专题03 化学反应速率与平衡图像分析(重难点专练)化学苏教版选择性必修1
2026-09-07
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摘要:
**基本信息**
聚焦化学反应速率与平衡图像分析,按速率、平衡组分、转化率等图像类型系统编排,通过典例强化科学思维与证据推理能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|速率图像分析|2题|结合反应速率随时间/条件变化图像,分析速率影响因素|从单一速率图像到条件改变对速率的影响,体现速率原理应用|
|平衡组分—温度分析|3题|多反应体系中组分n/φ随温度变化,判断反应热效应与产物|平衡移动原理与多反应竞争,构建“温度-组分”关系模型|
|转化率+选择性/产率分析|5题|转化率、选择性/产率随温度变化,计算平衡常数与产率|综合多反应竞争,强化“转化率-选择性-温度”关联分析|
|转化率—温度分析|3题|单一/多反应物转化率随温度变化,判断平衡移动与K|深化温度对平衡的影响,培养图像信息提取能力|
|多图像综合分析|3题|结合速率、平衡、能量等多图像,判断反应特征与条件|整合速率与平衡知识,提升综合分析与模型建构能力|
内容正文:
专题08 化学反应速率与平衡图像分析
类型一 速率图像分析
1.(25-26高二上·江苏苏州·阶段检测)工业上用生物法处理的原理如图1所示,以硫杆菌作催化剂时,反应温度及溶液pH对氧化速率的影响分别如图2、图3所示,下列说法不正确的是
A.上述总反应方程式为:,是该反应的催化剂
B.当反应温度过高时,氧化速率下降的原因可能是硫杆菌失去活性
C.由图1、图2可得出结论:使用硫杆菌作催化剂的最佳条件为30℃、
D.当反应1中转移电子时,反应1中消耗的在标准状况下的体积为1.12 L
2.(25-26高二下·江苏徐州·开学考试)已知: ,向一恒温恒容的密闭容器中充入1 mol A和3 mol B发生反应,时达到平衡状态Ⅰ,在时改变某一条件,时重新达到平衡状态Ⅱ,正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.容器内压强不变,表明反应达到平衡
B.时改变的条件:向容器中加入C
C.时改变的条件:升高温度
D.平衡常数K:
类型二 平衡组分—温度(n/φ/lg n)分析
3.(25-26高二下·江苏南京·阶段检测)在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中,主要反应的热化学方程式如下:
反应I:
反应II:
反应III:
向恒压、密闭容器中通入和,平衡时的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是
A.图中曲线C表示的物质的量随温度的变化
B.
C.为了提高甲烷的产率,最佳控制温度在200~400℃之间
D.增大体系的压强,可以提高甲烷的平衡产率
4.(25-26高二上·江苏南通·期中)利用逆水煤气变换将加氢还原为合成气,反应体系主要发生以下反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
在恒定压强为100 kPa的条件下,将的混合气体投入装有镍催化剂的反应器中,平衡时各组分物质的量分数(不包括)与温度的关系如图所示,下列说法正确的是
A.
B.曲线a对应的物质是CO
C.M点的物质的量分数是的3倍
D.800℃时,适当增大体系压强,平衡时CO物质的量分数增大
5.(25-26高二上·江苏扬州·期中)甘油(C3H₈O3)水蒸气重整获得H2过程中的主要反应:
反应Ⅰ ∆H₁=+337.5kJ·mol-1;反应Ⅱ CO(g)+H2O(g) ⇌CO2(g)+H2(g) ∆H2=-41kJ·mol-1;反应Ⅲ -1。
1.0×105Pa条件下, 2mol C3H8O3和 10molH2O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.600℃反应达平衡状态时,
B.曲线是c 代表 n(H2)随温度变化
C.600℃之后 n(CO2)减小的原因是反应Ⅱ逆向移动的程度小于反应Ⅲ逆向移动的程度。
D.改用对反应Ⅱ选择性更强的催化剂可增大H2的平衡产率
类型三 转化率+选择性/产率/比值—温度图像的分析
6.(25-26高二下·江苏盐城·期末)催化还原乙酸可得到多种重要的化工原料。在条件下,将和按物质的量之比为进行混合,混合体系发生如下反应:
I.
II.
III.
平衡时乙酸的转化率、含碳产物的选择性S随温度变化如图所示。
已知:
下列说法错误的是
A.M表示的转化率随温度变化曲线
B.温度低于340℃时,随温度升高,反应I逆向移动程度大于反应II
C.时达到平衡时,反应II的平衡常数为
D.还原过程中不断移除,的选择性不一定增大
7.(25-26高二下·江苏无锡·期末)在催化剂作用下,沼气联合重整可制取合成气。沼气的主要成分是和,反应体系中还含有和少量,发生的主要反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
常压、条件下,和的平衡转化率及产物中与的物质的量之比[]随温度变化的关系如图所示。下列说法正确的是
A.曲线表示的平衡转化率随温度的变化
B.通过升高温度,不能使
C.条件下,体系仅发生反应Ⅲ
D.条件下,及时去除催化剂表面的积碳,可使点向点方向移动
8.(25-26高二下·江苏·阶段检测)利用与反应生成的路线,主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
已知含碳产物选择性
在100 kPa下,密闭容器中与各1 mol发生反应。
反应物(、)的平衡转化率和、的择性随温度变化关系如图。下列说法正确的是
A.曲线b表示的选择性逐渐增多
B.200℃平衡时,若压缩容器体积,达到新平衡时,浓度增大
C.600℃时,增大体系压强反应Ⅲ进行程度几乎不变
D.工业上制取宜采取:200℃以下的低温
9.(25-26高二下·江苏南京·期中)硫酸工业尾气中SO2可用CO处理并回收S,涉及的反应有:
反应1:SO2(g)+3CO(g)=COS(g)+2CO2(g) 1<0
反应Ⅱ:COS(g)=S(g)+CO(g) 2
恒压条件下,将1 mol SO2和3 mol CO充入反应器中,SO2的平衡转化率以及COS和S的平衡选择性随温度的变化如图所示。已知曲线b表示COS的平衡选择性。
(X的平衡选择性=,X为COS或S)。
下列说法正确的是
A.曲线a表示S的平衡选择性
B.1400K下,反应SO2(g)+2CO(g)=S(g)+2CO2(g)达平衡时,n(CO)=1mol
C.2<0
D.其它条件不变,增大体系压强,SO2的平衡转化率不变
类型四 转化率—温度图像分析
10.(25-26高二上·江苏·期末)恒压下,向无催化剂和有催化剂的两个反应容器中,以相同流速分别通入一定浓度NO和的混合气体。反应相同时间,测得不同温度下NO转化为的转化率如图中曲线、所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是
A.反应的
B.曲线a说明温度升高,反应的平衡转化率增大
C.曲线b中M点到N点NO转化率减小,是因为催化剂活性下降
D.延长反应时间,可以使NO的转化率从M点上升至P点
11.(25-26高二上·江苏南通·阶段检测)的捕集与转化是“碳达峰·碳中和”的有效方法。利用和制备合成气和的原理如下:
①
②
在恒压,起始时条件下,和的平衡转化率与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
A.曲线甲表示平衡转化率曲线
B.反应的
C.时,反应开始经过达到平衡状态,的体积分数为25%
D.在反应器中充入和制备合成气,增大压强能提高合成气平衡产率
12.(25-26高二上·江苏苏州·期中)一定条件下,反应达到平衡时,NO的转化率与温度的关系如图所示,下列说法不正确的是
A.反应的
B.a点表示未达平衡状态,且
C.c点和d点对应的平衡常数K相等
D.延长c点的反应时间,可使NO转化率达到b点
类型五 多图像综合分析
13.(25-26高二下·江苏无锡·阶段检测)下列叙述与图对应的是
A.对于达到平衡状态的反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),图①表示在时刻充入了一定量的NH3,平衡逆向移动
B.由图②可知,p2>p1,T1>T2,且该反应的正反应ΔH<0,ΔS<0
C.图③表示的反应方程式为:2A+B3C
D.对于反应2X(g)+3Y(g)3Z(g) ΔH<0,图④y轴可以表示Y的百分含量
14.(25-26高二上·江苏徐州·阶段检测)以下图像和叙述错误的是
A.图甲:该图像表示的反应方程式为,反应速率
B.图乙:某温度下发生反应:,时刻改变的条件可能是加压
C.图丙:对图中反应升高温度,该反应平衡常数增大
D.图丁:对于反应:
15.(25-26高二上·江苏南通·阶段检测)下列图示与对应的叙述正确的是
A.图甲表示中反应物与生成物的浓度随时间的变化,且在时刻达到平衡
B.图乙是恒温密闭容器中发生反应时,随反应时间变化的曲线,时刻改变的条件可能是缩小容器的体积
C.图丙是铁条与盐酸反应的反应速率随反应时间变化的曲线,时刻溶液的温度最高
D.图丁表示向pH、体积均相同的HCl、溶液中分别加入过量锌粉,产生的体积随时间的变化,其中曲线a表示HCl溶液
1.(25-26高二上·江苏南京·期末)萨巴蒂尔反应可以实现二氧化碳转化为甲烷,其主要反应如下:
在密闭容器中,、,反应一定时间,的转化率及的选择性随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.
