内容正文:
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第一部分
小题分点突破
主题七 化学反应速率与化学平衡
高频考点1 化学反应速率
与化学平衡图像
知识储备
01
高频考点作业
04
目录
CONTENTS
抢分快招
02
真题精研
03
知识储备
1.常见含“断点”的速率变化图像分析
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
知识储备
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2.常见化学平衡图像分析
(1)转化率-时间-温度(或压强)图像
知识储备
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(2)恒温线(或恒压线)图像
知识储备
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知识储备
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知识储备
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抢分快招
化学平衡图像问题的解题思路
抢分快招
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真题精研
1.(2025·江苏卷,13)甘油(C3H8O3)水蒸气重整获得H2过程中的主要反应:
反应Ⅰ C3H8O3(g)===3CO(g)+4H2(g) ΔH>0
反应Ⅱ CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH<0
反应Ⅲ CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g) ΔH<0
1.0×105 Pa条件下,1 mol C3H8O3和9 mol H2O发生
上述反应达平衡状态时,体系中CO、H2、CO2和CH4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.550 ℃时,H2O的平衡转化率为20%
B.550 ℃反应达平衡状态时,n(CO2)∶n(CO)=11∶25
C.其他条件不变,在400~550 ℃范围,平衡时H2O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H2的物质的量
真题精研
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真题精研
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550 ℃时,n(CO2)=2.2 mol,n(CO)=0.4 mol,则n(CO2)∶n(CO)=11∶2,B错误;400~550 ℃范围,随温度升高,反应Ⅱ、Ⅲ平衡均逆向移动,n(CO2)增大,说明反应Ⅲ逆向移动程度更大,则H2O的物质的量减小,C错误;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,H2的物质的量减小,D错误。
真题精研
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2.(2024·辽宁卷,10)异山梨醇是一种由生
物质制备的高附加值化学品,150 ℃时其制备过
程及相关物质浓度随时间变化如图所示,15 h后
异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是( )
A.3 h时,反应②正、逆反应速率相等
B.该温度下的平衡常数:①>②
C.0~3 h平均速率v(异山梨醇)=0.014 mol·kg-1·h-1
D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
真题精研
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真题精研
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实验序号 水样体积/mL 纳米铁质量/mg 水样初始pH
① 50 8 6
② 50 2 6
③ 50 2 8
真题精研
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真题精研
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真题精研
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解析:一定条件下,增大水的浓度,能提高CH4的转
化率,即x值越小,CH4的转化率越大,则x1<x2,A正确;
b点和c点温度相同,CH4的起始物质的量都为1 mol,b点
x值小于c点,则b点加水多,反应物浓度大,则反应速率:
vb正>vc正,B错误;由图像可知,x一定时,温度升高CH4
