第05讲 化学反应速率与化学平衡图像(专项训练)(山东专用) 2027年高考化学一轮复习讲练测
2026-08-12
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摘要:
**基本信息**
聚焦化学反应速率与化学平衡图像分析,通过基础-重难-真题三级训练,系统覆盖速率计算、平衡移动及化工生产图像,强化科学思维中的证据推理与模型认知。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|模拟·基础演练|9题|速率计算、平衡状态判断、图像识别|从速率概念到平衡原理,构建“概念-图像-计算”逻辑链|
|重难·创新演练|7题|多反应体系、条件对平衡影响、产率分析|整合热化学与平衡,深化复杂情境下的图像解读能力|
|真题·实战演练|8题|近年高考真题,含多选与综合计算|对接高考命题趋势,强化高频考点的综合应用|
内容正文:
第05讲 化学反应速率与化学平衡图像(专项训练)
目 录
模拟·基础演练
考向01 化学反应速率型图像
考向02 化学平衡型图像
考向03 常考的化工生产图像
重难·创新演练
真题·实战演练
模拟·基础演练
考向01 化学反应速率型图像
1.向体积为2 L的密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C 和一定量的B三种气体,一定条件下发生如下反应:3A(g)B(g)+2C(g),各物质的浓度随时间的变化如图所示[t0~t1阶段的c(B)变化未画出]。下列说法不正确的是
A.若t1=15 s,则用A的浓度变化表示t0~t1阶段的平均反应速率为0.004 mol·L-1·s-1
B.t1时反应物A的转化率为60%
C.B的起始的物质的量为0.04 mol
D.t0~t1阶段,此过程中容器向外界放出的热量为a kJ,该反应的热化学方程式为3A(g)B(g)+2C(g) ΔH=- kJ·mol-1
【答案】A
【解析】t0~t1阶段,A的浓度变化Δc(A)=0.06 mol·L-1-0.15 mol·L-1=-0.09 mol·L-1,t0~t1阶段的平均反应速率v(A)=-==0.006 mol·L-1·s-1,A错误;t1时该反应达到平衡,根据选项A中分析可知A的转化率为α(A)=×100%=60%,B正确;根据反应3A(g)B(g)+2C(g)可知,反应达平衡后Δc(A)=-0.09 mol·L-1,则Δc(B)=0.03 mol·L-1,由图像可知该反应达平衡后,c(B)=0.05 mol·L-1,所以B的起始浓度为0.02 mol·L-1,B的起始的物质的量为0.02 mol·L-1×2 L=0.04 mol,C正确;t0~t1阶段,Δn(A)=0.09 mol·L-1×2 L=0.18 mol,此时放热a kJ,如果有3 mol A完全反应,放热为 kJ,即热化学方程式为3A(g)B(g)+2C(g) ΔH=- kJ·mol-1,D正确。
2.为探究阴离子种类对溶液中光催化还原生成还原效率的影响,在时测得不同阴离子条件下的浓度随时间的变化如图所示。下列说法错误的是
A.该条件下,对还原效率的影响程度:
B.实验①中与可能发生氧化还原反应从而降低了还原效率
C.内,还原的反应速率:①<②<③
D.实验③中内用表示的平均反应速率为
【答案】A
【解析】A.由图中空白对照实验可知,溶液中加入不同的阴离子均使HCOOH还原的效率降低,即经过相同的时间,所剩的浓度越大,对应的阴离子对还原效率的影响程度越大,所以该条件下,对还原效率的影响程度: ,A错误;
B.实验①中的加入,使HCOOH还原的效率降低程度最大,可能是在酸性条件下,具有强氧化性,与HCOOH发生氧化还原反应从而降低了HCOOH还原的效率,B正确;
C.由图像可知,内的浓度量:①<②<③,根据可知,0~240min内,HCOOH还原的反应速率:①<②<③,C正确;
D.实验③中内用表示的平均反应速率为,D正确;
故选A。
考向02 化学平衡型图像
3.往某密闭容器中按物质的量之比1:3,充入M、N,发生反应 ∆H,M的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是
A. B.
C. D.a点Q的体积分数为
【答案】B
【解析】A.温度升高,M的转化率降低,表明平衡逆向移动,,A项错误;
B.温度相同时,增大压强,平衡正向移动,M的转化率增大,则从,的平衡转化率减小,可确定,B项正确;
C.a点与b点的温度相同,压强b点大于a点,(正):,C项错误;
D.设初始态,,在a点,M的平衡转化率为20%,则可建立如下三段式:
则平衡时,,,的体积分数,D项错误;
故选B。
4.在恒压密闭容器中投入8mol (g)、11.7mol (g)和18.8mol (g)、发生反应。测得压强在0.1MPa和0.5MPa下,平衡转化率随温度的变化如图所示。
下列分析不正确的是
A.为0.5MPa,为0.1MPa
B.M对应的容器体积为V L,则525℃时K=0.1V
C.体系的状态由N转为M时,吸收19.6kJ热量
D.转化率M小于N的原因是,压强对体系的影响大于温度的影响
【答案】B
【分析】在恒压密闭容器中投入8mol (g)、11.7mol (g)和18.8mol (g),不参与反应,则只发生反应,由图曲线变化趋势可知,随温度升高,平衡转化率逐渐降低,说明平衡向左移动,则正反应为放热反应,;同时该反应为气体体积减小的反应,增大压强平衡向右移动,平衡转化率逐渐增大,则压强,据此分析解答。
【解析】A.根据分析,压强,则为0.5MPa,为0.1MPa,A正确;
B.如M对应的容器体积为V L,此时平衡转化率为90%,列三段式:
则反应的平衡常数为:,B错误;
C.该反应,为放热反应,体系的状态由N转为M时平衡转化率降低,平衡向左移动,反应吸热,所以可能吸收19.6kJ热量,C正确;
D.根据图中曲线,比较 M点(低压平衡左移、较低温平衡右移)和N点(高压平衡右移、高温平衡左移) 的温度和压强对转化率的影响,可以得到压强的推动作用大于了温度的不利影响,D正确;
故答案为:B。
5.T℃时,真空密闭容器中加入足量R,发生反应R(s)2S(g)+Q(g),S的分压随时间的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是
A.相对于曲线I,曲线II可能使用了催化剂
B.T℃时,该反应的分压平衡常数Kp=500(kPa)3
C.Q的体积分数不变,不能说明反应达到平衡状态
D.T℃时,M点压缩容器体积,平衡逆向移动,新平衡时c(S)比原平衡大
【答案】D
【解析】A.曲线Ⅰ和曲线Ⅱ平衡时S分压相等,曲线Ⅱ压强变化比较快,可知曲线Ⅱ可能是使用了催化剂,故A正确;