B.高温和低压均有利于提高甲烷的平衡产率
C.320~400°C,随温度的升高不断增大
D.280~400°C,随温度的升高先增大再减小
2.(25-26高二上·江苏苏州·期末)加氢制备甲醇的主要反应如下:
反应①:
反应②:
4 MPa时,将的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,出口处测得转化率、产率[]与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
A.的
B.曲线a表示产率随温度的变化
C.240~280℃温度范围,CO产率随温度升高而增大
D.210~280℃温度范围,反应①、反应②的反应速率均随温度的升高而增大
3.(25-26高二下·江苏南京·阶段检测)在一恒容密闭反应器中充入体积之比为的和,发生反应:
①
②
在相同时间内,的转化率、HCOOH的选择性与温度的关系如图所示。
HCOOH的选择性。
下列叙述不正确的是
A.温度低于673K时,HCOOH的选择性随温度升高而增大
B.温度高于673K时,主要发生反应②
C.平衡时,又充入和,再次达到平衡时,减少
D.673K下反应达到平衡时,、HCOOH、CO的浓度之比为
4.(25-26高二上·江苏南通·阶段检测)乙酸蒸汽催化重整制氢过程中的主要反应有:
反应I:CH3COOH(g)+2H2O(g)=2CO2(g)+4H2(g) ΔH=+131.5kJ·mol-1
反应Ⅱ:CH3COOH(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=+213.76kJ·mol-1
将一定比例的乙酸、水和N2的混合气体以一定流速通过装有催化剂M的反应管,乙酸转化率、氢酸比[]与温度的关系如图所示。若仅考虑上述反应,下列说法正确的是
A.用催化剂M催化重整制氢的最佳温度范围约为750~800℃
B.700℃时,反应管出口气的
C.600℃后,氢酸比下降的主要原因是温度升高,反应Ⅰ、Ⅱ正向进行程度均减小
D.该过程深入研究的方向之一是寻找对反应Ⅱ选择性更高的催化剂
5.(25-26高二上·江苏扬州·期中)CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应:
在恒压、反应物起始物质的量比条件下,CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法不正确的是
A.曲线A表示CO2的平衡转化率随温度的变化
B.工业上为提高H2和CO的产率,需要研发低温下的高效催化剂
C.高于900K时,随着温度升高,平衡体系中逐渐减小
D.恒压、800K、条件下,反应至CH4转化率达到X点的值,改变除温度外的特定条件继续反应,CH4转化率能达到Y点的值
6.(25-26高二下·江苏·阶段检测)二氧化碳催化加氢制甲醇,有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题:
(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为:
该反应一般认为通过如下步骤来实现:
①
②
总反应的___________;若反应①为慢反应,下列示意图中能体现上述反应能量变化的是___________(填标号),判断的理由是___________。
A. B. C. D.
(2)不同压强下,按照投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。
已知:CO2的平衡转化率
CH3OH的平衡产率
其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图___________(填“甲”或“乙”);压强、、由大到小的顺序为___________;图乙中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是___________。
(3)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择的反应条件为___________(填标号)。
A.低温、高压 B.高温、低压 C.低温、低压 D.高温、高压
1.(2017·江苏·高考真题)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得 70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是
A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越大,其分解速率越快
B.图乙表明,其他条件相同时,NaOH溶液浓度越小,H2O2分解速率越慢
C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快
D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大
2.(2025·江苏·高考真题)甘油水蒸气重整获得过程中的主要反应:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
条件下,和发生上述反应达平衡状态时,体系中和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.时,的平衡转化率为20%
B.反应达平衡状态时,
C.其他条件不变,在范围,平衡时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的物质的量
3.(2022·江苏·高考真题)乙醇-水催化重整可获得。其主要反应为,,在、时,若仅考虑上述反应,平衡时和CO的选择性及的产率随温度的变化如图所示。
CO的选择性,下列说法正确的是
A.图中曲线①表示平衡时产率随温度的变化
B.升高温度,平衡时CO的选择性增大
C.一定温度下,增大可提高乙醇平衡转化率
D.一定温度下,加入或选用高效催化剂,均能提高平衡时产率
4.(2021·江苏·高考真题)与作用分别生成、NO、的反应均为放热反应。工业尾气中的可通过催化氧化为除去。将一定比例、和的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,的转化率、的选择性与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
(的选择性)
A.其他条件不变,升高温度,的平衡转化率增大
B.其他条件不变,在175~300℃范围,随着温度的升高,出口处氮气、氮氧化物的量均不断增大
C.催化氧化除去尾气中的应选择反应温度高于:250℃
D.高效除去尾气中的,需研发低温下转化率高和选择性高的催化剂
5.(2018·江苏·高考真题)根据下列图示所得出的结论不正确的是
A.图甲是CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的平衡常数与反应温度的关系曲线,说明该反应的ΔH<0
B.图乙是室温下H2O2催化分解放出氧气的反应中c(H2O2 )随反应时间变化的曲线,说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小
C.图丙是室温下用0.1000 mol·L−1NaOH溶液滴定20.00 mL 0.1000 mol·L−1某一元酸HX的滴定曲线,说明HX是一元强酸
D.图丁是室温下用Na2SO4除去溶液中Ba2+达到沉淀溶解平衡时,溶液中c(Ba2+ )与c(SO42−)的关系曲线,说明溶液中c(SO42− )越大c(Ba2+ )越小
6.(2015·江苏·高考真题)在体积均为1.0 L的两恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉,再分别加入0.1 mol CO2和0.2 mol CO2,在不同温度下反应CO2(g)+C(s)2CO(g)达到平衡,平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是
A.反应CO2(g)+C(s) 2CO(g)的ΔS>0、ΔH<0
B.体系的总压强p总:p总(状态Ⅱ)<2p总(状态Ⅰ)
C.体系中c(CO):c(CO,状态Ⅱ)<2c(CO,状态Ⅲ)
D.逆反应速率:v逆(状态Ⅰ)>v逆(状态Ⅲ)
7.(2011·江苏·高考真题)下列图示与对应的叙述相符的是
A.图1表示某吸热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化
B.图2表示0.1000mol•L-1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol•L-1CH3COOH溶液所得到的滴定曲线
C.图3表示KNO3的溶解度曲线,图中a点所示的溶液是80℃时KNO3的不饱和溶液
D.图4表示某可逆反应生成物的量随反应时间变化的曲线,由图知t时反应物转化率最大
8.(2009·江苏·高考真题)I2在KI溶液中存在下列平衡:I2(aq) + I-(aq) I3-(aq)。某I2、KI混合溶液中,I3-的物质的量浓度c(I3-)与温度T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法正确的是
A.反应 I2(aq) + I-(aq) I3-(aq)的△H>0
B.状态A与状态B相比,状态A的c(I2)大
C.若温度为T1、T2,反应的平衡常数分别为K1、K2,则K1<K2
D.若反应进行到状态D时,一定有v正>v逆
9.(2026·江苏·高考真题)二氧化碳加氢制乙烯过程中的主要反应有:
在密闭容器中,时,、压强下的平衡转化率和压强下的实际转化率(催化剂作用下反应相同时间,且)随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.压强不变,温度从200℃升高至300℃,平衡时减小
B.300℃时,增大反应压强,平衡时减小
C.200℃升高至300℃,下平衡转化率变化值大于下平衡转化率变化值
D.其他条件不变,延长点实际反应时间,转化率不变
10.(2024·江苏·高考真题)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.L9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
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专题08 化学反应速率与平衡图像分析
类型一 速率图像分析
1.A
2.B
类型二 平衡组分—温度(n/φ/lg n)分析
3.B
4.C
5.A
