（课时作业）第二章 02 第二节 化学平衡 04 第4课时 化学反应速率和化学平衡图像分析-【学而思·高中同步培优练】2026-2027学年高二化学选择性必修1 化学反应原理 课时作业(人教版·新教材

第4课时　化学反应速率和化学平衡图像分析 1.D　[解析] 该反应气体分子数减少,增大压强,正逆反应速率均增大,图中交点是平衡点,交点之后增大压强,平衡正向移动,存在v正>v逆,A正确;温度升高,正逆反应速率均增大,图中交点是平衡点,继续升温,平衡逆向移动,逆反应速率大于正反应速率,B正确;反应开始时,反应物浓度非零并随时间变化而逐渐减小至不变,生成物浓度从0开始增大,达平衡后浓度不变,图示符合浓度变化规律,C正确;t1时刻,增大反应物浓度,正反应速率瞬间增大,逆反应速率瞬间不变,而图像逆反应速率瞬间也是突变的,与实际情况不符,D错误。 2.D　[解析] t1~t2时间段内反应处于平衡状态,平衡状态时B的正反应速率和E的逆反应速率之比等于对应的化学计量数之比,则2v正(B)=3v逆(E),故A错误;t2~t3时间段内v'逆>v'正,平衡逆向移动,故B错误;若降低温度,正、逆瞬时反应速率均低于原平衡时速率,故C错误;由于改变条件时逆反应速率高于原平衡速率而正反应速率低于原平衡速率,则改变的条件为向容器中加生成物且分离出反应物,故D正确。 3.C　[解析] 0~t1内,v正逐渐增大,说明反应逆向进行,v正<v逆,A错误;该反应是气体分子数不变的反应,恒温恒容时,容器内压强不变,不能说明反应达到平衡状态,B错误;由题图可知,t2时逆反应速率瞬间增大,平衡逆向移动,达到的新平衡速率比原平衡大,所以改变的条件可以为向密闭容器中加入Z,C正确;同一反应的平衡常数由温度决定,温度不变,平衡常数K不变,D错误。 4.B　[解析] 温度越高,化学反应速率越快,反应越先达到平衡,即曲线先出现拐点,故曲线b代表20 ℃下A的转化率变化曲线,A错误;反应到66 min时,0 ℃和20 ℃下A的转化率相等,因二者的起始量相同,故参与反应的A的量相等,此时放出的热量相等,B正确;0 ℃和20 ℃下达到平衡时,A的转化率不同,放出的热量也不相同,C错误;曲线b代表20 ℃下A的转化率变化曲线,曲线a代表0 ℃下A的转化率变化曲线,升高温度,化学反应速率加快,故反应都达到平衡后,正反应速率:a<b,D错误。 5.C　[解析] 该反应中C为固体,压强对平衡的影响只考虑气体物质系数,与c无关,应比较a+b与d的相对大小,由题干信息知,p1>p2,同一温度下p1对应的φ(D)大于p2,说明增大压强平衡正向移动,故正向气体分子数减小:a+b>d,相同压强下,随温度升高φ(D)减小,说明升温平衡逆向移动,即逆向吸热,则正向放热,即ΔH<0,故该反应是一个气体分子数增大的放热反应,即a+b>d,ΔH<0,C正确。 6.D　[解析] 图甲中,T2曲线先达平衡,则T2>T1,平衡时T2的C%更低,说明升温(T1→T2)C%减小平衡逆向移动,结合升高温度,平衡向吸热反应方向移动,则逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,A错误;图乙中,压强增大时C%增大,说明增大压强平衡正向移动,结合增大压强平衡向气体分子数减小的方向移动,则正反应方向为气体分子数减小的方向,即m+n>p,B错误;图丙中,升温B的转化率降低,平衡逆移,结合升高温度,平衡向吸热反应方向移动,则逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,K随温度升高减小,点2温度低于点4,点2的K更大,C错误;图丁中,a比b先达平衡(速率快)且平衡时B%相同,说明平衡未移动,加催化剂或对反应前后气体分子数相等的可逆反应增大压强,均能加快速率且不使平衡移动,故a曲线可以是增大压强或加催化剂,D正确。 7.A　[解析] 由图可知,相同温度下,X为a时,A的平衡转化率最大,若a>1>b,则说明投料越多,A的平衡转化率越大,增大投料量,相当于给体系加压,平衡正移,说明正反应为气体体积减小的反应,则m小于4,A错误;当投料量固定时,温度越高,A的平衡转化率越小,说明正反应为放热反应,则ΔH<0,B正确;将A、B按照物质的量1 mol和3 mol充入恒容容器中发生反应,投料量为该次X倍时,n(A)∶n(B)仍为1∶3,A、B按1∶3比例参与反应,则图像上任意一点都满足c(A)∶c(B)=1∶3,C正确;若m=4,则正反应为气体物质的量不变的反应,改变压强,平衡不移动,故投料量的倍数改变对化学平衡无影响,则X=a、b、1的三条线段将重合,D正确。 