1、第第 5 5 课时课时 化学平衡图像化学平衡图像 题组一 速率时间图像 1.(2020 苏州高二质检)在密闭容器中进行反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，如 图是某次实验的化学反应速率随时间变化的图像， 推断在t1时刻突然改变的条件可能是( ) A催化剂失效 B减小生成物的浓度 C降低体系温度 D增大容器的体积 答案 C 解析 从图像可以看出：改变条件后，反应速率与原平衡速率出现断点且低于原平衡反应速 率，说明改变的条件可能是降低温度或减压。从改变条件后的 v正与 v逆的大小关系，可 得出化学平衡正向移动。降低温度，该平衡正向移动，必有 v正v逆，故选 C。 2某密闭容
2、器中充入等物质的量的 A 和 B，一定温度下发生反应：A(g)xB(g)2C(g)， 达到平衡后，在不同的时间段内反应物的浓度随时间的变化如图甲所示，正、逆反应速率随 时间的变化如图乙所示，下列说法中正确的是( ) A3040 min 该反应使用了催化剂 B化学方程式中的 x1，正反应为吸热反应 C30 min 时降低温度，40 min 时升高温度 D8 min 前 A 的平均反应速率为 0.08 mol L 1 min1 答案 D 解析 若使用催化剂，则化学反应速率加快，故 A 错误；由甲图像可知，A、B 的浓度变化 相同，故 A、B 的化学计量数相同，都为 1；由乙图像可知，30 min
3、时改变的条件为减小压 强，40 min 时改变的条件为升高温度，且升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热 反应， 故 B、 C 错误； 8 min 前 A 的平均反应速率为2.01.36 mol L 1 8 min 0.08 mol L 1 min1， 故 D 正确。 题组二 浓度(物质的量)时间图像 3.在恒容密闭容器中通入 X 并发生反应：2X(g)Y(g)，在温度 T1、T2下 X 的物质的量浓 度 c(X)随时间 t 变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是( ) A正反应的活化能大于逆反应的活化能 BT2下，在 Ot1 min 内，v(Y)ab t1 mol L 1 min1 CM
4、 点的正反应速率 v正大于 W 点的逆反应速率 v逆 DM 点和 W 点的化学平衡常数：K(M)K(W) 答案 C 解析 根据“先拐先平数值大”知，温度 T1T2，升高温度 X 的浓度增大，说明平衡逆向移 动， 则正反应是放热反应， 正反应的活化能小于逆反应的活化能， A 错误； T2下， 在 Ot1 min 内，v(X)ab t1 mol L 1 min1，相同时间内 v(Y)1 2v(X) ab 2t1 mol L 1 min1，B 错误； 温度越高化学反应速率越快，温度：T1T2，M、W 都是给定温度下的平衡点，各点的正、逆 反应速率相等，所以 M 点的正反应速率 v正大于 W 点的逆反
5、应速率 v逆，C 正确；因为升高 温度平衡逆向移动，所以温度越高平衡常数越小，又 M 点温度高于 W 点温度，所以 M 点和 W 点的化学平衡常数：K(M)，则化学反应速率：，与 相比，改变的条件应该是升高温度，升高温度达到平衡时反应物浓度减小，说明平衡正 向移动，则正反应为吸热反应，D 正确。 题组三 转化率(含量)时间图像 5可逆反应：aA(g)bB(s)cC(g)dD(g)，当其他条件不变时，反应过程中某物质在混 合物中的百分含量与温度(T)、压强(p)的关系如图，下列判断正确的是( ) AT10 BT1T2 H0 Cp1p2 acd Dp1p2 abcd 答案 C 解析 先拐先平数值大
6、， T1T2、 p1p2； 升高温度， C 的百分含量减小， 平衡逆向移动， Hv(d)v(b) B化学平衡常数：K(d)K(c) Cc 点向 d 点变化时，v正v(c)v(b)， A 错误； 正反应为放热反应， 升高温度平衡逆向移动，K 减小，则化学平衡常数：K(d)K(c)，B 错误；由 c 点向 d 点变化 时，平衡逆向移动，可知 v正v逆，C 正确；d 点时加入催化剂不会使平衡移动，C%不变，D 错误。 题组四 恒温(恒压)线图像 8.反应 mX(g)nY(g)pZ(g) H，在不同温度下的平衡体系中，物质 Y 的体积分数随压 强变化的曲线如图所示。下列说法错误的是( ) A该反应的
7、H0 Bmnp CB、C 两点化学平衡常数：KBKC DA、C 两点的反应速率：v(A)v(C) 答案 C 解析 由图可知温度升高，Y 的体积分数增大，说明平衡正向移动，则正反应为吸热反应； 增大压强，Y 的体积分数减小，说明平衡逆向移动，则 mnp；对吸热反应来说，温度升 高，K 增大，KBKC;A、C 两点温度相同，C 点压强大，则 C 点的反应速率大于 A 点的反应 速率。 9在 1.0 L 恒容密闭容器中投入 1 mol CO2和 2.75 mol H2发生反应 CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)， 实验测得不同温度及压强下， 平衡时甲醇的物质的量变化如图所示。 下
8、列说法正确的是( ) A该反应的正反应为吸热反应 B压强大小关系为 p1p2p3 CM 点对应的平衡常数 K 的数量级为 10 2 D在 p2及 512 K 时，图中 N 点 v正p2p3，错误；C 项，由图可知，M 点对应的甲醇的物质的量为 0.25 mol。则： CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g) 开始/mol 1 2.75 0 0 转化/mol 0.25 0.75 0.25 0.25 平衡/mol 0.75 2 0.25 0.25 因此 K0.250.25 0.7523 1.0410 2，正确；D 项，由图可知，在 p 2及 512 K 时，N 点甲醇的物 质的量小于平