类型三 转化率+选择性/产率/比值—温度图像的分析
6.C
7.B
8.C
9.B
类型四 转化率—温度图像分析
10.C
11.C
12.C
类型五 多图像综合分析
13.B
14.A
15.B
1.D
2.C
3.C
4.B
5.B
6.(1)-49 A 为正值,和为负值,反应①的活化能大于反应②
(2)乙 p1>p2>p3 T1时以反应①为主,反应①前后气体分子数相等,压强改变对平衡没有影响
(3)A
1.(2017·江苏·高考真题)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得 70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是
A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越大,其分解速率越快
B.图乙表明,其他条件相同时,NaOH溶液浓度越小,H2O2分解速率越慢
C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快
D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大
【答案】C
【解析】A.图甲表明,相同时间内,pH=13的溶液中,H2O2的起始浓度越大,浓度的变化量越大,其分解速率越快,A正确;B.图乙表明,NaOH溶液浓度越小,相同时间内H2O2的浓度变化量越小,分解速率越慢,B正确;C.图丙表明,Mn2+浓度相同时,1.0mol/LNaOH中H2O2的浓度变化量小于0.1mol/LNaOH中H2O2的浓度变化量,所以溶液的碱性越强,H2O2的分解速率不一定越快,C不正确;D.图丙表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大,图丁表明,碱性溶液中,Mn2+浓度越大,对H2O2分解速率的影响越大,D正确;故选C。
2.(2025·江苏·高考真题)甘油水蒸气重整获得过程中的主要反应:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
条件下,和发生上述反应达平衡状态时,体系中和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.时,的平衡转化率为20%
B.反应达平衡状态时,
C.其他条件不变,在范围,平衡时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的物质的量
【答案】A
【分析】550℃时,曲线①物质的量是5mol,根据原子守恒,n(C)=3mol,则其不可能是含碳微粒,故曲线①表示,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,物质的量降低,则曲线②代表,据此解答。
【解析】A.时,,,,根据C原子守恒,可得,根据O原子守恒,可得(也可利用H原子守恒计算,结果相同),则,A正确;B.时,,,则,B错误;C.范围,随温度升高,反应Ⅱ、Ⅲ平衡均逆向移动,增大,说明反应Ⅲ逆向移动程度更大,则的物质的量减小,C错误;D.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,的物质的量减小,D错误;故选A。
3.(2022·江苏·高考真题)乙醇-水催化重整可获得。其主要反应为,,在、时,若仅考虑上述反应,平衡时和CO的选择性及的产率随温度的变化如图所示。
CO的选择性,下列说法正确的是
A.图中曲线①表示平衡时产率随温度的变化
B.升高温度,平衡时CO的选择性增大
C.一定温度下,增大可提高乙醇平衡转化率
D.一定温度下,加入或选用高效催化剂,均能提高平衡时产率
【答案】B
【分析】根据已知反应①,反应②,且反应①的热效应更大,温度升高的时候对反应①影响更大一些,根据选择性的含义,升温时CO选择性增大,同时CO2的选择性减小,所以图中③代表CO的选择性,①代表CO2的选择性,②代表H2的产率,以此解题。
【解析】A.由分析可知②代表H2的产率,故A错误;B.由分析可知升高温度,平衡时CO的选择性增大,故B正确;C.一定温度下,增大,可以认为开始时水蒸气物质的量不变,增大乙醇物质的量,乙醇的平衡转化率降低,故C错误;D.加入催化剂不能使平衡移动,不影响平衡时产率,故D错误;故选B。
4.(2021·江苏·高考真题)与作用分别生成、NO、的反应均为放热反应。工业尾气中的可通过催化氧化为除去。将一定比例、和的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,的转化率、的选择性与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
(的选择性)
A.其他条件不变,升高温度,的平衡转化率增大
B.其他条件不变,在175~300℃范围,随着温度的升高,出口处氮气、氮氧化物的量均不断增大
C.催化氧化除去尾气中的应选择反应温度高于:250℃
D.高效除去尾气中的,需研发低温下转化率高和选择性高的催化剂
【答案】D
【解析】A.与作用分别生成、NO、的反应均为放热反应,其他条件不变,升高温度,的平衡转化率降低,故A错误;B.其他条件不变,在225~300℃范围,氨气的转化率增大不明显,但氮气的选择性明显降低,所以随着温度的升高,出口处氮气的量降低,故B错误;C.温度高于250℃,氮气的选择性明显降低,温度低于225℃,氮气的转化率明显降低,所以催化氧化除去尾气中的应选择反应温度为225~250℃,故C错误;D.根据图示,高效除去尾气中的,需研发低温下转化率高和选择性高的催化剂,故D正确;选D。
5.(2018·江苏·高考真题)根据下列图示所得出的结论不正确的是
A.图甲是CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的平衡常数与反应温度的关系曲线,说明该反应的ΔH<0
B.图乙是室温下H2O2催化分解放出氧气的反应中c(H2O2 )随反应时间变化的曲线,说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小
C.图丙是室温下用0.1000 mol·L−1NaOH溶液滴定20.00 mL 0.1000 mol·L−1某一元酸HX的滴定曲线,说明HX是一元强酸
D.图丁是室温下用Na2SO4除去溶液中Ba2+达到沉淀溶解平衡时,溶液中c(Ba2+ )与c(SO42−)的关系曲线,说明溶液中c(SO42− )越大c(Ba2+ )越小
【答案】C
【分析】A. 升高温度,lgK减小,平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,该反应的ΔH0;B. 根据图象,随着时间的推移,c(H2O2)变化趋于平缓,随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小;C. 根据图象,没有滴入NaOH溶液时,0.1000mol/LHX溶液的pH1,HX为一元弱酸;D. 根据图象可见横坐标越小,纵坐标越大,-lgc(SO42-)越小,-lgc(Ba2+)越大,说明c(SO42-)越大c(Ba2+)越小。
【解析】A. 升高温度,lgK减小,平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,该反应的ΔH0,A项正确;B. 根据图象,随着时间的推移,c(H2O2)变化趋于平缓,随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小,B项正确;C. 根据图象,没有滴入NaOH溶液时,0.1000mol/LHX溶液的pH1,HX为一元弱酸,C项错误;D. 根据图象可见横坐标越小,纵坐标越大,-lgc(SO42-)越小,-lgc(Ba2+)越大,说明c(SO42-)越大c(Ba2+)越小,D项正确;答案选C。
6.(2015·江苏·高考真题)在体积均为1.0 L的两恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉,再分别加入0.1 mol CO2和0.2 mol CO2,在不同温度下反应CO2(g)+C(s)2CO(g)达到平衡,平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是
A.反应CO2(g)+C(s) 2CO(g)的ΔS>0、ΔH<0
B.体系的总压强p总:p总(状态Ⅱ)<2p总(状态Ⅰ)
C.体系中c(CO):c(CO,状态Ⅱ)<2c(CO,状态Ⅲ)
D.逆反应速率:v逆(状态Ⅰ)>v逆(状态Ⅲ)
【答案】C
【解析】A.由气体的化学计量数增大可知△S>0,由图中温度高,平衡时c(CO2)小,则升高温度,平衡正向移动,可知△H>0,故A错误;B.分别加入0.1molCO2和0.2molCO2,曲线I为加入0.1molCO2,曲线Ⅱ为加入0.2molCO2,若平衡不移动,体系的总压强为P总(状态Ⅱ)=2P总(状态Ⅰ),但加压CO2(g)+C(s)2CO(g)平衡逆向移动,为使c(CO2)相同,则加热使平衡正向移动,则体系的总压强为P总(状态Ⅱ)>2P总(状态Ⅰ),故B错误;C.状态Ⅱ、状态Ⅲ的温度相同,状态Ⅱ看作先加入0.1molCO2,与状态Ⅲ平衡时CO的浓度相同,再加入0.1molCO2,若平衡不移动,Ⅱ状态CO的浓度等于2倍Ⅲ,但再充入CO2,相当增大压强,平衡左移,消耗CO,则c(CO,状态Ⅱ)<2c(CO,状态Ⅲ),故C正确;D.状态I、状态Ⅲ的温度不同,温度高,反应速率快,则逆反应速率为V逆(状态Ⅰ)<V逆(状态Ⅲ),故D错误;故选C。
7.(2011·江苏·高考真题)下列图示与对应的叙述相符的是
A.图1表示某吸热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化
B.图2表示0.1000mol•L-1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol•L-1CH3COOH溶液所得到的滴定曲线
C.图3表示KNO3的溶解度曲线,图中a点所示的溶液是80℃时KNO3的不饱和溶液
D.图4表示某可逆反应生成物的量随反应时间变化的曲线,由图知t时反应物转化率最大
【答案】C
【解析】A.反应是吸热反应,生成物能量高于反应物能量,错误;B .0.1000 mol·L-1CH3COOH溶液PH.>1,因CH3COOH是弱酸,图象标的是pH=1,错误;C .a点在曲线下方,是不饱和溶液,正确;D.达到平衡时反应物的转化率最大,t时刻没有达到平衡,所以反应物转化率并不最大,错误。