B.T℃,该反应平衡时的S的分压为10kPa,可知Q的平衡分压为5kPa,Kp=p2(S)p(Q)=(10kPa)2×5kPa=500(kPa)3,故B正确;
C.反应反应R(s)2S(g)+Q(g),R为固体,S与Q的分压比恒为2:1,Q的体积分数不变,不能说明反应达到平衡状态,故C正确;
D.T℃时,M点压缩容器体积,平衡逆向移动,平衡常数K只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,新平衡时c(S)与原浓度相等,故D错误;
答案选D。
6.(2026·山东淄博·三模)液氨和液态CO2合成尿素发生如下反应,其中反应I是快反应,反应Ⅱ是慢反应。
反应I:CO2(l)+2NH3(l)NH2COONH4(l) ΔH1=-117 kJ·mol−1
反应Ⅱ:NH2COONH4(l)NH2CONH2(l)+H2O(l) ΔH2=+16 kJ·mol−1
起始投料n0(CO2)=1 mol,n0(NH3)=x mol,反应20 min时,体系中含碳或氮物种的物质的量随温度的变化关系如图。
下列说法错误的是
A.x=4.5
B.b线所示物种为NH2CONH2(l)
C.T0 K时,CO2(l)的转化率为66.7%
D.总反应的平衡常数K(450K)>K(600K)
【答案】B
【详解】A.300K时,反应I(快反应)已基本达到平衡,反应II(慢反应)几乎不发生。剩余CO2:0.4mol,则反应I消耗CO2:1−0.4=0.6mol,反应I消耗NH3:2×0.6=1.2mol,a线为剩余NH3(含氮物种中量最多),300K时为3.3mol初始NH3的物质的量:x=3.3+1.2=4.5mol,A正确;
B.反应II是慢反应,低温下反应速率极慢,几乎不生成尿素。300K时,尿素的物质的量应接近0,但b线300K时已有0.4mol,显然不是尿素。b线实际是中间产物氨基甲酸铵(NH2COONH4):低温下反应I快速进行,中间产物积累;温度升高后反应II速率加快,消耗中间产物,因此b线先增后减(图中是高温下减小的过程T>300K的高温下)。尿素对应的是图中从0开始、先升后降的曲线:低温下生成量少,温度升高反应II加快,尿素量增加;温度过高时总反应(放热)逆向,尿素量减少,B错误;
C.T0时,体系中所有含碳物种只有3种,根据碳元素守恒,三者的物质的量之和永远等于初始CO2的物质的量:,T0点是三条含碳曲线的交点,说明此时三种含碳物种的物质的量完全相等:,联立两式得到:,因此,转化的CO2物质的量为:,CO2的转化率为:,C正确;
D.总反应是放热反应(ΔH<0),平衡常数随温度升高而减小。因此温度较低的450K时,平衡常数更大,D正确;故答案选B。
7.(2026·山东德州·二模)工业上可用Zn还原制备Si,该过程主要存在如下化学反应:
反应I:
反应Ⅱ:
在密闭容器中按投料,固定Si(s)的产率x,体系压强与温度的关系如图。为物质的量分数平衡常数。下列说法正确的是
A.
B.由B点移向C点,可以升温或降低投料比
C.
D.C点,的转化率为80%时,
【答案】D
【分析】先将两个反应加和得到总反应: ,总反应为放热反应,气体分子数反应后减少。
【详解】A.总反应放热,相同压强下,温度升高,平衡逆向移动,的产率降低,由图可知,同压强下温度越高越小,故,A错误;
B.从B点到C点,压强不变,产率降低,升温会使总反应平衡逆向移动,降低,升温可行;若改变投料比,投料比降低,意味着占比升高,平衡正向移动,升高,无法从B(高)移到C(低),B错误;
C.平衡常数只与温度有关,反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,减小;A、B温度相同,C温度高于A、B,因此:,C错误。
D.投料,,转化率为80%,则转化共,产率,则生成为,列三段式: 故平衡时各气体物质的量:,,,,总气体物质的量,反应II的表达式(为固体,不列入): ,D正确;
故答案选D。
考向02 常考的化工生产中的四类图像
8.“丁烯裂解法”是一种重要的丙烯生产法,生产过程中会有生成乙烯的副反应发生。发生的反应为:主反应:;副反应:。测得上述两反应的平衡体系中,各组分的质量分数(w%)随温度(T)变化的趋势如图所示,下列说法正确的是
A.300℃~400℃范围内,温度升高,压强减小,丙烯的平衡产率提高
B.主副反应的正反应方向均为吸热过程
C.450℃时,主反应的催化剂活性最好
D.将乙烯分离出去有助于增大丙烯的平衡产率
【答案】B
【解析】A.300℃~400℃范围内,温度升高,丙烯和乙烯的质量分数均增大,说明平衡正向移动,根据主副反应原理可知,体系压强增大,A错误;
B.在300℃~400℃范围内,温度升高,丙烯和乙烯的质量分数均增大,平衡正向移动,则根据勒夏特列原理可知,主副反应的正反应方向均为吸热过程,B正确;
C.450℃时,丁烯转化为丙烯的转化率高,因此催化剂的选择性最好,C错误;
D.将乙烯分离出去,生成乙烯副反应的平衡会正向移动,丁烯浓度减小,导致主反应的平衡逆向移动,丙烯的平衡产率下降,D错误;
答案选B
9.N,N二甲基甲酰胺是常见的有机溶剂,一种加氢耦合二甲胺制的反应如下,副反应产生三甲胺:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)反应Ⅲ在 (填“较高”“较低”或“任意”)温度下自发进行。
(2)将、、,通入密闭容器发生上述反应,体系达平衡后,部分含碳物质的x[x为以碳元素计的物质的量分数,]随温度变化如图1所示,则代表的曲线为 (填小写字母);温度时,, ,反应Ⅲ的平衡常数 。
(3)温度下,向1L密闭容器中重新加入、和适量,发生上述反应,DMF、TMA的物质的量随时间的变化关系如图2,2min内,DMA的反应速率为 ,2min时,体系内,则此时反应Ⅲ的反应速率 (填“>”“<”或“=”)。
(4)保持体系总压强和反应物投料比相同,分别以做辅气与无做辅气投入反应物,DMA的转化率与温度的关系如图3,含He的曲线为 ,理由为 。
【答案】(1)较低
(2)b 20%
(3)0.1 <
(4)n 反应Ⅰ和反应Ⅱ均为气体分子数减小的反应,在相同温度下,加入,减小反应体系各物质分压,平衡逆向移动,DMA转化率减小
【解析】(1)反应Ⅲ是气体分子数减少的反应,为熵减的反应,即,且反应Ⅱ减去反应Ⅰ可得反应Ⅲ,即ΔH3=ΔH2-ΔH1=-100kJ⋅mol−1-56kJ⋅mol−1=-156kJ⋅mol−1,当时反应能自发进行,则反应Ⅲ在较低温度下能自发进行;