9、衡时的物质的量，所以反应正向进行，则 v正v逆，错误。 10 (2020 大连月考)乙醇是重要的有机化工原料， 可由乙烯水化法生产， 反应的化学方程式： C2H4(g)H2O(g)C2H5OH(g)，下图为乙烯的平衡转化率与温度(T)、压强(p)的关系起始 n(C2H4)n(H2O)11。 下列有关叙述正确的是( ) AY 对应的乙醇的物质的量分数为1 9 BX、Y、Z 对应的反应速率：v(X)v(Y)v(Z) CX、Y、Z 对应的平衡常数数值：KXKYKZ D增大压强、升高温度均可提高乙烯的平衡转化率 答案 A 解析 据图可知， Y 点对应乙烯的平衡转化率为 20%， 起始 n(C2H4)n
10、(H2O)11， 设 C2H4 和 H2O 的起始物质的量均为 1 mol，根据“三段式”计算： C2H4(g)H2O(g)C2H5OH(g) 起始/mol 1 1 0 转化/mol 0.2 0.2 0.2 平衡/mol 0.8 0.8 0.2 则平衡时乙醇的物质的量分数为 0.2 mol 0.80.80.2mol 1 9， 故 A 正确； 结合图像可得： p1p2p3， 且 X、Y、Z 三点对应的温度越来越高，所以 X、Y、Z 对应的反应速率：v(X)v(Y)KYKZ，故 C 错误；因正反 应是气体体积减小的反应，则压强越大，乙烯的平衡转化率越大，又因正反应是放热反应， 升高温度，平衡逆向移
11、动，乙烯的平衡转化率降低，故 D 错误。 题组五 相关知识的综合应用图像 11合成氨反应为 N2(g)3H2(g)2NH3(g)。图 1 表示在一定温度下此反应过程中的能量 变化。图 2 表示在 2 L 的密闭容器中反应时 N2的物质的量随时间的变化曲线。图 3 表示在其 他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量，平衡时 NH3的质量分数 w(NH3)的变化 曲线。 下列说法正确的是( ) A该反应为自发反应，由图 1 可得加入适当的催化剂，E 和 H 都减小 B图 2 中 010 min 内该反应的平均速率 v(H2)0.045 mol L 1 min1，从 11 min 起其他条 件不
12、变，压缩容器的体积为 1 L，则 n(N2)的变化曲线为 d C图 3 中，a、b、c 三点所处的平衡状态中，反应物 N2的转化率最高的是 b 点 D图 3 中 T1和 T2表示温度，对应温度下的平衡常数为 K1、K2，则：T1T2，K1K2 答案 B 解析 加入催化剂，活化能 E 减小，但反应热 H 不变，A 项错误；图 3 中 c 点起始时加入 的 H2最多，N2的转化率最高，C 项错误；因合成氨正反应是放热反应，升高温度，平衡左 移， 图3中当n(H2)相同时， T1温度下达到平衡时的w(NH3)高于T2温度下达到平衡时的w(NH3)， 所以 T1T2，D 项错误。 12.(2020 咸
13、阳质检)在一定温度下，发生反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g) H0。改变起 始时 n(SO2)对反应的影响如图所示。下列说法正确的是( ) ASO2的起始量越大，混合气体中 SO3的体积分数越大 Ba、b、c 三点中，a 点时 SO2的转化率最高 Ca、b、c 三点的平衡常数：KbKcKa Db、c 点均为化学平衡点，a 点未达到平衡且反应正向进行 答案 B 解析 由题图可知，O2的量一定，SO2的量越少，其转化率越高，故 a 点时 SO2的转化率最 高，B 正确。 13 一定条件下合成乙烯的反应为 6H2(g)2CO2(g)CH2=CH2(g)4H2O(g)。 已知温度对 CO2的
14、平衡转化率和催化剂催化效率的影响如下图。下列说法正确的是( ) AM 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)41，则图中 M 点乙烯的体积分数为 5.88% C250 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 答案 B 解析 化学反应速率随温度的升高而加快，M 点后催化剂的催化效率随温度的升高而降低， 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
15、碳的转化率为 50%，列“三段式”得： 6H2(g)2CO2(g)CH2=CH2(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 0.25 mol 2.50.50.251 mol100%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。 14 在某一容积为 2 L 的密闭容器中， 加入 0.8 mol H2和 0.6 mol I2， 在一定条件下发生反应： H2(g)I2(g)2HI(g) Hv逆
16、C向 a 点平衡体系中充入一定量的 NO2，达到平衡时，NO2的转化率比原平衡大 D容器内的压强：papb67 答案 (1)1 050 K 前反应未达到平衡状态， 随着温度升高， 反应速率加快， NO 转化率增大 20% 4 (2)BD 解析 (2)a 点时反应达到平衡，NO2转化率为 40%，则 2C(s)2NO2(g)N2(g)2CO2(g) 开始/mol 1 0 0 反应/mol 0.4 0.2 0.4 平衡/mol 0.6 0.2 0.4 T 时，该反应的化学平衡常数为 Kc 2CO 2 cN2 c2NO2 0.4 V1 20.2 V1 0.6 V1 2 4 45V1，故 A 错误；图中 c 点还未达到平衡， 反应正向进行， v正v逆， 故 B 正确； 向 a 点平衡体系中充入一定量的 NO2， 等效于加压， 平衡逆移， 转化率降低， C错误； 由A可知a点时容器内气体物质的量为1.2 mol； b 点时三段式为 2C(s)2NO2(g)N2(g)2CO2(g) 开始/mol 1 0 0 反应/mol 0.8 0.4 0.8 平衡/mol 0.2 0.4 0.8 则 b 点容器内气体物质的量为 1.4 mol，由于 V1V2，则 papb67，故 D 正确。