8.(2009·江苏·高考真题)I2在KI溶液中存在下列平衡:I2(aq) + I-(aq) I3-(aq)。某I2、KI混合溶液中,I3-的物质的量浓度c(I3-)与温度T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法正确的是
A.反应 I2(aq) + I-(aq) I3-(aq)的△H>0
B.状态A与状态B相比,状态A的c(I2)大
C.若温度为T1、T2,反应的平衡常数分别为K1、K2,则K1<K2
D.若反应进行到状态D时,一定有v正>v逆
【答案】D
【解析】A、随着温度的不断升高,I3-的浓度逐渐减小,说明升温平衡向逆方向移动,则I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)是一个放热反应,即H<0,故A错误;B、温度升高,平衡向逆方向移动, c(I2)变大,所以状态B的c(I2)大,故B错误;C、T2>T1,因为该反应为放热反应,所以当温度升高时,反应向逆方向移动,则K1>K2,故C错误;D、从图中可以看出D点并没有达到平衡状态,所以它要向A点移动,I3-的浓度应增加,平衡向正方向移动,所以v正>v逆,故D正确;答案选D。
9.(2026·江苏·高考真题)二氧化碳加氢制乙烯过程中的主要反应有:
在密闭容器中,时,、压强下的平衡转化率和压强下的实际转化率(催化剂作用下反应相同时间,且)随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.压强不变,温度从200℃升高至300℃,平衡时减小
B.300℃时,增大反应压强,平衡时减小
C.200℃升高至300℃,下平衡转化率变化值大于下平衡转化率变化值
D.其他条件不变,延长点实际反应时间,转化率不变
【答案】B
【解析】A.温度从200℃升高至300℃,反应,,平衡逆向移动,消耗的量减小;反应,,平衡正向移动,消耗的量增加,200~300℃范围内,平衡转化率随温度升高降低,说明总消耗的量减少,平衡体系中增大,A错误;B.300℃时,增大压强,则生成乙烯反应平衡正向移动,减小;由生成CO的反应的平衡常数可得,温度不变时平衡常数不变,可知最终平衡时减小,B正确;C.从图中可看出,200℃到300℃,曲线的下降幅度远大于,即下平衡转化率的变化值更大,C错误;D.X点是实际转化率曲线和平衡曲线的交点,,由曲线可知,X点的实际转化率还未达到下的平衡转化率,则可说明与X点同温度下,的平衡转化率高于的平衡转化率,延长反应时间,反应会继续正向进行,转化率会升高,D错误;故选B。
10.(2024·江苏·高考真题)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.L9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】A.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;B.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;C.从L5到L9,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L9处的 H2O的体积分数大于L5处,C正确;D.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;故选C。
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专题08 化学反应速率与平衡图像分析
类型一 速率图像分析
1.(25-26高二上·江苏苏州·阶段检测)工业上用生物法处理的原理如图1所示,以硫杆菌作催化剂时,反应温度及溶液pH对氧化速率的影响分别如图2、图3所示,下列说法不正确的是
A.上述总反应方程式为:,是该反应的催化剂
B.当反应温度过高时,氧化速率下降的原因可能是硫杆菌失去活性
C.由图1、图2可得出结论:使用硫杆菌作催化剂的最佳条件为30℃、
D.当反应1中转移电子时,反应1中消耗的在标准状况下的体积为1.12 L
【答案】A
【解析】A.根据催化循环图,总反应的反应物为和,生成物为S,配平反应方程式为,先与反应被还原为,再被氧化得到,因此才是该反应的催化剂,A错误;B.温度过高,能使蛋白质变性,催化剂的活性降低,因此当反应温度过高时,Fe2+氧化速率下降的原因可能是硫杆菌失去活性,B正确;C.根据图像可知,催化剂活性最大的最佳条件是30℃,pH=2.0左右,C正确;D.反应1中,消耗1 mol H2S,转移电子物质的量为2 mol,因此转移0.1 mol电子时,消耗硫化氢0.05 mol,在标准状况下体积为1.12 L, D正确;故答案选A。
2.(25-26高二下·江苏徐州·开学考试)已知: ,向一恒温恒容的密闭容器中充入1 mol A和3 mol B发生反应,时达到平衡状态Ⅰ,在时改变某一条件,时重新达到平衡状态Ⅱ,正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.容器内压强不变,表明反应达到平衡
B.时改变的条件:向容器中加入C
C.时改变的条件:升高温度
D.平衡常数K:
【答案】B
【解析】A.该反应是气体分子数不变的反应,恒温恒容的密闭容器中气体的压强始终不变,则容器内压强不变不能表明反应是否达到平衡,故A错误;B.由图可知,时条件改变的瞬间,正反应速率不变,条件改变后,正反应速率增大说明平衡条件改变后逆反应速率大于正反应速率,平衡向逆反应方向移动,则改变的条件可能是向容器中加入C,故B正确;C.若时改变的条件为升高温度,条件改变的瞬间,正反应速率应增大,则时改变的条件不可能为升高温度,故C错误;D.由C分析知,由图可知,时刻正反应速率瞬时不变,说明温度没有改变,化学平衡常数不变,则平衡常数K的关系为,故D错误;故答案选择B。
类型二 平衡组分—温度(n/φ/lg n)分析
3.(25-26高二下·江苏南京·阶段检测)在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中,主要反应的热化学方程式如下:
反应I:
反应II:
反应III:
向恒压、密闭容器中通入和,平衡时的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是
A.图中曲线C表示的物质的量随温度的变化
B.
C.为了提高甲烷的产率,最佳控制温度在200~400℃之间
D.增大体系的压强,可以提高甲烷的平衡产率
【答案】B
【分析】由热化学方程式可知,生成甲烷的两个反应(即反应Ⅰ和反应Ⅲ)均为放热反应,升高温度时,这两个反应的平衡左移,甲烷的物质的量减少;而反应Ⅱ吸热,升高温度时该反应平衡右移,即温度升高时,反应Ⅱ平衡右移,反应Ⅲ平衡左移,从而会使得CO的物质的量增加,因此,当反应达到平衡时,表示甲烷的物质的量随温度变化的曲线为A,表示CO的物质的量随温度变化的曲线为C,则曲线B为平衡时的物质的量随温度变化的曲线,据此分析。
【解析】A.由分析可知,CO的物质的量随着温度的升高而增加,因此图中的曲线C表示CO的物质的量随温度的变化,A正确;B.根据质量守恒规则可知,反应体系中C原子的总物质的量为1 mol,即的总物质的量为1 mol,在曲线B位于b点时,曲线A和C均位于a点,即CO和的物质的量均为0.37 mol,此时的物质的量为1-0.37-0.37=0.26 mol,即x=0.26,B错误;C.由图可知,当温度在200~400℃之间时,甲烷的物质的量较大,CO和的物质的量较小,因此,为了提高甲烷的产率,反应的最佳温度应当控制在200~400℃之间范围,C正确;D.反应 I:,气体分子数减少,增大压强平衡正向移动,产率提高;反应 II:,气体分子数不变,压强对平衡无影响;反应 III:,气体分子数减少,增大压强平衡正向移动,产率提高;总效果为增大压强,反应 I、III 均正向移动,的平衡产率提高,D正确;故选B。
4.(25-26高二上·江苏南通·期中)利用逆水煤气变换将加氢还原为合成气,反应体系主要发生以下反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
在恒定压强为100 kPa的条件下,将的混合气体投入装有镍催化剂的反应器中,平衡时各组分物质的量分数(不包括)与温度的关系如图所示,下列说法正确的是
A.
B.曲线a对应的物质是CO
C.M点的物质的量分数是的3倍
D.800℃时,适当增大体系压强,平衡时CO物质的量分数增大
【答案】C
【解析】A.反应Ⅱ为反应Ⅰ+反应Ⅲ,根据盖斯定律可知,,A错误;B.反应Ⅰ为吸热反应,随着温度升高,平衡正向移动,的含量不断增加;反应Ⅱ为放热反应,随着温度升高,平衡逆向移动,的含量不断减小;反应Ⅲ为放热反应,随着温度升高,平衡逆向移动,的含量不断减小,的含量不断增加,因此随着温度升高,的物质的量分数不断增加,的物质的量分数不断减小,曲线a对应的物质为,曲线b对应的物质为,B错误;C.M点时,和的物质的量分数相同,设平衡时,初始的投料为,,根据碳元素守恒可知,平衡时,根据氧元素守恒可知,平衡时,,同温同压的条件下,物质的量分数之比即物质的量之比,因此M点的物质的量分数是的3倍,C正确;D.反应Ⅰ为气体分子数不变的反应,压强改变平衡不会移动,而反应Ⅲ为气体分子数减小的反应,增大压强,平衡正向移动,的含量不断减小,平衡时物质的量分数减小,D错误;故答案为C。
5.(25-26高二上·江苏扬州·期中)甘油(C3H₈O3)水蒸气重整获得H2过程中的主要反应:
反应Ⅰ ∆H₁=+337.5kJ·mol-1;反应Ⅱ CO(g)+H2O(g) ⇌CO2(g)+H2(g) ∆H2=-41kJ·mol-1;反应Ⅲ -1。
1.0×105Pa条件下, 2mol C3H8O3和 10molH2O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.600℃反应达平衡状态时,
B.曲线是c 代表 n(H2)随温度变化
C.600℃之后 n(CO2)减小的原因是反应Ⅱ逆向移动的程度小于反应Ⅲ逆向移动的程度。
D.改用对反应Ⅱ选择性更强的催化剂可增大H2的平衡产率
【答案】A
【解析】A.600℃时,由图可知,,则,与图中(600,0.8)对应CO的物质的量一致,A正确;B.是主要产物,其物质的量应最大,600℃时,应为图中最上方曲线,而曲线c物质的量较小,不可能代表,B错误;C.根据图像,反应Ⅱ为放热反应,升温逆向移动,生成减少;反应Ⅲ为吸热反应,升温正向移动,消耗增多,故减小是因反应Ⅱ逆向和反应Ⅲ正向,而非反应Ⅲ逆向,C错误;D.催化剂只改变反应速率,不影响平衡移动,的平衡产率不变,D错误;故选A。
类型三 转化率+选择性/产率/比值—温度图像的分析
6.(25-26高二下·江苏盐城·期末)催化还原乙酸可得到多种重要的化工原料。在条件下,将和按物质的量之比为进行混合,混合体系发生如下反应:
I.
II.
III.