8.C　[解析] 由图可知,压强相同时,温度越高,乙烯的平衡转化率越低,说明平衡逆向移动,该反应为放热反应,焓变小于零,A错误;由反应方程式可知,正反应方向化学计量数小,温度相同时,增大压强,平衡正向移动,乙烯的平衡转化率越大,由图可知,p1到p3乙烯的转化率逐渐增大,则p3>p2>p1,B错误;温度越高,反应速率越快,与a点相比,b点温度高,压强大,到达平衡所需时间较短,反应速率较快,故平衡时,a、b两点的正反应速率为a<b,C正确;a、c两点的温度相同,平衡常数只与温度有关,则a、c两点的平衡常数K大小相同,D错误。 9.B　[解析] 化学反应速率随温度的升高而加快,当T>250 ℃时,催化剂的催化效率随温度升高而降低,所以M点的正反应速率v正有可能小于N点的逆反应速率v逆,故A错误;设起始投料n(H2)为4 mol,则n(CO2)为1 mol,M点平衡时二氧化碳的转化率为50%,列三段式: 6H2(g)+2CO2(g) CH2CH2(g)+4H2O(g) 起始/mol　 4　　　　1　　　　　　　 0　　　　　0 转化/mol　1.5　　　0.5　　　　　　 0.25　　　　1 平衡/mol　2.5　　　0.5　　　　　　 0.25　　　　1 所以乙烯的体积分数为×100%≈5.88%,故B正确;催化剂不影响平衡转化率,只影响化学反应速率,故C错误;催化剂的催化效率与平衡移动没有关系,故D错误。 10.B　[解析] 由图甲中数据只能计算前10 min内H2的平均消耗速率,不能计算10 min末的瞬时速率,故A错误;第11 min迅速压缩容器容积为1 L,c(NH3)瞬间增大为0.6 mol·L-1,平衡正向移动,c(NH3)继续增大至不变,则c(NH3)-t曲线变化为a,故B正确;图乙表示平衡时氨气的体积分数与氢气起始物质的量的关系,曲线上各点都处于平衡状态,故a、b、c都处于平衡状态,达平衡后,增大氢气用量,氮气的转化率增大,则氮气的转化率:a<b<c,故C错误;由图乙可知,氢气的起始物质的量相同时,温度T1时,平衡后氨气的体积分数更高,该反应为放热反应,降低温度平衡向正反应移动,故温度:T1<T2,故D错误。 11.(1)②⑥ (2)①向逆反应方向　不变　②升高温度 (3)①B　②1 (4) 减小生成物浓度　t8~t9 [解析] (1)不传热的固定容积容器中,若反应为气体分子数不变的反应,则体系的压强始终不变,当体系的压强不再改变时,无法说明反应达到平衡状态,①错误;不传热的固定容积容器中发生反应,温度为变量,当体系的温度不再改变时,表明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,②正确;各组分的浓度相等,无法判断各组分的浓度是否继续变化,则无法判断反应是否达到平衡状态,③错误;m、n、p、q不确定,无法判断体系中气体的平均相对分子质量是否为变量,则无法判断平衡状态,④错误;反应速率与化学计量数成正比,则反应速率始终满足vA∶vB=m∶n,无法判断是否达到平衡状态,⑤错误;nv正(A)=mv逆(B),表示的是正逆反应速率相等,说明反应达到平衡状态,⑥正确。 (2)随着温度升高,CO2的平衡浓度增大,则温度升高,平衡正向移动,正向是吸热反应。①该反应的平衡常数K= c(CO2),平衡后再通入CO2,c(CO2)增大,浓度商Q>K,平衡逆向移动;因温度不变平衡常数不变,该反应的平衡常数K=c(CO2),只与CO2浓度有关,再次平衡时CO2浓度不变,容器内压强不变。 ②升温、加入催化剂都可以加快反应速率,但催化剂不能增加反应进行程度,该反应正向为吸热反应,升高温度能加快反应速率并使平衡正向移动,增加反应进行程度。 (3)①平衡常数只受温度影响,温度不变则K不变,A错误;该反应是气体分子数不变的反应,恒温恒容下,若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,则与原平衡为等效平衡,反应物转化率不变,故反应达到平衡时HI的浓度是原来的2倍,B正确;该反应是气体分子数不变的反应,若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,物质的量浓度增大,化学反应速率加快,则达到平衡所需要的时间缩短,C错误;该反应是气体分子数不变的反应,恒温恒容下,若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,与原平衡为等效平衡,反应物转化率不变,平衡时H2的体积分数不变,D错误。 ②对于反应2HI(g)H2(g)+I2(g),化学平衡常数为K=,且v正=k正·c2(HI),v逆=k逆·c(H2)·c(I2),平衡时v正=v逆,代入平衡常数K,K==1。 (4)根据图像知,该反应从正反应方向开始至t1时刻达到平衡状态;在t2时刻增大反应物的浓度,平衡正向移动,至t3时刻达到平衡状态;在t4时刻改变条件,导致v正和v逆都增大,而且v正=v逆,则改变的条件是使用催化剂;t5时刻反应速率降低,但v正>v逆,则改变的外界条件是减少生成物的浓度,化学平衡正向移动至t6时刻达到平衡状态;t7时刻改变外界条件,导致反应速率降低,至t8时刻达到平衡状态,由于反应速率降低,且v正>v逆,化学平衡正向移动,则改变的条件是降低温度。由于化学平衡常数只与温度有关,t1~t6温度不变,化学平衡常数不变,该反应ΔH<0,温度越低平衡常数越大,所以平衡常数最大的时间段是t8~t9。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4课时　化学反应速率和化学平衡图像分析 题组一　化学反应速率图像分析 1.[2025·河北保定高二联考] T1℃下,在容积为1 L的恒容密闭容器中通入1 mol CO和1 mol NO发生反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH<0。下列关于该反应的图示错误的是 (　) A　　B C　　D 2.某恒容密闭容器中存在可逆反应:2A(g)+3B(g)D(g)+2E(g)　ΔH<0,反应开始后正、逆反应速率随着时间的变化情况如图所示,下列说法中正确的是 (　) A.t1~t2时间段内,3v正(B)=2v逆(E) B.t2~t3时间段内平衡正向移动 C.t2时刻改变的条件是降低温度 D.t2时刻向容器中加生成物的同时分离出反应物 3.在某一恒温恒容的密闭容器中,发生反应X(g)+Y(g)2Z(g)　ΔH<0。t1时刻达到平衡后,在t2时刻改变某一条件,其反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 (　) A.0~t1内,v正>v逆 B.恒温恒容时,容器内压强不变,表明该反应达到平衡状态 C.t2时刻改变的条件可以是向密闭容器中加入Z D.再次达到平衡时,平衡常数K减小 4.已知反应:2A(l)B(l)　ΔH=-Q kJ·mol-1(Q>0),取等量A分别在0 ℃和20 ℃下反应,测得其转化率Y随时间t的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 (　) A.曲线a代表20 ℃下A的转化率变化曲线 B.反应到66 min时,0 ℃和20 ℃下反应放出的热量相等 C.0 ℃和20 ℃下达到平衡时,反应都放出Q kJ热量 D.反应都达到平衡后,正反应速率:a>b 题组二　化学平衡图像分析 5.[2025·湖北武汉二中高二月考] 已知可逆反应aA(g)+bB(g)+cC(s)dD(g)　ΔH,平衡时产物D的体积分数[φ(D)]随压强和温度的变化关系如图所示,且p1>p2,下列说法正确的是 (　) A.a+b+c<d　ΔH<0 B.a+b<d　ΔH<0 C.a+b>d　ΔH<0 D.a+b<d　ΔH>0 6.[2026·浙江鳌江中学等高二联考] 对以mA(g)+nB(g)pC(g)表示的不同反应,其速率和平衡图像可能出现如下图像,下列判断正确的是 (　) A.图甲中,该反应正反应为吸热反应 B.图乙中,该反应m+n<p C.图丙中,该反应在点2的平衡常数小于点4的平衡常数 D.图丁中,a曲线可以是增大压强或加催化剂 7.一定条件下,发生可逆反应:A(g)+3B(g)mC(g)　ΔH,现将A、B分别按照物质的量1 mol和3 mol充入恒容容器中发生反应,另发生数次为该次投料量X倍的反应。反应达到平衡时A物质转化率α(A)与X和温度T的关系如图所示,则下列说法不正确的是 (　) A.若a>1>b,则m大于4 B.