(2)反应Ⅰ为吸热反应,升高温度,反应Ⅰ平衡正向移动,DMF增多,反应Ⅱ和Ⅲ为放热反应,升高温度,平衡正向移动,则TMA减小,DMF增多,综合反应Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ考虑,DMF一直在增加,即一直在增大,所以代表的曲线为b,代表的曲线为c,代表的曲线为a;由部分含碳物质的x的表达式可知,分母为含碳物质总的含碳量,由各物质投料量可知总的含碳量为3mol,分子为某含碳物质中碳的物质的量,则温度时,x(DMF)=,即n(DMF)=0.3mol,列三段式(反应Ⅲ可由反应Ⅰ、Ⅱ得到,故可通过反应Ⅰ、Ⅱ列三段式):
由可知:,解得y=0.1,则x(CO2)=;反应Ⅲ的平衡常数
(3)由图2可列2min内转化量三段式:
容器体积为1L,则2min内DMA的转化量为0.2mol/L,DMA的反应速率为0.1;2min时,温度不变,则平衡常数不变,体系内=0.16mol+0.08mol=0.24mol,则2min时,反应Ⅲ的>,此时平衡逆向移动,所以此时反应Ⅲ的反应速率<;
(4)保持体系总压强和反应物投料比相同,反应Ⅰ和反应Ⅱ均为气体分子数减小的反应,充入,体积膨胀,导致反应中各物质浓度减小,相当于分压减小,平衡向气体体积增大的方向移动,即逆向移动,DMA转化率减小,所以含He的曲线为n;理由为:反应Ⅰ和反应Ⅱ均为气体分子数减小的反应,在相同温度下,加入,减小反应体系各物质分压,平衡逆向移动,DMA转化率减小。
重难·创新演练
1. (2026·山东威海·二模)时,在体积为 的恒容密闭容器中充入和,发生反应 ,体系总压强( )与时间()的关系如图中曲线①所示(平衡时温度恢复至)。曲线②为只改变某一反应条件时的变化曲线。下列说法错误的是
A.:
B.下该反应的平衡常数
C.曲线②改变的反应条件可能为使用催化剂
D.其他条件不变,若初始充入和,将减小
【答案】D
【详解】A.由于曲线②改变的条件为加入催化剂,因此a的反应速率会大于b和c,而在b点时反应未达到平衡,c点时为平衡态因此b点的正反应速率大于c点的正反应速率,正反应速率从大到小为,A正确;B.初始为和,共8 mol气体对应的压强为8p0,而在平衡时气体的总压强为6p0,说明平衡时气体的总物质的量为6 mol,设CO2转化了2x mol,可列三段式:
,因此最终气体总的物质的量为,因此,所以可以确定各个气体的物质的量,,,,,,B正确;C.因此曲线①②最终平衡时,体系压强一致,因此说明改变的条件不会影响化学平衡,只改变反应速率,曲线②改变的条件应为加入催化剂,C正确;D.由于初始投入的CO2和H2的投料比未改变,并且与化学计量数之比相同,始终相等,,D错误;故答案为D。
2.以CO、为原料合成涉及的主要反应如下。
①
②
反应时间等其他条件相同时,按充入原料气,不同温度下CO的转化率和产物选择性如下图。
已知:产物A的选择性
下列说法不正确的是
A.选择性提高可能是由温度对反应速率的影响导致的
B.根据温度升高时CO的转化率增大,可推断
C.相较于230℃,270℃时单位时间内能合成更多的
D.除反应②外,体系中还存在其他副反应
【答案】B
【分析】由图可知,随温度升高,选择性减小,故反应①为放热反应,据此分析;
【解析】A.反应②为放热反应,故选择性提高可能是由于温度升高达到催化剂适宜温度,提高了化学反应速率导致,A错误;
B.由分析可知,,B错误;
C.相较于230℃,270℃时温度高,化学反应速率增加,单位时间内能合成更多的,C正确;
D.和的选择性和在减少,而CO的转化率在增加,故除反应②外,体系中还存在其他副反应,D正确;
故选B。
3.一定条件下,分别向体积为1L的恒容密闭容器中充入气体,发生反应,测得实验①、②、③反应过程中体系压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是
实验
充入气体量
反应过程条件
反应物转化率
①
恒温
②
恒温
③
绝热
A.实验①、②中X的浓度相等时,反应处于平衡状态
B.时间内,实验②、③中Z的平均反应速率:前者后者
C.图中c、d两点的气体的总物质的量:
D.实验①、②、③平衡时反应物的转化率:
【答案】B
【解析】A.达到平衡前,实验①中X的浓度始终大于实验②中X的浓度,平衡时,X的浓度相等,A正确;B.时间内,实验②中Z的平均反应速率为零,实验③中Z的平均反应速率大于零,所以前者后者,B错误;C.由图可知,由线III达到平衡所需的时间长,反应速率慢,说明由于绝热,体系温度降低,故该正反应为吸热反应,由线III对应实验③,根据起点相同可以判断曲线II对应实验②,c、d两点的压强相同,体积相同,反应吸热,体系③温度低,根据可知,,,,故,C正确;D.实验①中充入,实验②中充入,二者为等效平衡,平衡时反应物转化率,该正反应为吸热反应,相同条件下,恒温恒容条件下转化率大于绝热恒容条件下转化率,所以,D正确;故选B。
4.(2026·山东青岛·一模)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂,工业上制备原理如下:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g)ΔH<0,恒容密闭容器中按不同的投料比充入SO2(g)和Cl2(g),测定某温度下体系达平衡时的Δp,结果如图。已知:Δp=p0-pt,p0=240 kPa为体系初始压强;pt为体系平衡压强。
下列说法错误的是
A.图甲能准确表示该温度下Δp随进料比变化的曲线是④
B.图甲中,该温度下产物SO2Cl2平衡时物质的量分数的最大值约为43%
C.图乙中温度关系为T3>T2>T1
D.图乙T1温度下,平衡常数Kp=0.06 -1
【答案】D
【分析】反应:,每消耗,总物质的量减少1 mol,即变化的压强由每个反应物消耗的物质的量决定;恒容恒温,压强变化量Δp与物质的量减少量成正比,Δp=p0−pt,Δp越大代表反应正向进行程度越大; 投料比r=1时两种反应物等量,平衡转化率总和最大,Δp达到峰值;r<1或r>1,一种反应物过量,Δp均下降,且r互为倒数时,Δp相等。
【详解】A.图甲中曲线变化规律:r从0增加至1,Δp持续上升;r>1后Δp逐步下降,峰值恰好出现在r=1处,曲线④上r=0.25与r=4.0的两点对应Δp相等,符合变化趋势,A正确;
B.r=1 时 Δp=72 kPa,根据反应方程式化学计量数之比,物质的量分数= ,B正确;
C.反应焓变ΔH<0,正向放热,升高温度,平衡逆向移动,体系气体总物质的量增大,平衡压强pt变大,Δp=p0−pt减小,观察图乙横坐标同一投料比的纵坐标Δp,得到温度关系为,C正确;
D.投料比r=2时,平衡时Δp=60 kPa,则平衡时,,,平衡常数,D错误;
故选D。
5. (2026·山东济宁·三模)在一定温度下,向恒容密闭容器中充入1 mol X()和n mol(n>1)Y()反应如图甲所示:
平衡时,测得X的平衡转化率为α,反应3的平衡常数(为以物质的量分数表示的平衡常数)。反应过程中,X(g)、M(g)、N(g)物质的量分数x随反应时间t变化的曲线如图乙所示。下列说法错误的是