平衡时乙酸的转化率、含碳产物的选择性S随温度变化如图所示。
已知:
下列说法错误的是
A.M表示的转化率随温度变化曲线
B.温度低于340℃时,随温度升高,反应I逆向移动程度大于反应II
C.时达到平衡时,反应II的平衡常数为
D.还原过程中不断移除,的选择性不一定增大
【答案】C
【分析】反应Ⅰ为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,C2H5OH的转化率下降,反应Ⅲ为吸热反应,升高温度,平衡逆向移动,CH3CHO的转化率上升,即Q为CH3CHO的选择性,由于CH3CHO、C2H5OH、CH3COOC2H5的选择性相加为1,即N为C2H5OH的选择性,综上,M为乙酸的转化率随温度变化的曲线,据此分析解题。
【解析】A.据分析,M为乙酸的转化率随温度变化的曲线,A正确;B.由题干图像信息可知,温度低于340℃时,随着温度的升高,S(CH3COOC2H5)增大,反应Ⅰ逆向移动影响大于反应Ⅱ逆向移动影响,B正确;C.列出三段式:、、,时,如图可知,乙酸的转化率为80%、乙醛和乙酸乙酯的选择性均为20%,因此可知乙醇的选择性为1-20%-20%=60%,则有:、、,解得:x=0.56 mol、y=0.08 mol,z=0.16 mol,因此平衡时乙酸、乙醇、乙酸乙酯、乙醛、水和氢气的物质的量分别为:0.2 mol、0.48 mol、0.08 mol、0.16 mol、0.8 mol、8.72 mol,则反应II的平衡常数为,C错误;D.还原过程中不断移除H2O(g),反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均正向移动,无法确定CH3CHO的选择性的变化趋势,即不一定增大,D正确;故选C。
7.(25-26高二下·江苏无锡·期末)在催化剂作用下,沼气联合重整可制取合成气。沼气的主要成分是和,反应体系中还含有和少量,发生的主要反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
常压、条件下,和的平衡转化率及产物中与的物质的量之比[]随温度变化的关系如图所示。下列说法正确的是
A.曲线表示的平衡转化率随温度的变化
B.通过升高温度,不能使
C.条件下,体系仅发生反应Ⅲ
D.条件下,及时去除催化剂表面的积碳,可使点向点方向移动
【答案】B
【分析】由图可知,CH4和CO2的平衡转化率都随温度升高而增大,b增大的程度大于a;反应Ⅰ为吸热反应,升高温度平衡正向移动,反应物和的平衡转化率均随温度升高而增大;反应Ⅱ、Ⅲ为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,CO2的平衡转化率随温度升高而增大,CH4的平衡转化率随温度升高而减小;故随温度升高,CO2平衡转化率的增大值大于CH4平衡转化率的增大值,故曲线a表示CH4的平衡转化率,曲线b表示CO2的平衡转化率。
【解析】A.根据分析,曲线表示的平衡转化率,曲线表示的平衡转化率,A错误;B.由反应I可知,生成物中=1,由反应II可知,消耗了CO,同时生成了H2,由反应III可知,生成的H2和CO的比值为2:1,生成物中始终大于等于1,但不会低于1(不会出现),故通过升高温度,不能使,B正确;C.若仅发生反应Ⅲ,不参与反应,其平衡转化率应为0,但图中时转化率大于0,说明体系还发生了其他反应,C错误;D.图中本身已经是平衡状态下的转化率,去除积碳只是恢复催化剂的活性,催化剂只能改变化学反应速率,不能改变平衡状态,温度不变时平衡不移动,因此的平衡转化率不会升高,无法使向方向移动,D错误;故选B。
8.(25-26高二下·江苏·阶段检测)利用与反应生成的路线,主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
已知含碳产物选择性
在100 kPa下,密闭容器中与各1 mol发生反应。
反应物(、)的平衡转化率和、的择性随温度变化关系如图。下列说法正确的是
A.曲线b表示的选择性逐渐增多
B.200℃平衡时,若压缩容器体积,达到新平衡时,浓度增大
C.600℃时,增大体系压强反应Ⅲ进行程度几乎不变
D.工业上制取宜采取:200℃以下的低温
【答案】C
【分析】为吸热反应,的平衡转化率随温度升高而增大;分解放出的二氧化碳和氢气发生反应,根据图示,开始氢气的平衡转化率为100%,则开始时平衡转化率不可能为0,所以曲线a表示的平衡转化率与温度的变化关系;反应Ⅱ正方向放热,随温度升高的选择性降低,反应Ⅲ正方向吸热,随温度升高CO的选择性升高,所以曲线c表示的选择性与温度的变化关系,曲线b表示CO的选择性与温度的变化关系。
【解析】A.反应Ⅱ正方向放热,随温度升高的选择性降低,曲线c表示的选择性,故A错误;B.200℃平衡时,平衡常数K=c(CO2)是定值,所以若压缩容器体积,达到新平衡时,浓度不变,故B错误;C.600°C时,MgCO3完全反应分解,甲烷的选择性为0,反应I和反应II不再发生,反应只有III发生,Ⅲ CO2(g)+H2(g)=H2O(g)+CO(g) 是一个气体分子总数不变的反应,压强对该反应的平衡没有直接影响,故其进行程度几乎不变,C正确;D.由图可知,200℃以下的低温虽然CH4的选择性最高,但此时反应I中MgCO3的转化率非常低,总产率极低,不符合工业生产要求,故D错误;选C。
9.(25-26高二下·江苏南京·期中)硫酸工业尾气中SO2可用CO处理并回收S,涉及的反应有:
反应1:SO2(g)+3CO(g)=COS(g)+2CO2(g) 1<0
反应Ⅱ:COS(g)=S(g)+CO(g) 2
恒压条件下,将1 mol SO2和3 mol CO充入反应器中,SO2的平衡转化率以及COS和S的平衡选择性随温度的变化如图所示。已知曲线b表示COS的平衡选择性。
(X的平衡选择性=,X为COS或S)。
下列说法正确的是
A.曲线a表示S的平衡选择性
B.1400K下,反应SO2(g)+2CO(g)=S(g)+2CO2(g)达平衡时,n(CO)=1mol
C.2<0
D.其它条件不变,增大体系压强,SO2的平衡转化率不变
【答案】B
【分析】根据反应路径SO2→COS→S可知,转化的SO₂最终生成COS和S两种物质,因此COS的选择性与S的选择性之和为100%。题干已知曲线b表示COS的平衡选择性,观察图像可知,在任意温度下,曲线b与曲线c的纵坐标之和约等于100%,故曲线c表示S的平衡选择性,则曲线a表示SO2的转化率。
【解析】A.由上述分析可知,曲线 a 表示 SO2 的平衡转化率,故A错误;B.设起始n(CO)=3mol,n(SO2)=1mol,在 1400K 下,二氧化硫平衡转化率为 80%,则转化的n(SO2)=0.8mol,COS 平衡选择性为 50%,则生成n(COS)=0.8mol×50%=0.4mol,生成n(S)=0.4mol,根据反应 I 生成n(CO2)=0.8mol×2=1.6mol,剩余n(CO)=3mol-0.8mol×3+0.4mol=1mol,故B正确;C.升高温度,S 的平衡选择性增大,说明反应Ⅱ正向移动,则正反应是吸热反应,即ΔH2>0,故C错误;D.反应 I 是气体分子数减小的反应,增大压强,反应 I 正向移动,从而使二氧化硫的平衡转化率增大,故D错误;答案选B。
类型四 转化率—温度图像分析
10.(25-26高二上·江苏·期末)恒压下,向无催化剂和有催化剂的两个反应容器中,以相同流速分别通入一定浓度NO和的混合气体。反应相同时间,测得不同温度下NO转化为的转化率如图中曲线、所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是
A.反应的
B.曲线a说明温度升高,反应的平衡转化率增大
C.曲线b中M点到N点NO转化率减小,是因为催化剂活性下降
D.延长反应时间,可以使NO的转化率从M点上升至P点
【答案】C
【解析】A.由图虚线可知,NO的平衡转化率随温度升高而减小,说明升高温度时平衡逆向移动,则该反应是放热反应,A错误;B.曲线b中对应点的转化率大于曲线a,说明曲线a对应容器中未加入催化剂,反应相同时间,曲线a对应反应速率慢,未达到平衡,所以曲线a随温度升高NO转化率增大,但无法根据曲线a判断平衡转化率的变化,B错误;C.催化剂在一定温度范围内活性较强,温度过高时会失去活性,催化效果降低,则曲线b中M点到N点转化率减小(此时未达平衡),是因为催化剂活性下降,反应速率减慢,C正确;D.P点在平衡曲线上方,其转化率大于对应条件下的平衡转化率,M点时反应没有达到平衡状态,延长反应时间可使反应达到平衡状态,NO的转化率升高达到平衡转化率,但不能达到P点状态,D错误;故选C。
11.(25-26高二上·江苏南通·阶段检测)的捕集与转化是“碳达峰·碳中和”的有效方法。利用和制备合成气和的原理如下:
①
②
在恒压,起始时条件下,和的平衡转化率与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
A.曲线甲表示平衡转化率曲线
B.反应的
C.时,反应开始经过达到平衡状态,的体积分数为25%
D.在反应器中充入和制备合成气,增大压强能提高合成气平衡产率
【答案】C
【解析】A.起始时,反应①中的和的平衡转化率相等,反应②也消耗,故相同温度下的平衡转化率大于,即曲线甲表示的平衡转化率,曲线乙表示的平衡转化率,A错误;B.和平衡转化率都随温度升高而增大,说明反应①和反应②都为吸热反应,,,根据盖斯定律,①+②可得,则反应的,B错误;C.设起始投料的和均为,时和的平衡转化率分别为20%和40%,可得,,列式如下:,平衡时,,,,,,,C正确;D.反应②是气体分子数不变的反应,增大压强平衡不移动,反应①是气体分子数增大的反应,增大压强平衡逆向移动,合成气平衡产率减小,D错误;故答案选C。
12.(25-26高二上·江苏苏州·期中)一定条件下,反应达到平衡时,NO的转化率与温度的关系如图所示,下列说法不正确的是