ΔH<0 C.图像上任意一点都满足c(A)∶c(B)=1∶3 D.若m=4则X=a、b、1的三条线段将重合 8.乙烯直接水合法生产乙醇的反应为C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)。乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示[其中 n(H2O)∶n(C2H4)=1∶1],下列说法正确的是 (　) A.该反应的ΔH>0 B.图中压强的大小关系为p1>p2>p3 C.平衡时,a、b两点的正反应速率为a<b D.a、c两点的平衡常数K大小:a<c 9.一定条件下合成乙烯的反应为6H2(g)+2CO2(g)CH2CH2(g)+4H2O(g)。已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示。下列说法正确的是 (　) A.M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆 B.若投料比n(H2)∶n(CO2)=4∶1,则图中M点乙烯的体积分数为5.88% C.250 ℃时,催化剂对CO2平衡转化率的影响最大 D.当温度高于250 ℃时,升高温度,平衡逆向移动,导致催化剂的催化效率降低 10.合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0。图甲表示在2 L的恒容密闭容器中NH3的物质的量浓度随时间的变化曲线,图乙表示在其他条件不变时,平衡时NH3的体积分数随起始时H2的物质的量的变化曲线。下列说法正确的是 (　) A.图甲中,10 min末H2的消耗速率v(H2)= 0.045 mol·L-1·min-1 B.图甲中,其他条件不变,第11 min迅速压缩容器容积为1 L,则c(NH3)-t曲线变化为a C.图乙中,反应物N2的平衡转化率:b>a>c D.图乙中,T1、T2表示温度,则T1>T2 11.[2025·黑龙江龙东联盟高二月考] 研究化学反应的速率与平衡是科研工作者的重要课题。回答下列问题: (1)在一个不传热的固定容积的密闭容器中,对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),当m、n、p、q为任意整数时,下列说法一定能说明反应已达到平衡的有　　　　。  ①体系的压强不再改变 ②体系的温度不再改变 ③各组分的浓度相等 ④体系气体平均相对分子质量不再改变 ⑤反应速率vA∶vB=m∶n ⑥nv正(A)=mv逆(B) (2)在1 L的恒容密闭容器中,加入0.5 mol CaCO3,发生反应:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g),CO2的平衡浓度与温度的关系如图所示。 ①达到平衡后,保持温度不变,通入1 mol CO2,平衡　　　　　　　(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动,再次平衡后容器内的压强　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。  ②写出一种能加快该化学反应速率并能增加该反应进行程度的措施:　　　　　　。  (3)一定温度下,向1 L密闭容器中通入1 mol HI(g),发生反应:2HI(g)H2(g)+I2(g)。 ①相同温度下,若起始通入HI(g)的物质的量是原来的2倍,则下列物理量为原来的2倍的是　　　　(填字母)。  A.平衡常数 B.HI的平衡浓度 C.达到平衡的时间 D.平衡时H2的体积分数 ②上述反应中,正反应速率为v正=k正·c2(HI),逆反应速率为v逆=k逆·c(H2)·c(I2)。其中k正、k逆为速率常数,若k正=k逆,则此温度下,该反应的平衡常数为　　　　。  (4)氢气用于工业合成甲烷:CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)　ΔH<0;一定温度下,在容积恒定的密闭容器中,一定量的CO和H2反应达到平衡后,改变某一外界条件,反应速率与时间的关系如图所示: 其中t5时刻所对应的实验改变的条件是　　　　　　　　　　　,平衡常数最大的时间段是　　　　　　。  学科网（北京）股份有限公司 $