A.反应1的活化能小于反应2的活化能
B.平衡后升高温度减小
C.平衡时,反应1的平衡常数
D.平衡后再充入1 mol X(g)和n mol Y(g),则产物M的物质的量分数不变
【答案】D
【详解】A.由图乙可知,反应初期M的物质的量分数增长更快,说明反应1的反应速率快于反应2。根据活化能与反应速率的关系,活化能越低反应速率越快,因此反应1的活化能小于反应2的活化能,A正确;
B.由、可得到,平衡后温度升高,由可知减小,故减小,B正确;
C.根据题目条件列出三段式:
由X的转化率为可知,解得,故总物质的量为,反应1的平衡常数为,C正确;
D.恒容密闭容器中再充入按原比例的反应物,相当于增大体系压强,反应1和2都是气体分子数减少的反应,增大压强平衡正向移动,M的物质的量分数增大,D错误;
故答案为:D。
6. (2026·山东青岛·一模)N,N二甲基甲酰胺[(CH3)2NCHO](DMF)是常见的有机溶剂,一种加氢耦合二甲胺[(CH3)2NH](DMA)制DMF的反应如下,副反应产生三甲胺[(CH3)3N](TMA):
Ⅰ.DMA(g)+CO2(g)+H2(g)DMF(g)+H2O(g) △H1=+56kJ·mol-1
Ⅱ.DMA(g)+CO2(g)+3H2(g)TMA(g)+2H2O(g) △H2=-100kJ·mol-1
Ⅲ.DMF(g)+2H2(g)TMA(g)+H2O(g) △H3
回答下列问题:
(1)反应Ⅲ在_______(填“较高”“较低”或“任意”)温度下自发进行。
(2)将1molDMA、1molCO2、1.6molH2,通入1L密闭容器发生上述反应,体系达平衡后,部分含碳物质的x[x为以碳元素计的物质的量分数,]随温度变化如图1所示,则代表x(TMA)的曲线为_____(填小写字母),T1温度时,,x(CO2)=_______,反应Ⅲ的平衡常数Kx=_______L·mol-1(保留小数点后1位)。
(3)T1温度下,向1L密闭容器中重新加入1molDMA、1molCO2和适量H2,发生上述反应,DMF、TMA的物质的量随时间的变化关系如图2,2min内,DMA的反应速率为_______molL-1.min-1,2min时,体系内n(H2)=n(H2O),则此时反应Ⅲ的反应速率_____(填“>”“<”或“=”)。
(4)保持体系总压强和反应物投料比相同,分别以He做辅气与无He做辅气投入反应物,DMA的转化率与温度的关系如图3,含He的曲线为_______,理由为_______。
【答案】(1)较低
(2) c 20% 0.5
(3) 0.10 <
(4) n 反应Ⅰ和反应Ⅱ均为气体分子数减小的反应,在相同温度下,加入He,减小反应体系各物质分压,平衡逆向移动,DMA转化率减小
【详解】(1)反应III=反应II-反应I,由盖斯定律得:;反应Ⅲ是气体分子数目减少的反应,;时反应自发,可反应Ⅲ在较低温度下可自发进行;
(2)①温度升高,反应II、III向逆反应方向移动,TMA的含量减少,TMA中碳元素的量分数减小,则代表x(TMA)的曲线为c;
②反应II的,温度升高反应逆向移动,使TMA的物质的量分数减小,反应III的,温度升高反应逆向移动,使TMA的物质的量分数减小,则代表x(TMA)的曲线为c;反应III可由反应I和反应II得到,设反应I和反应II分别生成x mol、y mol,T1温度时,由碳元素守恒得:,图1中代表x(DMF)的曲线为b(升高温度,反应I正向移动而反应III逆向移动,使得DMF的物质的量分数增大),则,故,;,即,解得y=0.2;平衡时,;平衡时,,,,故气体总物质的量为2.8mol,;
(3)①2 min生成DMF=0.16 mol,生成TMA=0.04 mol;反应Ⅰ、Ⅱ每生成1 mol产物均消耗1 mol DMA,总消耗 ,;
②2 min时,,,设三个反应分别生成a mol、b mol、c mol,则,,;此时满足n(H2)=n(H2O),,代入浓度商公式可得,根据浓度商判据,平衡逆向进行,因此反应 Ⅲ 的正反应速率小于逆反应速率;
(4) 反应Ⅰ和反应Ⅱ均为气体分子数减小的反应,在相同温度下,加入He,减小反应体系各物质分压,平衡逆向移动,DMA转化率减小,含He的曲线为n。
7.(2026·山东东营·三模)工业利用Zn还原SiCl4制备Si的主要反应如下:
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
回答下列问题。
(1)ΔH2=___________kJ·mol-1。
(2)在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa下,反应分别达平衡时与温度T关系如图1。
①在0.5 MPa、1350 K时,x=___________。
②在p3、1350 K条件下,向密闭容器中加入1 mol SiCl4(g)和3.88 mol Zn(g),达平衡时Zn(g)的物质的量为3.6 mol,生成Si的物质的量为___________mol,反应ⅲ的平衡常数Kp=___________MPa。
(3)向密闭容器中加入一定量SiCl4(g)和Zn(g),10.0 MPa下平衡时Si的选择性S[]随温度T的变化及1500 K条件下平衡时S(Si)随压强p的变化如图2。
①10.0 MPa下平衡时,S(Si)随温度变化的曲线是___________(填“a”或“b”)。
②A、B、C对应条件下,最快达到化学平衡状态的点是___________(填字母)。
【答案】(1)+98
(2) 0.12 0.08
(3) a B
【详解】(1)根据已知反应: i. ,iii. ,目标反应ii = ,因此: ;
(2)① 反应iii是气体分子数增大的反应(1 mol气体反应物→2 mol气体产物),压强越大,平衡逆向移动,越小,因此压强越小,越大,故,,由图1可知,1350K时;
② 已知初始,,平衡,因此消耗;平衡时,1350K、下,故平衡, 设反应i消耗,反应ii消耗,反应iii消耗,,总消耗Zn:,总,联立得:,即平衡生成Si的物质的量;根据硅元素守恒得平衡时,,,,,总气体物质的量,总压, 分压:,,反应iii的;
(3)① 反应ii、iii均为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,更多转化为,的选择性随温度升高而降低,对应曲线;
② 温度越高、压强越大,反应速率越快,越快达到平衡,B点温度最高(1600K)、压强最大(11.0MPa),反应速率最快,最快达到平衡。
真题·实战演练
1. (2026·山东卷)研究甲、乙两种催化剂对下列反应的催化作用及产物选择性的影响。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