A.反应的
B.a点表示未达平衡状态,且
C.c点和d点对应的平衡常数K相等
D.延长c点的反应时间,可使NO转化率达到b点
【答案】C
【解析】A.升高温度时NO的平衡转化率降低,说明平衡逆向移动,正反应为放热反应,,A正确;B.曲线上的点为平衡状态,a点在平衡曲线上方,相同温度下a点转化率高于该温度下的平衡转化率,反应需逆向移动达到平衡,故,B正确;C.平衡常数只与温度有关,c点温度低于d点,该反应正反应放热,温度越低平衡常数越大,故c、d点平衡常数不相等,C错误;D.c点和b点温度相同,c点转化率低于该温度下的平衡转化率,反应未达平衡,延长反应时间,反应正向进行至平衡,可达到b点的转化率,D正确;故选C。
类型五 多图像综合分析
13.(25-26高二下·江苏无锡·阶段检测)下列叙述与图对应的是
A.对于达到平衡状态的反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),图①表示在时刻充入了一定量的NH3,平衡逆向移动
B.由图②可知,p2>p1,T1>T2,且该反应的正反应ΔH<0,ΔS<0
C.图③表示的反应方程式为:2A+B3C
D.对于反应2X(g)+3Y(g)3Z(g) ΔH<0,图④y轴可以表示Y的百分含量
【答案】B
【解析】A.反应,若时刻充入,瞬间生成物浓度增大、反应物浓度不变,则突增,保持不变。但图①中时刻、同时跳跃上升,与充入的速率变化图像不符,A错误;B.温度均为时,条件下达到平衡用时更短,反应速率更快,故;压强均为时,条件下达到平衡更快,故;温度升高(),平衡时降低,说明升温平衡逆向移动,正反应;压强增大(),平衡时升高,说明加压平衡正向移动,说明正反应气体分子数目减小,,B正确;C.由图③计算浓度变化:,,;三者浓度变化量之比为,则反应方程式应为,C错误;D.反应,正反应放热。温度升高,平衡逆向移动,的百分含量增大;但图④曲线随温度升高不断减小,二者变化趋势矛盾,因此不能代表的百分含量,D错误;故选B。
14.(25-26高二上·江苏徐州·阶段检测)以下图像和叙述错误的是
A.图甲:该图像表示的反应方程式为,反应速率
B.图乙:某温度下发生反应:,时刻改变的条件可能是加压
C.图丙:对图中反应升高温度,该反应平衡常数增大
D.图丁:对于反应:
【答案】A
【解析】A.图甲:A物质的量减少0.8mol,B物质的量增加1.2mol,C物质的量增加0.4mol,A是反应物,B、C是生成物,变化量之比等于系数比,A该图像表示的反应方程式为,没有容器体积,不能计算反应速率,故A错误;B.图乙:,反应前后气体系数和相等,增大压强,正逆反应速率同等程度增大,平衡不移动,所以时刻改变的条件可能是加压,故B正确;C.图丙:升高温度,正反应速率变化大于逆反应速率,可知升高温度平衡正向移动,该反应平衡常数增大,故C正确;D.根据“先拐先平”,T1>T2,P2>P1。升高温度,C的体积分数降低,则正反应放热;增大压强,C的体积分数增大,平衡正向移动,m+n>p,所以,故D正确;选A。
15.(25-26高二上·江苏南通·阶段检测)下列图示与对应的叙述正确的是
A.图甲表示中反应物与生成物的浓度随时间的变化,且在时刻达到平衡
B.图乙是恒温密闭容器中发生反应时,随反应时间变化的曲线,时刻改变的条件可能是缩小容器的体积
C.图丙是铁条与盐酸反应的反应速率随反应时间变化的曲线,时刻溶液的温度最高
D.图丁表示向pH、体积均相同的HCl、溶液中分别加入过量锌粉,产生的体积随时间的变化,其中曲线a表示HCl溶液
【答案】B
【解析】A.根据反应方程式,平衡时,理论上反应物和生成物的浓度变化量之比应等于它们的化学计量数之比,即。由图可知,的减少量为,的增加量为,比例不是2:1,故A错误;B.该反应的平衡常数表达式为,在恒温条件下,平衡常数是一个定值,因此平衡时的浓度也是一个定值。由图可知,时刻突然变大,一段时间后,浓度与改变前相同,则时刻改变的条件可能是缩小容器的体积:气体被压缩,的浓度会瞬间增大。随后,由于压强增大,平衡向气体体积减小的方向移动,多余的被消耗,其浓度逐渐降低直至原平衡浓度,故B正确;C.铁条与盐酸的反应是放热反应。随着反应的进行,反应放热使溶液温度持续升高,反应速率加快。同时,盐酸浓度不断降低,减慢了反应速率。当浓度降低对速率的减慢作用超过温度升高对速率的加快作用时,反应速率开始下降,故C错误;D.是强酸,完全电离,而是弱酸,部分电离。由于、溶液的pH、体积均相同,故溶液的物质的量更多,与过量锌反应时,放出的总量也更多,因此曲线a表示,故D错误;故答案选B。
1.(25-26高二上·江苏南京·期末)萨巴蒂尔反应可以实现二氧化碳转化为甲烷,其主要反应如下:
在密闭容器中,、,反应一定时间,的转化率及的选择性随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.
B.高温和低压均有利于提高甲烷的平衡产率
C.320~400°C,随温度的升高不断增大
D.280~400°C,随温度的升高先增大再减小
【答案】D
【解析】A.由图像可知,320℃后,温度升高,CO2的转化率下降,平衡逆向移动,反应I为吸热反应,说明反应II逆向移动使体系中CO的浓度增大,且CO浓度增大对反应I平衡的影响大于升高温度对反应I平衡的影响,故反应II的正反应是放热反应,即,A错误;B.由A项分析知,反应II是气体分子数减小的放热反应,根据勒夏特列原理,降低温度、增大压强有利于反应Ⅱ正向进行,从而提高甲烷的平衡产率,高温和低压不利于提高甲烷平衡产率,B错误;C.320~400℃,CO2的转化率下降,说明体系中n(CO)与n(CH4)之和减小,而CH4的选择性不变,则体系中的n(CH4)和n(CO)均随着温度升高而不断减少,C错误;D.280~320℃,反应I、II均正向进行,都会生成 H2O,总反应消耗的CO2量增加,n(H2O)随温度升高不断增大,320~400℃,图中CO2的转化率下降,说明随温度升高反应II逆向移动,反应I也逆向移动(反应II逆向移动使体系中CO的浓度增大,且CO浓度增大对反应I平衡的影响大于升高温度对反应I平衡的影响),体系中的n(H2O)减小,所以280~400℃,n(H2O)随温度升高先增大后减小,D正确;故选D。
2.(25-26高二上·江苏苏州·期末)加氢制备甲醇的主要反应如下:
反应①:
反应②:
4 MPa时,将的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,出口处测得转化率、产率[]与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
A.的
B.曲线a表示产率随温度的变化
C.240~280℃温度范围,CO产率随温度升高而增大
D.210~280℃温度范围,反应①、反应②的反应速率均随温度的升高而增大
【答案】C
【分析】题干给出加氢制甲醇的两个关联反应:反应① , ,为放热反应;反应② ,为吸热反应。 初始投料比为,固定压强下,测得转化率、甲醇产率随温度变化的曲线:曲线随温度升高持续上升,曲线随温度升高先升后降。
【解析】A.根据盖斯定律,目标反应可由反应①−反应②得到,焓变为: ,不是,A错误,不符合题意;B.二氧化碳转化为甲醇和一氧化碳,因此甲醇的产率一定比二氧化碳的转化率低,曲线是转化率,曲线是甲醇产率,B错误,不符合题意;C.。在240~280℃范围内,转化率(曲线)持续升高,甲醇产率(曲线)持续降低,因此二者差值(即产率)随温度升高而增大,C正确,符合题意;D.温度升高时,以一定流速通过装有催化剂的反应管,甲醇的产率先升高后降低,说明反应②的选择性增大,其速率随温度升高而增大,可能导致反应①的速率减小,D错误,不符合题意;故选C。
3.(25-26高二下·江苏南京·阶段检测)在一恒容密闭反应器中充入体积之比为的和,发生反应:
①
②
在相同时间内,的转化率、HCOOH的选择性与温度的关系如图所示。
HCOOH的选择性。
下列叙述不正确的是
A.温度低于673K时,HCOOH的选择性随温度升高而增大
B.温度高于673K时,主要发生反应②
C.平衡时,又充入和,再次达到平衡时,减少
D.673K下反应达到平衡时,、HCOOH、CO的浓度之比为
【答案】C
【解析】A.根据图像可知,当温度低于673K时,HCOOH的选择性随温度升高而增大,故A正确;B.根据图像可知,当温度高于673K时,CO2的转化率增加,但HCOOH的选择性降低,故以发生反应②为主,故B正确;C.平衡时再通入和,平衡一定正向移动,HCOOH的物质的量一定增大,故C错误;D.根据题意,利用转化率和选择性表达式可知,673K时CO2的转化率为95%,其中HCOOH的选择性为30%,那么CO的选择性为70%,设起始时二氧化碳的物质的量为a mol,根据化学方程式利用元素守恒,平衡时二氧化碳0.05amol,HCOOH和CO物质的量之和为0.95amol,那么HCOOH的物质的量为0.95a×30%=0.285a mol,CO的物质的量为0.95a×70%=0.665amol,所以恒容密闭容器中CO2、HCOOH、CO的浓度之比为10:57:133,故D正确;故选C。
4.(25-26高二上·江苏南通·阶段检测)乙酸蒸汽催化重整制氢过程中的主要反应有:
反应I:CH3COOH(g)+2H2O(g)=2CO2(g)+4H2(g) ΔH=+131.5kJ·mol-1
反应Ⅱ:CH3COOH(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=+213.76kJ·mol-1
将一定比例的乙酸、水和N2的混合气体以一定流速通过装有催化剂M的反应管,乙酸转化率、氢酸比[]与温度的关系如图所示。若仅考虑上述反应,下列说法正确的是
A.用催化剂M催化重整制氢的最佳温度范围约为750~800℃
B.700℃时,反应管出口气的
C.600℃后,氢酸比下降的主要原因是温度升高,反应Ⅰ、Ⅱ正向进行程度均减小