的平衡转化率增大,说明正反应为吸热反应,温度升高平衡正向移动,K增大;温度相同,K不变,则点a、b、c对应的平衡常数:Ka<Kb=Kc,C正确;该反应为气体分子数增大的反应,反应进行时压强发生改变,所以温度一定时,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态,D正确。
真题精研
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高频考点作业
[三年真题集训]
1.(2025·山东卷,10)在恒容密闭容器中,Na2SiF6(s)热解反应所得固相产物和气相产物均为含氟化合物。平衡体系中各组分物质的量随温度的变化关系(实线部分)如图所示。已知:T2温度时,Na2SiF6(s)完全分解;体系中气相产物在T1、T3温度时的分压分别为p1、p3。下列说法错误的是( )
A.a线所示物种为固相产物
B.T1温度时,向容器中通入N2,气相产物分压仍
为p1
C.p3小于T3温度时热解反应的平衡常数Kp
D.T1温度时,向容器中加入b线所示物种,重新达平衡时逆反应速率增大
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高频考点作业
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解析:由题图可知,随温度升高,CO的体积分数增大,
CH4的体积分数减小,说明反应Ⅰ平衡正向移动,反应Ⅱ平
衡逆向移动,反应ⅠΔH>0,反应ⅡΔH<0,A错误;M点:
CH4的体积分数为0,CO2和CO的体积分数均为50%,说明
此时只发生反应Ⅰ,因起始投料比n(CO2)∶n(H2)=1∶1,
故M点n(CO2)=n(CO)=n(H2)=n(H2O),K=1,B错误;N点CO与CH4体积分数相同,故n(CO)=n(CH4),n反应Ⅰ(H2O)=n(CO),n反应Ⅱ(H2O)=2n(CH4),得出3n(CH4)=n(H2O),恒温恒容条件下压强之比等于物质的量之比,故C正确;若按n(CO2)∶n(H2)=1∶2投料,CO2的转化率增大,平衡时CO2的体积分数减小,反应Ⅰ和反应Ⅱ的平衡均发生移动,则曲线交点位置改变,D错误。
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高频考点作业
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解析:该反应为气体分子数减少的反应,温度一定时,压强越大,Ni(CO)4的体积分数越大,故p1<p2<p3,A错误;由图中曲线变化规律可知,随着温度升高,Ni(CO)4的体积分数减小,说明升温平衡逆向移动,故该反应为放热反应,即ΔH<0,B错误;N、M两点温度相同,故平衡常数相等,C错误。
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高频考点作业
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R
反应
A(g)+B(g)C(g) ΔH<0
图像
类型
分析
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化学计量数的关系。可用“先拐先平,数值大”原则进行综合分析
反应
A(g)+B(g)C(g) ΔH<0
图像类型
分析
已知不同温度下的转化率-压强图像或不同压强下的转化率-温度图像,推断反应的热效应或反应前后气体物质间化学计量数的关系。可用“定一议二”原则进行综合分析
(3)特殊图像
①对于化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),M点前,表示化学反应从反应物开始,则v正>v逆;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。
解析:550 ℃时,曲线①物质的量是5 mol,根据原
子守恒,n(C)=3 mol,则其不可能是含碳微粒,故曲线
①表示H2,升高温度,反应Ⅰ平衡正移,反应Ⅱ平衡逆
向移动,CO物质的量增大,则曲线③代表CO,温度升
高,反应Ⅲ逆向移动,CH4物质的量降低,则曲线②代表CH4,据此解答。550 ℃时,n(H2)=5 mol,n(CO2)=2.2 mol,n(CH4)=n(CO)=0.4 mol,根据C原子守恒,可得n(C3H8O3)=eq \f(n(C)-n(CO2)-n(CO)-n(CH4),3)=0,根据O原子守恒,可得n(H2O)=eq \f(n(O)-2n(CO2)-n(CO)-3n(C3H8O3),1)=7.2 mol(也可利用H原子守恒计算,结果相同),则α(H2O)=eq \f(9 mol-7.2 mol,9 mol)×100%=20%,A正确;
解析:由题图可知,3小时后异山梨醇浓度继续
增大,15 h后异山梨醇浓度才不再变化,所以3 h时,
反应②未达到平衡状态,即正、逆反应速率不相等,
A错误;图像显示该温度下,15 h后所有物质浓度都
不再变化,且此时山梨醇转化完全,而1,4失水山