恒压条件下,,,按体积比投料,分别使用甲或乙作催化剂,在下反应固定时间后测定的实验转化率;不改变其他条件,每间隔重复上述实验。的实验转化率和理论平衡转化率随温度的变化如图所示。已知:甲催化时,选择性在为;甲、乙分别催化时,选择性在均达。下列说法正确的是
A.,
B.范围内,使用甲催化时,选择性随温度升高而增大
C.范围内,相同温度下,无论使用甲还是乙催化,产物选择性相同
D.其他条件不变,仅减小投料量,选择性达时的温度仍为
【答案】C
【详解】A.低温下,随着温度升高,理论平衡转化率下降。根据勒夏特列原理,转化率下降说明低温下占据主导的反应平衡逆向移动了。因此,低温下主导的正反应是放热反应。结合题干信息甲催化时,选择性在为可知,低温区主要发生的是反应Ⅰ,故推断;同理,高温区平衡转化率随温度升高,高温下以反应Ⅱ为主,升高温度反应Ⅱ平衡正向移动,故,A错误;
B.反应I放热、反应Ⅱ吸热,升高温度平衡更有利于吸热的反应Ⅱ,的平衡选择性随温度升高降低;且题目仅说明甲催化时下选择性为100%,不能说明范围内选择性随温度升高增大,该范围内转化率升高是温度升高加快反应速率导致,和选择性无关,B错误;
C.由图可知,范围内,甲、乙催化的实验转化率都与理论平衡转化率重合,说明反应已经达到平衡状态。催化剂只改变反应速率,不改变平衡组成,因此相同温度下,无论使用哪种催化剂,平衡状态相同,产物选择性相同,C正确;
D.反应恒压进行,减小投料量,体系总体积减小,反应物分压增大:反应Ⅰ是气体分子数减少的反应,加压促进反应Ⅰ正向移动,相同温度下选择性会降低,因此选择性达到100%需要更高的温度来对抗压强带来的影响,不再是,D错误;
故选C。
2.(2026·河南卷)向一恒容密闭容器中加入物质,发生基元反应:,,温度为、时,各组分的物质的量浓度与时间的关系如图1、图2所示。温度为时,的浓度随时间的变化关系为,为反应的速率常数。
下列说法正确的是
A.
B.温度为时,反应一半需要的时间为
C.的浓度达到最大值时,的生成速率等于消耗速率
D.加入某催化剂,仅使反应的速率增大,则的浓度最大值将增大
【答案】C
【详解】A.温度越高,反应速率越快,相同时间内反应物消耗越快。对比两图可知:温度下浓度下降更快,反应速率更快,因此,A错误;
B.根据题目给出的,可以将公式变形为:,当反应一半时,,代入得:,B错误;
C.N是中间产物:浓度增大时,的生成速率大于消耗速率;浓度达到最大值后开始下降,此时的生成速率小于消耗速率,因此浓度最大时,生成速率等于消耗速率,C正确;
D.催化剂仅改变反应速率,不改变浓度变化的趋势:若仅增大的反应速率,生成后消耗更快,会使的浓度最大值减小,D错误;
故选C。
3.(2024·山东卷)逆水气变换反应:。一定压力下,按,物质的量之比投料,,温度时反应物摩尔分数随时间变化关系如图所示。已知该反应的速率方程为,,温度时反应速率常数k分别为。下列说法错误的是
A.
B.温度下达平衡时反应速率的比值:
C.温度不变,仅改变体系初始压力,反应物摩尔分数随时间的变化曲线不变
D.温度下,改变初始投料比例,可使平衡时各组分摩尔分数与温度时相同
【答案】CD
【分析】由图可知,T1比T2反应速率速率快,则T1>T2;T1温度下达到平衡时反应物的摩尔分数低于T2温度下平衡时;由于起始CO2与H2的物质的量之比为1∶1,则达到平衡时CO2和H2的摩尔分数相等。
【解析】A.根据分析,T1比T2反应速率速率快,反应速率常数与温度有关,结合反应速率方程知k1>k2,A项正确;
B.反应的速率方程为v=kc0.5(H2)c(CO2),则,T1温度下达到平衡时反应物的摩尔分数低于T2温度下平衡时,则,B项正确;
C.温度不变,仅改变体系初始压力,虽然平衡不移动,但反应物的浓度改变,反应速率改变,反应达到平衡的时间改变,反应物摩尔分数随时间的变化曲线变化,C项错误;
D.T2温度下,改变初始投料比,相当于改变某一反应物的浓度,达到平衡时H2和CO2的摩尔分数不可能相等,故不能使平衡时各组分摩尔分数与T1温度时相同,D项错误;
答案选CD。
4.(2024·河北卷)在水溶液中,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形成配离子达平衡时,与的关系如图。
下列说法正确的是
A.的X、Y转化为配离子时,两溶液中的平衡浓度:
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,消耗的物质的量:
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
【答案】B
【解析】A.的X、Y转化为配离子时,溶液中,则,根据图像可知,纵坐标约为时,溶液中,则溶液中的平衡浓度:,A错误;
B.Q点时,即,加入少量可溶性Y盐后,会消耗形成Y配离子,使得溶液中减小(沿横坐标轴向右移动),与曲线在Q点相交后,随着继续增大,X对应曲线位于Z对应曲线上方,即,则,B正确;
C.设金属离子形成配离子的离子方程式为金属离子配离子,则平衡常数,,即,故X、Y、Z三种金属离子形成配离子时结合的越多,对应曲线斜率越大,由题图知,曲线斜率:,则由Y、Z制备等物质的量的配离子时,消耗的物质的量:,C错误;
D.由P点状态移动到形成Y配离子的反应的平衡状态时,不变,增大,即增大、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;
本题选B。
5.(2024·黑吉辽卷)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品,时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示,后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是
A.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.平均速率(异山梨醇)
D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
【答案】A
【解析】A.由图可知,3小时后异山梨醇浓度继续增大,后异山梨醇浓度才不再变化,所以时,反应②未达到平衡状态,即正、逆反应速率不相等,故A错误;
B.图像显示该温度下,后所有物质浓度都不再变化,且此时山梨醇转化完全,即反应充分,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,故B正确;
C.由图可知,在内异山梨醇的浓度变化量为0.042mol/kg,所以平均速率(异山梨醇)=,故C正确;
D.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,故D正确;
故答案为:A。