D.该过程深入研究的方向之一是寻找对反应Ⅱ选择性更高的催化剂
【答案】B
【解析】A.该催化剂催化重整反应中乙酸的转化率越大,氢酸比越大时,反应最佳,则最佳温度约为600℃,A错误;B.700℃时,设CO和的物质的量分别为xmol和ymol,则氢酸比为,解得,B正确;C.反应Ⅰ、Ⅱ均为吸热反应,升高温度,反应Ⅰ、Ⅱ均向正反应方向移动;600℃后乙酸转化率几乎不变,所以氢酸比下降的原因是:温度升高反应Ⅱ的选择性提高,C错误;D.反应I中1 mol乙酸可以生成4 mol氢气,反应Ⅱ中1 mol乙酸生成2 mol氢气,反应Ⅰ更有利于氢气的生成,则该过程深入研究的方向之一是寻找对反应Ⅰ具有选择性更高的催化剂,D错误;故选B。
5.(25-26高二上·江苏扬州·期中)CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应:
在恒压、反应物起始物质的量比条件下,CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法不正确的是
A.曲线A表示CO2的平衡转化率随温度的变化
B.工业上为提高H2和CO的产率,需要研发低温下的高效催化剂
C.高于900K时,随着温度升高,平衡体系中逐渐减小
D.恒压、800K、条件下,反应至CH4转化率达到X点的值,改变除温度外的特定条件继续反应,CH4转化率能达到Y点的值
【答案】B
【解析】A.(反应1)中CH4和CO2以1:1反应,而CO2也参与反应(反应2),导致相同条件下CH4的转化率小于CO2的转化率,由图可知,相同温度下转化率:曲线A>曲线B,因此曲线A表示CO2的平衡转化率随温度的变化,A正确;B.两个主要反应均为吸热反应,升高温度有利于平衡正向移动,可提高H2和CO的产率,因此需要研发高温下的高效催化剂,B错误;C.设反应1中反应的CH4为x mol,反应2中反应的H2为y mol,则平衡时n(CO)=(2x+y) mol,n(H2)=(2x-y) mol,;由图可知,高于900K时升高温度,CH4的平衡转化率增大程度更大,导致x的相对增量大于y的相对增量,比值随温度升高而减小,即分式中分子减小而分母增大,故整个分式的值减小,逐渐减小,C正确;D.恒压、800K、条件下,若不改变温度,则还可以通过减小生成物浓度使平衡正向移动来提高CH4的转化率,因此通过改变特定条件CH4的转化率能从X点达到Y点的值,D正确;故答案选B。
6.(25-26高二下·江苏·阶段检测)二氧化碳催化加氢制甲醇,有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题:
(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为:
该反应一般认为通过如下步骤来实现:
①
②
总反应的___________;若反应①为慢反应,下列示意图中能体现上述反应能量变化的是___________(填标号),判断的理由是___________。
A. B. C. D.
(2)不同压强下,按照投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。
已知:CO2的平衡转化率
CH3OH的平衡产率
其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图___________(填“甲”或“乙”);压强、、由大到小的顺序为___________;图乙中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是___________。
(3)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择的反应条件为___________(填标号)。
A.低温、高压 B.高温、低压 C.低温、低压 D.高温、高压
【答案】(1)-49 A 为正值,和为负值,反应①的活化能大于反应②
(2)乙 p1>p2>p3 T1时以反应①为主,反应①前后气体分子数相等,压强改变对平衡没有影响
(3)A
【解析】(1)根据盖斯定律可知,反应①+反应②可得二氧化碳加氢制甲醇的总反应,则;
该总反应为放热反应,因此生成物总能量低于反应物的总能量,反应①为慢反应,
因此反应①的活化能高于反应②的活化能,而为正值,和为负值,故A更能体现反应能量变化。
(2)反应②和二氧化碳加氢制甲醇的反应均为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,则甲醇的平衡产率减少,所以图甲表示甲醇的平衡产率,图乙中开始升高温度,由于反应②和二氧化碳加氢制甲醇的反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,二氧化碳的平衡转化率降低,反应①为吸热反应,升高温度反应①向正反应方向移动,升高一定温度后以反应①为主,二氧化碳的平衡转化率又升高,所以图乙表示二氧化碳的平衡转化率;
压强增大,反应②和二氧化碳加氢制甲醇的反应是气体体积减小的反应,反应②和二氧化碳加氢制甲醇的反应平衡正向移动,故压强增大甲醇的平衡产率增大,根据图可知压强关系为p1>p2>p3;
温度升高,反应②和二氧化碳加氢制甲醇的反应平衡逆向移动,反应①向正反应方向移动,所以温度时,三条曲线交于一点的原因为时以反应①为主,反应①前后分子数相等,压强改变对平衡几乎没有影响。
(3)该实验目的是探究有利于提高甲醇的产率的影响因素,则反应以二氧化碳加氢制甲醇为主反应,反应①和反应②为副反应,二氧化碳加氢制甲醇的正向是气体体积减小的放热反应,高压、低温均有利于主反应的平衡正向移动,反应①受到抑制、反应①的抑制导致反应②也受到抑制,所以同时提高二氧化碳的平衡转化率和甲醇的平衡产率的反应条件为高压、低温,故答案选A。
1.(2017·江苏·高考真题)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得 70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是
A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越大,其分解速率越快
B.图乙表明,其他条件相同时,NaOH溶液浓度越小,H2O2分解速率越慢
C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快
D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大
【答案】C
【解析】A.图甲表明,相同时间内,pH=13的溶液中,H2O2的起始浓度越大,浓度的变化量越大,其分解速率越快,A正确;B.图乙表明,NaOH溶液浓度越小,相同时间内H2O2的浓度变化量越小,分解速率越慢,B正确;C.图丙表明,Mn2+浓度相同时,1.0mol/LNaOH中H2O2的浓度变化量小于0.1mol/LNaOH中H2O2的浓度变化量,所以溶液的碱性越强,H2O2的分解速率不一定越快,C不正确;D.图丙表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大,图丁表明,碱性溶液中,Mn2+浓度越大,对H2O2分解速率的影响越大,D正确;故选C。
2.(2025·江苏·高考真题)甘油水蒸气重整获得过程中的主要反应:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
条件下,和发生上述反应达平衡状态时,体系中和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.时,的平衡转化率为20%
B.反应达平衡状态时,
C.其他条件不变,在范围,平衡时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的物质的量
【答案】A
【分析】550℃时,曲线①物质的量是5mol,根据原子守恒,n(C)=3mol,则其不可能是含碳微粒,故曲线①表示,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,物质的量降低,则曲线②代表,据此解答。
【解析】A.时,,,,根据C原子守恒,可得,根据O原子守恒,可得(也可利用H原子守恒计算,结果相同),则,A正确;B.时,,,则,B错误;C.范围,随温度升高,反应Ⅱ、Ⅲ平衡均逆向移动,增大,说明反应Ⅲ逆向移动程度更大,则的物质的量减小,C错误;D.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,的物质的量减小,D错误;故选A。
3.(2022·江苏·高考真题)乙醇-水催化重整可获得。其主要反应为,,在、时,若仅考虑上述反应,平衡时和CO的选择性及的产率随温度的变化如图所示。
CO的选择性,下列说法正确的是
A.图中曲线①表示平衡时产率随温度的变化
B.升高温度,平衡时CO的选择性增大
C.一定温度下,增大可提高乙醇平衡转化率
D.一定温度下,加入或选用高效催化剂,均能提高平衡时产率
【答案】B
【分析】根据已知反应①,反应②,且反应①的热效应更大,温度升高的时候对反应①影响更大一些,根据选择性的含义,升温时CO选择性增大,同时CO2的选择性减小,所以图中③代表CO的选择性,①代表CO2的选择性,②代表H2的产率,以此解题。
【解析】A.由分析可知②代表H2的产率,故A错误;B.由分析可知升高温度,平衡时CO的选择性增大,故B正确;C.一定温度下,增大,可以认为开始时水蒸气物质的量不变,增大乙醇物质的量,乙醇的平衡转化率降低,故C错误;D.加入催化剂不能使平衡移动,不影响平衡时产率,故D错误;故选B。