梨醇仍有剩余,即反应②正向进行程度小于反应①、
反应限度小于反应①,所以该温度下的平衡常数:①>②,B正确;由图可知,在0~3 h内异山梨醇的浓度变化量为0.042 mol·kg-1,所以平均速率v(异山梨醇)=eq \f(0.042 mol·kg-1,3 h)=0.014 mol·kg-1·h-1,故C正确;催化剂只能改变化学反应速率,不能改变物质平衡转化率,所以反应②加入催化剂不改变其平衡转化率,D正确。
3.(2024·安徽卷,12)室温下,为探究纳米铁去除水样中SeOeq \o\al(2-,4)的影响因素,测得不同条件下SeOeq \o\al(2-,4)浓度随时间变化关系如下图。
下列说法正确的是( )
A.实验①中,0~2小时内平均反应速率v(SeOeq \o\al(2-,4))=2.0 mol·L-1·h-1
B.实验③中,反应的离子方程式为:2Fe+SeOeq \o\al(2-,4)+8H+===2Fe3++Se+4H2O
C.其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率
D.其他条件相同时,水样初始pH越小,SeOeq \o\al(2-,4)的去除效果越好
解析:实验①中,0~2小时内平均反应速率v(SeOeq \o\al(2-,4))=
eq \f((5.0×10-3-1.0×10-3) mol·L-1,2 h)=2.0×10-3 mol·L-1·h-1,A不正确;实验③中水样初始pH=8,溶液显弱碱性,发生反应的离子方程式中不能出现H+,B不正确;综合分析实验①和②可知,在相同时间内,实验①中SeOeq \o\al(2-,4)浓度的变化量大,因此,其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率,C正确;综合分析实验②和③可知,在相同时间内,实验②中SeOeq \o\al(2-,4)浓度的变化量大,因此,其他条件相同时,适当减小初始pH,SeOeq \o\al(2-,4)的去除效果更好,但是当初始pH太小时,H+浓度太大,纳米铁与H+反应速率加快,会导致与SeOeq \o\al(2-,4)反应的纳米铁减少,因此,当初始pH越小时,SeOeq \o\al(2-,4)的去除效果不一定越好,D不正确。
4.(2023·湖南卷,13)向一恒容密闭容器中加入1 mol CH4和一定量的H2O,发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比xeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x=\f(n(CH4),n(H2O))))随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.x1<x2
B.反应速率:vb正<vc正
C.点a、b、c对应的平衡常数:Ka<Kb=Kc
D.反应温度为T1,当容器内压强不变时,反应达到平衡
状态
解析:Na2SiF6(s)热解反应所得固相产物和气相产物均为含氟化合物,则其分解产物为NaF(s)和SiF4(g),其分解的化学方程式为Na2SiF6(s)2NaF(s)+SiF4(g),根据题图曲线变化趋势及生成物的计量关系可知,a线代表NaF(s),b线代表SiF4(g),c线代表Na2SiF6(s)。由各线的走势可知,该反应为吸热反应,温度升高,化学平衡正向移动。a线所示物种为NaF(s),NaF(s)为固相产物,A正确;T1温度时,向容器中通入N2,恒容密闭容器的体积不变,N2不参与反应,虽然总压变大,但是气相产物分压不变,仍为p1,B正确;该反应为吸热反应,温度升高Kp增大,但T2温度时,Na2SiF6(s)已完全分解,升温至T3时,无法释放更多的SiF4,因此,p3小于T3温度时热解反应的平衡常数Kp,C正确;b线所示物种为SiF4(g),T1温度时向容器中加入SiF4(g),增大生成物的浓度导致逆反应速率增大,化学平衡向逆反应方向移动,温度不变,Kp不变,根据Kp=p(SiF4)可知分压也不变,因此重新达平衡时逆反应速率不变,D错误。
2.(2025·安徽卷,11)恒温恒压密闭容器中,t=0时加入A(g),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v=kx,k为反应速率常数)。
下列说法错误的是( )
A.该条件下eq \f(xN,平衡,xM,平衡)=eq \f(k-1k2,k1k-2)
B.0~t1时间段,生成M和N的平均反应速率相等
C.若加入催化剂,k1增大,k2不变,则x1和xM,平衡均变大
D.若A(g)→M(g)和A(g)→N(g)均为放热反应,升高温度则xA,平衡变大
解析:①A(g)M(g)的K1=eq \f(k1,k-1),②A(g)N(g)的K2=eq \f(k2,k-2),②-①得到M(g)N(g),则K3=eq \f(xN,平衡,xM,平衡)=eq \f(\f(k2,k-2),\f(k1,k-1))=eq \f(k2k-1,k1k-2),A正确;由图可知,0~t1时间段,生成M和N的物质的量相同,则此时间段内生成M和N的平均反应速率相等,B正确;若加入催化剂,k1增大,更有利于生成M,则x1变大,但催