6.(2024·江苏卷)二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为:
①
②
、下,将一定比例、混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和的体积分数如图所示。下列说法正确的是
A.L4处与L5处反应①的平衡常数K相等
B.反应②的焓变
C.L6处的的体积分数大于L5处
D.混合气从起始到通过L1处,CO的生成速率小于的生成速率
【答案】C
【解析】L4处与L5处的温度不同,故反应①的平衡常数K不相等,A错误;由图像可知,L1-L3温度在升高,该装置为绝热装置,反应①为吸热反应,所以反应②为放热反应,ΔH2<0,B错误;从L5到L6,甲醇的体积分数逐渐增加,说明反应②在向右进行,反应②消耗 CO,而 CO 体积分数没有明显变化,说明反应①也在向右进行,反应①为气体分子数不变的反应,其向右进行时,n(H2O) 增大,反应②为气体分子数减小的反应,且没有H2O的消耗与生成,故 n总减小而n(H₂O)增加,即H2O的体积分数会增大,故L6处的 H2O的体积分数大于L5处,C正确;L1处CO 的体积分数大于 CH3OH,说明生成的 CO 的物质的量大于CH3OH,两者反应时间相同,说明CO的生成速率大于 CH3OH的生成速率,D错误。
7.(2024·湖南卷)恒压下,向某密闭容器中充入一定量的和,发生如下反应:
主反应:
副反应:
在不同温度下,反应达到平衡时,测得两种含碳产物的分布分数随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示,下列说法正确的是
A.投料比x代表
B.曲线c代表乙酸的分布分数
C.,
D.L、M、N三点的平衡常数:
【答案】D
【解析】题干明确指出,图中曲线表示的是测得两种含碳产物的分布分数即分别为、,若投料比x代表,x越大,可看作是CH3OH的量增多,则对于主、副反应可知生成的CH3COOCH3越多,CH3COOCH3分布分数越高,则曲线a或曲线b表示CH3COOCH3分布分数,曲线c或曲线d表示CH3COOH分布分数,据此分析可知AB均正确,可知如此假设错误,则可知投料比x代表,曲线a或曲线b表示,曲线c或曲线d表示。根据分析可知,投料比x代表,A错误;曲线c表示CH3COOCH3分布分数,B错误;曲线a或曲线b表示,当同一投料比时,观察图像可知T2时大于T1时,而可知,温度越高则越大,说明温度升高主反应的平衡正向移动,;曲线c或曲线d表示,当同一投料比时,观察可知T1时大于T2时,而可知,温度越高则越小,说明温度升高副反应的平衡逆向移动,,C错误;L、M、N三点对应副反应,且,升高温度平衡逆向移动,,D正确。
8.(2025·山东卷)利用循环再生可将燃煤尾气中的转化生产单质硫,涉及的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
恒容条件下,按和投料反应。平衡体系中,各气态物种的随温度的变化关系如图所示,n为气态物种物质的量的值。
已知:图示温度范围内反应Ⅱ平衡常数基本不变。
回答下列问题:
(1)反应的焓变 (用含的代数式表示)。
(2)乙线所示物种为 (填化学式)。反应Ⅲ的焓变 0(填“>”“<”或“=”)。
(3)温度下,体系达平衡时,乙线、丙线所示物种的物质的量相等,若丁线所示物种为,则为 (用含a的代数式表示);此时,与物质的量的差值 (用含a的最简代数式表示)。
(4)温度下,体系达平衡后,压缩容器体积产率增大。与压缩前相比,重新达平衡时,与物质的量之比 (填“增大”“减小”或“不变”),物质的量 (填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1)ΔH1+ΔH2
(2)H2O <
(3)0.45+0.5a 150a
(4)增大 减小
【解析】(1)已知:
Ⅰ.
Ⅱ.
依据盖斯定律Ⅰ+Ⅱ即得到反应的焓变为ΔH1+ΔH2;
(2)由于图示范围内反应Ⅱ的平衡常数始终为K=108,根据方程式结合平衡常数表达式可知始终成立,因此根据图像可知乙表示的物种是H2O,丁表示的是H2,升高温度S2减小,H2O、H2均增大,所以丙表示表示SO2,甲表示H2S,因此反应Ⅲ的正反应是放热热反应,即ΔH<0;
(3)T1平衡时H2是amol,根据可知H2O和SO2的物质的量均为100amol,根据H元素守恒可知H2S为0.1-101a,设平衡时CaS和S2的物质的量分别为xmol和ymol,根据Ca元素守恒可知CaSO4是1-x,根据O元素守恒可知2=100a+200a+4-4x,解得x=75a+0.5,根据S元素守恒可知2=0.1-101a+100a+1+2y,解得y=0.45+0.5a,所以此时CaS和CaSO4的物质的量的差值为2x-1=150a。
(4)压缩容器容积,压强增大,反应平衡正向进行,S2的产率增大,氢气的物质的量减小,由于始终不变,H2O的物质的量减小;温度不变反应的平衡常数不变,所以SO2增大,由于反应Ⅲ的平衡常数可表示为,始终不变,所以增大。
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第05讲 化学反应速率与化学平衡图像(专项训练)
目 录
模拟·基础演练
考向01 化学反应速率型图像
考向02 化学平衡型图像
考向03 常考的化工生产图像
重难·创新演练
真题·实战演练
模拟·基础演练
考向01 化学反应速率型图像
1.向体积为2 L的密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C 和一定量的B三种气体,一定条件下发生如下反应:3A(g)B(g)+2C(g),各物质的浓度随时间的变化如图所示[t0~t1阶段的c(B)变化未画出]。下列说法不正确的是
A.若t1=15 s,则用A的浓度变化表示t0~t1阶段的平均反应速率为0.004 mol·L-1·s-1
B.t1时反应物A的转化率为60%
C.B的起始的物质的量为0.04 mol
D.t0~t1阶段,此过程中容器向外界放出的热量为a kJ,该反应的热化学方程式为3A(g)B(g)+2C(g) ΔH=- kJ·mol-1
2.为探究阴离子种类对溶液中光催化还原生成还原效率的影响,在时测得不同阴离子条件下的浓度随时间的变化如图所示。下列说法错误的是
A.该条件下,对还原效率的影响程度:
B.实验①中与可能发生氧化还原反应从而降低了还原效率
C.内,还原的反应速率:①<②<③
D.实验③中内用表示的平均反应速率为
考向02 化学平衡型图像
3.往某密闭容器中按物质的量之比1:3,充入M、N,发生反应 ∆H,M的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是