4.(2021·江苏·高考真题)与作用分别生成、NO、的反应均为放热反应。工业尾气中的可通过催化氧化为除去。将一定比例、和的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,的转化率、的选择性与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
(的选择性)
A.其他条件不变,升高温度,的平衡转化率增大
B.其他条件不变,在175~300℃范围,随着温度的升高,出口处氮气、氮氧化物的量均不断增大
C.催化氧化除去尾气中的应选择反应温度高于:250℃
D.高效除去尾气中的,需研发低温下转化率高和选择性高的催化剂
【答案】D
【解析】A.与作用分别生成、NO、的反应均为放热反应,其他条件不变,升高温度,的平衡转化率降低,故A错误;B.其他条件不变,在225~300℃范围,氨气的转化率增大不明显,但氮气的选择性明显降低,所以随着温度的升高,出口处氮气的量降低,故B错误;C.温度高于250℃,氮气的选择性明显降低,温度低于225℃,氮气的转化率明显降低,所以催化氧化除去尾气中的应选择反应温度为225~250℃,故C错误;D.根据图示,高效除去尾气中的,需研发低温下转化率高和选择性高的催化剂,故D正确;选D。
5.(2018·江苏·高考真题)根据下列图示所得出的结论不正确的是
A.图甲是CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的平衡常数与反应温度的关系曲线,说明该反应的ΔH<0
B.图乙是室温下H2O2催化分解放出氧气的反应中c(H2O2 )随反应时间变化的曲线,说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小
C.图丙是室温下用0.1000 mol·L−1NaOH溶液滴定20.00 mL 0.1000 mol·L−1某一元酸HX的滴定曲线,说明HX是一元强酸
D.图丁是室温下用Na2SO4除去溶液中Ba2+达到沉淀溶解平衡时,溶液中c(Ba2+ )与c(SO42−)的关系曲线,说明溶液中c(SO42− )越大c(Ba2+ )越小
【答案】C
【分析】A. 升高温度,lgK减小,平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,该反应的ΔH0;B. 根据图象,随着时间的推移,c(H2O2)变化趋于平缓,随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小;C. 根据图象,没有滴入NaOH溶液时,0.1000mol/LHX溶液的pH1,HX为一元弱酸;D. 根据图象可见横坐标越小,纵坐标越大,-lgc(SO42-)越小,-lgc(Ba2+)越大,说明c(SO42-)越大c(Ba2+)越小。
【解析】A. 升高温度,lgK减小,平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,该反应的ΔH0,A项正确;B. 根据图象,随着时间的推移,c(H2O2)变化趋于平缓,随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小,B项正确;C. 根据图象,没有滴入NaOH溶液时,0.1000mol/LHX溶液的pH1,HX为一元弱酸,C项错误;D. 根据图象可见横坐标越小,纵坐标越大,-lgc(SO42-)越小,-lgc(Ba2+)越大,说明c(SO42-)越大c(Ba2+)越小,D项正确;答案选C。
6.(2015·江苏·高考真题)在体积均为1.0 L的两恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉,再分别加入0.1 mol CO2和0.2 mol CO2,在不同温度下反应CO2(g)+C(s)2CO(g)达到平衡,平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是
A.反应CO2(g)+C(s) 2CO(g)的ΔS>0、ΔH<0
B.体系的总压强p总:p总(状态Ⅱ)<2p总(状态Ⅰ)
C.体系中c(CO):c(CO,状态Ⅱ)<2c(CO,状态Ⅲ)
D.逆反应速率:v逆(状态Ⅰ)>v逆(状态Ⅲ)
【答案】C
【解析】A.由气体的化学计量数增大可知△S>0,由图中温度高,平衡时c(CO2)小,则升高温度,平衡正向移动,可知△H>0,故A错误;B.分别加入0.1molCO2和0.2molCO2,曲线I为加入0.1molCO2,曲线Ⅱ为加入0.2molCO2,若平衡不移动,体系的总压强为P总(状态Ⅱ)=2P总(状态Ⅰ),但加压CO2(g)+C(s)2CO(g)平衡逆向移动,为使c(CO2)相同,则加热使平衡正向移动,则体系的总压强为P总(状态Ⅱ)>2P总(状态Ⅰ),故B错误;C.状态Ⅱ、状态Ⅲ的温度相同,状态Ⅱ看作先加入0.1molCO2,与状态Ⅲ平衡时CO的浓度相同,再加入0.1molCO2,若平衡不移动,Ⅱ状态CO的浓度等于2倍Ⅲ,但再充入CO2,相当增大压强,平衡左移,消耗CO,则c(CO,状态Ⅱ)<2c(CO,状态Ⅲ),故C正确;D.状态I、状态Ⅲ的温度不同,温度高,反应速率快,则逆反应速率为V逆(状态Ⅰ)<V逆(状态Ⅲ),故D错误;故选C。
7.(2011·江苏·高考真题)下列图示与对应的叙述相符的是
A.图1表示某吸热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化
B.图2表示0.1000mol•L-1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol•L-1CH3COOH溶液所得到的滴定曲线
C.图3表示KNO3的溶解度曲线,图中a点所示的溶液是80℃时KNO3的不饱和溶液
D.图4表示某可逆反应生成物的量随反应时间变化的曲线,由图知t时反应物转化率最大
【答案】C
【解析】A.反应是吸热反应,生成物能量高于反应物能量,错误;B .0.1000 mol·L-1CH3COOH溶液PH.>1,因CH3COOH是弱酸,图象标的是pH=1,错误;C .a点在曲线下方,是不饱和溶液,正确;D.达到平衡时反应物的转化率最大,t时刻没有达到平衡,所以反应物转化率并不最大,错误。
8.(2009·江苏·高考真题)I2在KI溶液中存在下列平衡:I2(aq) + I-(aq) I3-(aq)。某I2、KI混合溶液中,I3-的物质的量浓度c(I3-)与温度T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法正确的是
A.反应 I2(aq) + I-(aq) I3-(aq)的△H>0
B.状态A与状态B相比,状态A的c(I2)大
C.若温度为T1、T2,反应的平衡常数分别为K1、K2,则K1<K2
D.若反应进行到状态D时,一定有v正>v逆
【答案】D
【解析】A、随着温度的不断升高,I3-的浓度逐渐减小,说明升温平衡向逆方向移动,则I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)是一个放热反应,即H<0,故A错误;B、温度升高,平衡向逆方向移动, c(I2)变大,所以状态B的c(I2)大,故B错误;C、T2>T1,因为该反应为放热反应,所以当温度升高时,反应向逆方向移动,则K1>K2,故C错误;D、从图中可以看出D点并没有达到平衡状态,所以它要向A点移动,I3-的浓度应增加,平衡向正方向移动,所以v正>v逆,故D正确;答案选D。
9.(2026·江苏·高考真题)二氧化碳加氢制乙烯过程中的主要反应有:
在密闭容器中,时,、压强下的平衡转化率和压强下的实际转化率(催化剂作用下反应相同时间,且)随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.压强不变,温度从200℃升高至300℃,平衡时减小
B.300℃时,增大反应压强,平衡时减小
C.200℃升高至300℃,下平衡转化率变化值大于下平衡转化率变化值
D.其他条件不变,延长点实际反应时间,转化率不变
【答案】B
【解析】A.温度从200℃升高至300℃,反应,,平衡逆向移动,消耗的量减小;反应,,平衡正向移动,消耗的量增加,200~300℃范围内,平衡转化率随温度升高降低,说明总消耗的量减少,平衡体系中增大,A错误;B.300℃时,增大压强,则生成乙烯反应平衡正向移动,减小;由生成CO的反应的平衡常数可得,温度不变时平衡常数不变,可知最终平衡时减小,B正确;C.从图中可看出,200℃到300℃,曲线的下降幅度远大于,即下平衡转化率的变化值更大,C错误;D.X点是实际转化率曲线和平衡曲线的交点,,由曲线可知,X点的实际转化率还未达到下的平衡转化率,则可说明与X点同温度下,的平衡转化率高于的平衡转化率,延长反应时间,反应会继续正向进行,转化率会升高,D错误;故选B。
10.(2024·江苏·高考真题)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.L9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】A.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;B.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;C.从L5到L9,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L9处的 H2O的体积分数大于L5处,C正确;D.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;故选C。
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