H5Cl与H2S反应生成C6H5SH的热化学方程式为________________________________________________________________________。 (2)工业上可以通过硫化氢分解制得H2和硫蒸气。在密闭容器中充入一定量H2S，发生2H2S(g)⥫⥬2H2(g)＋S2(g)，H2S气体的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。 ①图2中压强(p1、p2、p3)由大到小的顺序为　　　　　，理由是_____________________________________________________________________。 ②如果要提高H2的平衡产率，可以采取的措施有_____________________________________________________________________________（写出两条措施）。 解析：(1)由图可得，热化学方程式①C6H5Cl(g)＋H2S(g)===C6H6(g)＋HCl(g)＋ S8(g)　ΔH＝－45.8 kJ/mol，②C6H5SH(g)===C6H6(g)＋ S8(g)　ΔH＝－29 kJ/mol，则C6H5Cl与H2S反应生成C6H5SH的热化学方程式可由①－②所得，即C6H5Cl(g)＋H2S(g)===C6H5SH(g)＋HCl(g)　ΔH＝－16.8 kJ/mol。 答案：(1)C6H5Cl(g)＋H2S(g)===C6H5SH(g)＋HCl(g)　ΔH＝－16.8 kJ/mol　(2)①p3>p2>p1　温度相同时，增大压强，平衡逆移，压强越大，H2S的平衡转化率越小　②及时分离出产物硫蒸气、适当升高温度（适当减小压强等其他合理答案也可） 11．碘及碘的化合物在人类活动中占有重要的地位。 (1)室温下，向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g)，发生反应2HI(g)⥫⥬H2(g)＋I2(g)，达到平衡后，保持温度、容积不变，再充入1 mol HI(g)，则再次达到平衡后，　　　　（填字母）是原来的2倍。 A．平衡常数 B．HI的体积分数 C．HI的转化率 D．HI的平衡浓度 (2)2HI(g)⥫⥬H2(g)＋I2(g)的速率方程为v正＝k正c2(HI)，v逆＝k逆c(H2)·c(I2)（k正、k逆为速率常数，只与温度有关）。 ①某温度下，K＝15，k逆＝4，则k正＝　　　　 　　。 ②已知：R ln k＝－ ＋C（R、C为常数，k为速率常数，T为热力学温度，Ea为正反应活化能）。k与Ea、T的关系如图所示（Cat1、Cat2为两种不同的催化剂）。 相同条件下，催化效率较高的是　　　　（填“Cat1”或“Cat2”），判断依据是________________________________________________________________________。 (3)HI分解的平衡转化率较低，为了促进HI的分解，某研究小组设计选择性膜反应器。已知：HI的分解在反应区内进行，膜可以对产物进行选择性释放。反应区内控制温度不变，压强恒定为100 kPa，反应开始时，投料均为1 mol HI气体。膜反应器1中H2的逸出速率为3.0×10-8 mol·s-1·Pa-1，膜反应器2中H2的逸出速率等于膜反应器1。完成表中空格。 项目 无膜反应器 膜反应器1 膜反应器2 反应器示意图 － 80 s达平衡后反应器中物质的量/mol n(HI)＝0.83 ①n(H2)＝　　　　 　　 　　　　　　 － HI的平衡分解率 α1＝17% α2＝70% ②α3，α3　　α2（填“>”“<”或“＝”） 解析：(1)温度不变，平衡常数不变，A错误；该反应是气体体积不变的反应，保持温度、容积不变，再充入1 mol HI(g)相当于增大压强，平衡不移动，HI的体积分数不变，HI的转化率不变，B、C错误；体积不变，再通入1 mol HI(g)，相当于原平衡体系加压，则HI的平衡浓度变为原来的2倍，D正确。 (2)①达到平衡时v正＝v逆，即k正c2(HI)＝k逆c(H2)·c(I2)，则 ＝ ＝K，k正＝K×k逆＝15×4＝60。 ②R ln k＝－ ＋C，温度相同时，R ln k越小，k越小，Ea越大，相同条件下，催化效率较高的是Cat2。 (3)①由膜反应器1中H2的逸出速率为3.0×10-8 mol/(s·Pa)，压强恒定为100 kPa，释放出n(H2)＝3.0×10-8 mol/(s·Pa)×80 s×100×103 Pa＝0.24 mol，由表知80 s时HI的平衡分解率α2＝70%，则转化Δn(HI)＝1 mol×70%＝0.7 mol，反应生成Δn(H2)＝0.7 mol× ＝0.35 mol，则80 s时反应器中n(H2)＝(0.35－0.24) mol＝0.11 mol。 ②膜反应器2中H2的逸出速率等于膜反应器1，且膜反应器2释放出H2和I2(g)，比反应器1释放出的生成物更多，相对膜反应器1平衡向正反应方向移动，HI的分解率增大，则α3>α2。 答案：(1)D (2)①60　②Cat2　相同温度时，Cat2对应的活化能更小（或Cat2对应的k更大） (3)①0.11　②>