A. B.
C. D.a点Q的体积分数为
4.在恒压密闭容器中投入8mol (g)、11.7mol (g)和18.8mol (g)、发生反应。测得压强在0.1MPa和0.5MPa下,平衡转化率随温度的变化如图所示。
下列分析不正确的是
A.为0.5MPa,为0.1MPa
B.M对应的容器体积为V L,则525℃时K=0.1V
C.体系的状态由N转为M时,吸收19.6kJ热量
D.转化率M小于N的原因是,压强对体系的影响大于温度的影响
5.T℃时,真空密闭容器中加入足量R,发生反应R(s)2S(g)+Q(g),S的分压随时间的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是
A.相对于曲线I,曲线II可能使用了催化剂
B.T℃时,该反应的分压平衡常数Kp=500(kPa)3
C.Q的体积分数不变,不能说明反应达到平衡状态
D.T℃时,M点压缩容器体积,平衡逆向移动,新平衡时c(S)比原平衡大
6.(2026·山东淄博·三模)液氨和液态CO2合成尿素发生如下反应,其中反应I是快反应,反应Ⅱ是慢反应。
反应I:CO2(l)+2NH3(l)NH2COONH4(l) ΔH1=-117 kJ·mol−1
反应Ⅱ:NH2COONH4(l)NH2CONH2(l)+H2O(l) ΔH2=+16 kJ·mol−1
起始投料n0(CO2)=1 mol,n0(NH3)=x mol,反应20 min时,体系中含碳或氮物种的物质的量随温度的变化关系如图。
下列说法错误的是
A.x=4.5
B.b线所示物种为NH2CONH2(l)
C.T0 K时,CO2(l)的转化率为66.7%
D.总反应的平衡常数K(450K)>K(600K)
7.(2026·山东德州·二模)工业上可用Zn还原制备Si,该过程主要存在如下化学反应:
反应I:
反应Ⅱ:
在密闭容器中按投料,固定Si(s)的产率x,体系压强与温度的关系如图。为物质的量分数平衡常数。下列说法正确的是
A.
B.由B点移向C点,可以升温或降低投料比
C.
D.C点,的转化率为80%时,
考向02 常考的化工生产中的四类图像
8.“丁烯裂解法”是一种重要的丙烯生产法,生产过程中会有生成乙烯的副反应发生。发生的反应为:主反应:;副反应:。测得上述两反应的平衡体系中,各组分的质量分数(w%)随温度(T)变化的趋势如图所示,下列说法正确的是
A.300℃~400℃范围内,温度升高,压强减小,丙烯的平衡产率提高
B.主副反应的正反应方向均为吸热过程
C.450℃时,主反应的催化剂活性最好
D.将乙烯分离出去有助于增大丙烯的平衡产率
9.N,N二甲基甲酰胺是常见的有机溶剂,一种加氢耦合二甲胺制的反应如下,副反应产生三甲胺:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)反应Ⅲ在 (填“较高”“较低”或“任意”)温度下自发进行。
(2)将、、,通入密闭容器发生上述反应,体系达平衡后,部分含碳物质的x[x为以碳元素计的物质的量分数,]随温度变化如图1所示,则代表的曲线为 (填小写字母);温度时,, ,反应Ⅲ的平衡常数 。
(3)温度下,向1L密闭容器中重新加入、和适量,发生上述反应,DMF、TMA的物质的量随时间的变化关系如图2,2min内,DMA的反应速率为 ,2min时,体系内,则此时反应Ⅲ的反应速率 (填“>”“<”或“=”)。
(4)保持体系总压强和反应物投料比相同,分别以做辅气与无做辅气投入反应物,DMA的转化率与温度的关系如图3,含He的曲线为 ,理由为 。
重难·创新演练
1. (2026·山东威海·二模)时,在体积为 的恒容密闭容器中充入和,发生反应 ,体系总压强( )与时间()的关系如图中曲线①所示(平衡时温度恢复至)。曲线②为只改变某一反应条件时的变化曲线。下列说法错误的是
A.:
B.下该反应的平衡常数
C.曲线②改变的反应条件可能为使用催化剂
D.其他条件不变,若初始充入和,将减小
2.以CO、为原料合成涉及的主要反应如下。
①
②
反应时间等其他条件相同时,按充入原料气,不同温度下CO的转化率和产物选择性如下图。
已知:产物A的选择性
下列说法不正确的是
A.选择性提高可能是由温度对反应速率的影响导致的
B.根据温度升高时CO的转化率增大,可推断
C.相较于230℃,270℃时单位时间内能合成更多的
D.除反应②外,体系中还存在其他副反应
3.一定条件下,分别向体积为1L的恒容密闭容器中充入气体,发生反应,测得实验①、②、③反应过程中体系压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是
实验
充入气体量
反应过程条件
反应物转化率
①
恒温
②
恒温
③
绝热
A.实验①、②中X的浓度相等时,反应处于平衡状态
B.时间内,实验②、③中Z的平均反应速率:前者后者
C.图中c、d两点的气体的总物质的量:
D.实验①、②、③平衡时反应物的转化率:
4.(2026·山东青岛·一模)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂,工业上制备原理如下:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g)ΔH<0,恒容密闭容器中按不同的投料比充入SO2(g)和Cl2(g),测定某温度下体系达平衡时的Δp,结果如图。已知:Δp=p0-pt,p0=240 kPa为体系初始压强;pt为体系平衡压强。
下列说法错误的是
A.图甲能准确表示该温度下Δp随进料比变化的曲线是④
B.图甲中,该温度下产物SO2Cl2平衡时物质的量分数的最大值约为43%
C.图乙中温度关系为T3>T2>T1
D.图乙T1温度下,平衡常数Kp=0.06 -1
5. (2026·山东济宁·三模)在一定温度下,向恒容密闭容器中充入1 mol X()和n mol(n>1)Y()反应如图甲所示:
平衡时,测得X的平衡转化率为α,反应3的平衡常数(为以物质的量分数表示的平衡常数)。反应过程中,X(g)、M(g)、N(g)物质的量分数x随反应时间t变化的曲线如图乙所示。下列说法错误的是
A.反应1的活化能小于反应2的活化能
B.平衡后升高温度减小
C.平衡时,反应1的平衡常数
D.平衡后再充入1 mol X(g)和n mol Y(g),则产物M的物质的量分数不变
6. (2026·山东青岛·一模)N,N二甲基甲酰胺[(CH3)2NCHO](DMF)是常见的有机溶剂,一种加氢耦合二甲胺[(CH3)2NH](DMA)制DMF的反应如下,副反应产生三甲胺[(CH3)3N](TMA):
Ⅰ.DMA(g)+CO2(g)+H2(g)DMF(g)+H2O(g) △H1=+56kJ·mol-1
Ⅱ.DMA(g)+CO2(g)+3H2(g)TMA(g)+2H2O(g) △H2=-100kJ·mol-1
Ⅲ.DMF(g)+2H2(g)TMA(g)+H2O(g) △H3
回答下列问题:
(1)反应Ⅲ在_______(填“较高”“较低”或“任意”)温度下自发进行。
(2)将1molDMA、1molCO2、1.6molH2,通入1L密闭容器发生上述反应,体系达平衡后,部分含碳物质的x[x为以碳元素计的物质的量分数,]随温度变化如图1所示,则代表x(TMA)的曲线为_____(填小写字母),T1温度时,,x(CO2)=_______,反应Ⅲ的平衡常数Kx=_______L·mol-1(保留小数点后1位)。
(3)T1温度下,向1L密闭容器中重新加入1molDMA、1molCO2和适量H2,发生上述反应,DMF、TMA的物质的量随时间的变化关系如图2,2min内,DMA的反应速率为_______molL-1.min-1,2min时,体系内n(H2)=n(H2O),则此时反应Ⅲ的反应速率_____(填“>”“<”或“=”)。