化剂不影响平衡移动,xM,平衡不变,C错误;若A(g)→M(g)
和A(g)→N(g)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xA,平衡变大,D正确。
3.(2024·海南卷,7)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的反应历程相同
4.(2024·广西卷,13)573 K、高压条件下,一定量的苯甲腈在密闭容器中发生连续水解:C6H5CN(苯甲腈)―→C6H5CONH2(苯甲酰胺)―→C6H5COOH(苯甲酸)。如图为水解过程中上述三者(分别用X、Y、Z表示)的物质的量分数x(A)随时间t的变化曲线,其中x(A)=eq \f(n(A),n(X)+n(Y)+n(Z))。下列说法错误的是( )
A.水解产物除了Y、Z还有NH3
B.a点时v消耗(Y)=v生成(Y)
C.x(Z)在15 min前基本不变,15 min后明显增大,可能
是水解产物对生成Z的反应有催化作用
D.任意25 min时间段内存在v(X)=v(Y)+v(Z)
解析:苯甲腈在溶液中发生连续水解:C6H5CN+H2OC6H5CONH2,C6H5CONH2+H2OC6H5COOH+NH3,有NH3生成,A正确。a点之前x(Y)逐渐增大,v消耗(Y)<v生成(Y);a点之后,x(Y)逐渐减小,v消耗(Y)>v生成(Y);a点是Y物质的最大值,则生成和消耗的速率相等,即v消耗(Y)=v生成(Y),
B正确。x(Z)在15 min前基本不变,15 min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Z的反应有催化作用,C正确。根据图像及分析可
知,D错误。
5.(2024·重庆卷,14)醋酸甲酯制乙醇的反应为CH3COOCH3(g)+2H2(g)eq \o(,\s\up15(△))CH3CH2OH(g)+CH3OH(g)。三个10 L恒容密闭容器中分别加入1 mol醋酸甲酯和9.8 mol氢气,在不同温度下,反应t分钟时醋酸甲酯物质的量n如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH>0
B.容器甲中平均反应速率v(H2)=eq \f(4,5t) mol/(L·min)
C.容器乙中当前状态下反应速率v(正)<v(逆)
D.容器丙中乙醇的体积分数为8%
解析:温度越高反应速率越快,比较乙、丙可知,丙中温度高,醋酸甲酯量增大,则丙达到平衡,升高温度,平衡逆向移动,正反应为放热反应,即ΔH<0,A错误;容器甲中平均反应速率v(H2)=2v(CH3COOCH3)=eq \f(1-0.6,10t)×2 mol/(L·min)=eq \f(2,25t) mol/(L·min),B错误;温度越高反应速率越快,比较乙、丙可知,丙达到平衡状态,但不确定乙是否平衡,不能确定乙中正、逆反应速率相对大小,C错误;对丙而言:
CH3COOCH3(g)+2H2(g)eq \o(,\s\up15(△))CH3CH2OH(g)+CH3OH(g)
起始(mol/L) 0.1 0.98 0 0
转化(mol/L) 0.08 0.16 0.08 0.08
平衡(mol/L) 0.02 0.82 0.08 0.08
容器丙中乙醇的体积分数为eq \f(0.08,0.08+0.08+0.82+0.02)×100%=8%,D正确。
6.(2023·重庆卷,14)逆水煤气变换体系中存在以下两个反应:
反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
反应Ⅱ:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
在恒容条件下,按n(CO2)∶n(H2)=1∶1投料比进行反应,平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.反应Ⅰ的ΔH<0,反应Ⅱ的ΔH>0
B.M点反应Ⅰ的平衡常数K<1
C.N点H2O的压强是CH4的3倍
D.若按n(CO2)∶n(H2)=1∶2投料,则曲线之间交
点位置不变
7.(2023·江苏卷,13)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、eq \f(n起始(CO2),n起始(H2))=eq \f(1,4)时,CO2
平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2
实际转化率随温度的变化如图所示。CH4的选择性可表示
为eq \f(n生成(CH4),n反应(CO2))×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eq \f(n起始(H2),n起始(CO2))的值或增大压强,均
能使CO2平衡转化率达到X点的值