(4)保持体系总压强和反应物投料比相同,分别以He做辅气与无He做辅气投入反应物,DMA的转化率与温度的关系如图3,含He的曲线为_______,理由为_______。
7.(2026·山东东营·三模)工业利用Zn还原SiCl4制备Si的主要反应如下:
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
回答下列问题。
(1)ΔH2=___________kJ·mol-1。
(2)在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa下,反应分别达平衡时与温度T关系如图1。
①在0.5 MPa、1350 K时,x=___________。
②在p3、1350 K条件下,向密闭容器中加入1 mol SiCl4(g)和3.88 mol Zn(g),达平衡时Zn(g)的物质的量为3.6 mol,生成Si的物质的量为___________mol,反应ⅲ的平衡常数Kp=___________MPa。
(3)向密闭容器中加入一定量SiCl4(g)和Zn(g),10.0 MPa下平衡时Si的选择性S[]随温度T的变化及1500 K条件下平衡时S(Si)随压强p的变化如图2。
①10.0 MPa下平衡时,S(Si)随温度变化的曲线是___________(填“a”或“b”)。
②A、B、C对应条件下,最快达到化学平衡状态的点是___________(填字母)。
真题·实战演练
1. (2026·山东卷)研究甲、乙两种催化剂对下列反应的催化作用及产物选择性的影响。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
恒压条件下,,,按体积比投料,分别使用甲或乙作催化剂,在下反应固定时间后测定的实验转化率;不改变其他条件,每间隔重复上述实验。的实验转化率和理论平衡转化率随温度的变化如图所示。已知:甲催化时,选择性在为;甲、乙分别催化时,选择性在均达。下列说法正确的是
A.,
B.范围内,使用甲催化时,选择性随温度升高而增大
C.范围内,相同温度下,无论使用甲还是乙催化,产物选择性相同
D.其他条件不变,仅减小投料量,选择性达时的温度仍为
2.(2026·河南卷)向一恒容密闭容器中加入物质,发生基元反应:,,温度为、时,各组分的物质的量浓度与时间的关系如图1、图2所示。温度为时,的浓度随时间的变化关系为,为反应的速率常数。
下列说法正确的是
A.
B.温度为时,反应一半需要的时间为
C.的浓度达到最大值时,的生成速率等于消耗速率
D.加入某催化剂,仅使反应的速率增大,则的浓度最大值将增大
3.(2024·山东卷)(多选)逆水气变换反应:。一定压力下,按,物质的量之比投料,,温度时反应物摩尔分数随时间变化关系如图所示。已知该反应的速率方程为,,温度时反应速率常数k分别为。下列说法错误的是
A.
B.温度下达平衡时反应速率的比值:
C.温度不变,仅改变体系初始压力,反应物摩尔分数随时间的变化曲线不变
D.温度下,改变初始投料比例,可使平衡时各组分摩尔分数与温度时相同
4.(2024·河北卷)在水溶液中,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形成配离子达平衡时,与的关系如图。
下列说法正确的是
A.的X、Y转化为配离子时,两溶液中的平衡浓度:
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,消耗的物质的量:
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
5.(2024·黑吉辽卷)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品,时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示,后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是
A.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.平均速率(异山梨醇)
D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
6.(2024·江苏卷)二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为:
①
②
、下,将一定比例、混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和的体积分数如图所示。下列说法正确的是
A.L4处与L5处反应①的平衡常数K相等
B.反应②的焓变
C.L6处的的体积分数大于L5处
D.混合气从起始到通过L1处,CO的生成速率小于的生成速率
7.(2024·湖南卷)恒压下,向某密闭容器中充入一定量的和,发生如下反应:
主反应:
副反应:
在不同温度下,反应达到平衡时,测得两种含碳产物的分布分数随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示,下列说法正确的是
A.投料比x代表
B.曲线c代表乙酸的分布分数
C.,
D.L、M、N三点的平衡常数:
8.(2025·山东卷)利用循环再生可将燃煤尾气中的转化生产单质硫,涉及的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
恒容条件下,按和投料反应。平衡体系中,各气态物种的随温度的变化关系如图所示,n为气态物种物质的量的值。
已知:图示温度范围内反应Ⅱ平衡常数基本不变。
回答下列问题:
(1)反应的焓变 (用含的代数式表示)。
(2)乙线所示物种为 (填化学式)。反应Ⅲ的焓变 0(填“>”“<”或“=”)。
(3)温度下,体系达平衡时,乙线、丙线所示物种的物质的量相等,若丁线所示物种为,则为 (用含a的代数式表示);此时,与物质的量的差值 (用含a的最简代数式表示)。
(4)温度下,体系达平衡后,压缩容器体积产率增大。与压缩前相比,重新达平衡时,与物质的量之比 (填“增大”“减小”或“不变”),物质的量 (填“增大”“减小”或“不变”)。
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第05讲 化学反应速率与化学平衡图像(专项训练)
模拟·基础演练
考向01 化学反应速率型图像
1.A
2.A
考向02 化学平衡型图像
3.B
4.B
5.D
6.B
7.D
考向02 常考的化工生产中的四类图像
8.B
9.(1)较低
(2)b 20%
(3)0.1 <
(4)n 反应Ⅰ和反应Ⅱ均为气体分子数减小的反应,在相同温度下,加入,减小反应体系各物质分压,平衡逆向移动,DMA转化率减小
重难·创新演练
1.D
2.B
3.B
4.D
5.D
6.(1)较低
(2) c 20% 0.5
(3) 0.10 <
(4) n 反应Ⅰ和反应Ⅱ均为气体分子数减小的反应,在相同温度下,加入He,减小反应体系各物质分压,平衡逆向移动,DMA转化率减小
7.(1)+98
(2) 0.12 0.08
(3) a B
真题·实战演练
1.C
2.C
3.CD
4.B
5.A
6.C
7.D
8.(1)ΔH1+ΔH2
(2)H2O <
(3)0.45+0.5a 150a
(4)增大 减小
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