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,CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g)为吸热反应,升高温度平衡正向移动,故CH4的平衡选择性随着温度的升高而降低,B错误;根据题图,CO2实际转化率在350~400 ℃范围内最高,最佳温度范围约为350~400 ℃,C错误;450 ℃时,提高eq \f(n起始(H2),n起始(CO2))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。
[一年模拟演练]
8.(2025·广州市高三调研测试)恒压条件下,Ni(s)和CO(g)在密闭容器中发生反应Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g),反应达到平衡时,Ni(CO)4体积分数x与温度的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.p1>p2>p3
B.该反应的ΔH>0
C.M点和N点平衡常数K:N>M
D.100 ℃、p1时,CO的转化率为80%
9.(2025·海口市高三摸底考试)起始温度T ℃下,分别向体积均为1 L的恒温密闭容器甲、绝热密闭容器乙中加入0.1 mol A和0.4 mol B,发生反应A(g)+B(g)C(g)+D(g) ΔH<0,两容器中A的转化率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.容器甲对应的曲线为Ⅰ
B.v正(a)>v逆(b)
C.平衡常数:K(Ⅰ)>K(Ⅱ)
D.0~40 s内,曲线Ⅱ中v(B)=5.0×10-4 mol/(L·s)
解析:该反应从正反应方向开始,正反应放热,与恒温条件
相比,绝热条件下随着反应的进行,反应放出热量,导致气体温
度升高,反应速率加快,平衡逆向移动,A的转化率降低,所以
Ⅰ表示在绝热条件下进行,Ⅱ表示在恒温下进行反应。由以上分
析可知,A错误;a、b两点A的转化率相同,则两者各反应物浓度相同,两点反应均正向进行,则v正都大于v逆,a点温度更高,则a点的v正大于b点的v正大于b点的v逆,B正确;温度升高平衡逆向移动,则K(Ⅰ)<K(Ⅱ),C错误;0~40 s内,曲线Ⅱ中A的转化率为25%,则A转化的浓度为eq \f(0.1 mol×25%,1 L)=0.025 mol/L,v(A)=eq \f(0.025 mol/L,40 s)=6.25×10-4 mol/(L·s),根据速率之比等于化学计量数之比,可得v(B)=6.25×10-4 mol/(L·s),D错误。
10.(2025·广东省广州市第六中学三模)T1 ℃时,向1 L密闭容器中充入10 mol H2和3 mol SO2发生反应:3H2(g)+SO2(g)H2S(g)+2H2O(g) ΔH<0。部分物质的物质的量n(X)随时间t变化如图实线所示。下列说法正确的是( )
A.该反应的平衡常数K=eq \f(2.7×5.42,1.93×0.3)
B.t1 min时,v正(SO2)<v逆(H2S)
C.曲线a代表n(H2O)随时间变化的曲线
D.若该反应在T2 ℃(T2<T1)时进行,则虚线b可表示n(SO2)的变化
解析:根据题图中信息得到平衡时c(SO2)=0.3 mol·L-1,
c(H2)=(10-2.7×3) mol·L-1=1.9 mol·L-1,c(H2S)=
2.7 mol·L-1,c(H2O)=5.4 mol·L-1,则该反应的平衡常数K=
eq \f(2.7×5.42,1.93×0.3),故A正确;t1 min时反应还未达到平衡,仍正向进行,因此v正(SO2)>v逆(H2S),故B错误;根据曲线a与SO2曲线变化相反,及反应终点的物质的量小于3 mol,则说明a代表n(H2S)随时间变化的曲线,故C错误;该反应是放热反应,若该反应在T2 ℃(T2<T1)时进行,则平衡向放热反应方向移动即正向移动,则n(SO2)将减小,因此虚线b不能表示n(SO2)的变化,故D错误。
11.(2025·湖南省邵阳市三模)在恒容密闭容器中发生反应:2NH3(g)+CO2(g)
CO(NH2)2(s)+H2O(l) ΔH,测得CO2的平衡转化率与起始投料比
[η=eq \f(n(NH3),n(CO2)),η分别为1∶1、2∶1、3∶1]、温度关系如图所示。
下列说法错误的是( )
A.ΔH<0
B.曲线a代表的投料比为1∶1
C.若T1 ℃下,测得M点对应的总压强为p0 kPa,则NH3分压为eq \f((3-2x)p0,4-3x) kPa
D.保持T1 ℃不变,向N点反应体系中再加入0.2 mol NH3和0.1 mol CO2,平衡后CO2转化率小于y
解析:二氧化碳浓度不变时,增大氨气的浓度,平衡正向
移动,二氧化碳转化率增大,则曲线a、b、c分别代表的投料
比为1∶1、2∶1、3∶1。同一投料比下,升高温度,CO2转化
率减小,平衡逆向移动,正反应放热,ΔH<0,故A、B正确;
曲线c代表的投料比为3∶1,假设NH3和CO2初始物质的量分
别为3 mol和1 mol,平衡时CO2转化率为x,则平衡时NH3的物质的量为(3-2x) mol,CO2的物质的量为(1-x) mol,若T1 ℃下,测得M点对应的总压强为p0 kPa,则NH3分压为eq \f((3-2x)p0,3-2x+1-x) kPa=eq \f((3-2x)p0,4-3x) kPa,故C正确;
N点初始投料比为2∶1,假设NH3和CO2初始物质的量分别为2 mol和1 mol,可计算K=eq \f(1,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2-2y,3-3y)))\s\up12(2)×\f(1-y,3-3y))=eq \f((3-3y)3,(2-2y)2×(1-y))=eq \f(27,4),向N点反应体系中再加入0.2 mol NH3和0.1 mol CO2,则Q=eq \f(1,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2.2-2y,3.3-3y)))\s\up12(2)×\f(1.1-y,3.3-3y))=eq \f((3.3-3y)3,(2.2-2y)2×(1.1-y))=eq \f(27,4)=K,平衡不移动,平衡后CO2转化率等于y,故D错误。
12.(2025·长沙市新高考适应性考试)肼(N2H4)是一种重要的燃料。向恒容密闭容器内加入a mol N2H4,一定条件下体系中存在以下平衡:①N2H4(g)N2(g)+2H2(g);②3N2H4(g)N2(g)+4NH3(g)。不同温度下达到平衡时,N2H4均几乎完全分解,分解产物的物质的量如图所示。下列说法错误的是( )
A.曲线b对应的物质是N2
B.M点时,2n(H2)=4n(N2)+n(NH3)
C.473 K时,再充入一定量的N2,达到新的平衡时,
eq \f(c(N2)·c3(H2),c2(NH3))不变
D.依据图示分析,反应①的ΔH>0
解析:当温度高于573 K时,NH3的量趋于0,以反应①为主,根据反应N2H4(g)N2(g)+2H2(g)可知,曲线a对应的物质是H2,曲线b对应的物质是N2,A正确;M点时,n(N2)=n(NH3),设生成的n(H2)=x mol,生成的n(NH3)=y mol,生成的n(N2)=y mol,由N原子守恒可得y+2y=2a,由H原子守恒可得2x+3y=4a,解得x=a,y=eq \f(2,3)a,则M点n(H2)=a mol,n(N2)=eq \f(2,3)a mol,n(NH3)=eq \f(2,3)a mol,2n(H2)=2n(N2)+n(NH3),B错误;473 K时,体系中存在平衡2NH3(g)N2(g)+3H2(g),恒温恒容条件下,再充入一定量的N2,达到新的平衡时,K=eq \f(c(N2)·c3(H2),c2(NH3))不变,C正确;当温度升高时,n(H2)增大,反应①平衡正向移动,则反应①的ΔH>0,D正确。
13.(2025·重庆市高三质量调研)活性炭可以处理二氧化氮污染:2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g),T ℃时,向体积不等的密闭容器中分别加入足量活性炭和1 mol NO2,反应相同时间,测得NO2的转化率与容器体积的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.容器内的压强:eq \f(pa,pb)>eq \f(6,7)
B.c点所示条件下v正<v逆
C.CO2浓度:ca(CO2)=cc(CO2)
D.T ℃时,该反应的平衡常数K=eq \f(4,45)
解析:相同时间内,由于V3>V2>V1且起始加入等量的反应物,故反应速率a>b>c,再结合a、c点NO2的转化率均为40%,b点时NO2的转化率最高(达80%),可推知a、b点时反应已达到平衡状态,c点反应未达到平衡状态,故c点所示条件下v正>v逆,B错误;a、c点NO2的转化率均为40%,起始加入等量的反应物,由于a点容器体积小于c点容器体积,故c(CO2):a>c,C错误;a点时,容器体积为V1 L,NO2转化率为40%,列三段式:
2C(s)+2NO2(g) N2(g)+2CO2(g)
起始量/mol 1 0 0
转化量/mol 0.4 0.2 0.4
平衡量/mol 0.6 0.2 0.4
b点时,容器体积为V2 L,NO2转化率为80%,列三段式:
2C(s)+2NO2(g) N2(g)+2CO2(g)
起始量/mol 1 0 0
转化量/mol 0.8 0.4 0.8
平衡量/mol 0.2 0.4 0.8
则eq \f(pa,pb)=eq \f(naV2,nbV1)=eq \f(1.2V2,1.4V1)=eq \f(6V2,7V1),由于V1<V2,则eq \f(pa,pb)>eq \f(6,7),A正确;T ℃时,a点已达到平衡状态,故该反应的K=eq \f(c2(CO2)·c(N2),c2(NO2))=eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.4,V1)))\s\up12(2)×\f(0.2,V1),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.6,V1)))\s\up12(2))=eq \f(4,45V1),D错误。
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