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.(2019 南京高二质检)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 间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 A 项，若使用催化剂，则化学反应速率加快，故错误；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；8 min 前 A 的平均反应速率为2.001.36 mol L 1 8 min 0.08 mol L 1 min1。 3(2019 长沙高二下学期期末)向绝热恒容密闭容器中通入 SO2和 NO2，一定条件下使反应 SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)达到平衡，在此过程中正反应速率随时间变化的曲线如图 所示。由图得出的结论正确的是( ) A反应在 c 点达到平衡状态 B反应物浓度：a 点小于 b 点 C反应物的总能量低于生成物的总能量 D若 t1t2，则 SO2的转
4、化量：ab 段小于 bc 段 答案 D 解析 这是一个反应前后气体分子数不变的可逆反应，由于容器恒容，因此压强不影响反应 速率，所以在本题中只考虑温度和浓度的影响。由图可以看出随着反应的进行正反应速率逐 渐增大，而后逐渐减小，但只要开始反应，反应物浓度就要降低，正反应速率应该降低，而 此时正反应速率却是升高的，这说明此时温度的影响是主要的。由于容器是绝热的，因此该 反应只能是放热反应，从而导致容器内温度升高，正反应速率加快，当到达 c 点后正反应速 率逐渐降低，说明此时反应物浓度的影响是主要的，因为反应物浓度越来越小，但反应不一 定达到平衡状态，所以选项 A、B、C 均不正确；正反应速率越快，
5、相同时间段内消耗的二 氧化硫就越多，因此选项 D 正确。 题组二 浓度(物质的量)时间图像 4 (2020 济南月考)已知 X(g)和 Y(g)可以相互转化： 2X(g)Y(g) H0，将 X 和 Y 以一定比例混合通入密闭容器中进行反应，各物质的浓度随时间的改变如 图所示。下列说法不正确的是( ) A反应方程式中 n1 B10 min 时，曲线发生变化的原因是升高温度 C10 min 时，曲线发生变化的原因是增大压强 D前 5 min 内，用 X 表示的反应速率为 v(X)0.08 mol L 1 min1 答案 B 解析 A 项，根据图像可知，反应进行到 5 min 时，X、Y 和 Z 的
6、浓度不再变化，反应达到 平衡状态，此时 X 的浓度减少了 0.4 mol L 1，Z 的浓度增加了 0.4 mol L1，根据浓度的变化 量之比等于化学计量数之比可知，n1；B 项，10 min 时，X、Y、Z 的浓度瞬间增大，因此 改变的条件一定不是温度；D 项，前 5 min 内，用 X 表示的反应速率为 v(X)0.4 mol L 1 5 min 0.08 mol L 1 min1。 题组三 转化率(含量)时间图像 6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( ) AT
7、10 BT1T2 H0 Cp1p2 acd Dp1p2 abcd 答案 C 解析 先拐先平数值大， T1T2、 p1p2； 升高温度， C 的百分含量减小， 平衡逆向移动， Hv(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(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
8、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，平衡逆向移动，乙烯的平衡转化率降低，故 D 错误。 11(2019 咸阳期末)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
9、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。 12一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
10、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
11、.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。 13有、3 个体积均为 0.5 L 的恒容密闭容器，在、中按不同投料比(Z)充 入 HCl 和 O2(如下表)，加入催化剂发生反应：4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g) H。 HCl 的平衡转化率与 Z 和 T 的关系如图所示。 容器 起始时 T/ n(HCl)/mol Z 300 0.25 a 300 0.2
12、5 b 300 0.25 4 下列说法不正确的是( ) AH0 Ba4v逆 D300 时，该反应平衡常数的值为 320 答案 D 解析 由图像可知，随着温度的升高，HCl 的平衡转化率减小，说明平衡逆向移动，则正反 应是放热反应，H0，A 正确；在相同温度时，n(HCl)相同，nHCl nO2 越小，则 HCl 的平衡转 化率越大，故 a4v逆，C 正确；由于平衡常数只与温度有关，因此可根据 Q 点进行计算，起始 时 c(HCl)0.5 mol L 1，由 Z4 求得 c(O 2)0.125 mol L 1，而 c(Cl 2)c(H2O)0，平衡时 c(HCl) 0.5 mol L 1 0.5
13、 mol L 180% 0.1 mol L1 ， c(O2) 0.125 mol L 1 0.5 mol L 180% 4 0.025 mol L 1，c(Cl 2)c(H2O)0.5 mol L 180% 2 0.2 mol L 1，则 K 0.220.22 0.140.025640，D 错误。 14 (2019 重庆中山外国语学校月考)亚硝酸氯(ClNO)可由NO与Cl2在通常条件下反应得到， 化学方程式为 2NO(g)Cl2(g)2ClNO(g) H。 在 1 L 的恒容密闭容器中充入 2 mol NO(g) 和 1 mol Cl2(g)，在不同温度下测得 c(ClNO)与时间的关系如图
14、 A： (1)该反应的 H (填“”“”或“”)0。 (2)反应开始到 10 min 时 NO 的平均反应速率 v(NO) mol L 1 min1。 (3)T2时该反应的平衡常数 K 。 (4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入 NO(g)和 Cl2(g)，平衡时 ClNO 的体 积分数随nNO nCl2的变化图像如图 B， 则 A、 B、 C 三状态中， NO 的转化率最大的是 点， 当nNO nCl21.5 时，达到平衡状态时 ClNO 的体积分数可能是 D、E、F 三点中的 点。 答案 (1) (2)0.1 (3)2 (4)A D 解析 (1)根据图像可知，T2T1，降低温
15、度 c(ClNO)增大，平衡向正反应方向移动，说明正 反应是放热反应，H0。 (2)反应开始到 10 min 时，c(ClNO)1 mol L 1，v(ClNO)1 mol L 1 10 min 0.1 mol L 1 min1，则 NO 的平均反应速率 v(NO)v(ClNO)0.1 mol L 1 min1。 (3) 2NO(g)Cl2(g)2ClNO(g) 起始(mol L 1) 2 1 0 改变(mol L 1) 1 0.5 1 平衡(mol L 1) 1 0.5 1 T2时该反应的平衡常数 K c2ClNO c2NO cCl2 12 120.52。 (4)nNO nCl2的比值越小，
16、NO 的转化率越大，因此 NO 的转化率最大的是 A 点；当 nNO nCl21.5 时，较 C 点 NO 的物质的量较大，平衡右移，产物的含量增大，达到平衡状态时 ClNO 的体 积分数可能是 D。 15 反应 aA(g)bB(g) 催化剂 cC(g) H0 在等容条件下进行。 改变其他反应条件， 在、 、阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示： (1)反应的化学方程式中 abc 为 。 (2)A 的平均反应速率 v(A)、v(A)、v(A)从大到小排列次序为 。 (3)B 的平衡转化率 (B)、(B)、(B)中最小的是 ，其值是 。 (4)由第一次平衡到第二次平衡，平衡向 (填“左
17、”或“右”)移动，采取的措施 是 。 (5)比较第阶段反应温度(T2)和第阶段反应温度(T3)的高低： T2 (填“”“”或 “”)T3， 判断的理由是 。 答案 (1)132 (2)v(A)v(A)v(A) (3)(B) 19% (4)右 从平衡混合物中分离出了 C (5) 平衡正向移动，该反应为放热反应，降温才能使平衡正向移动 解析 (1)阶段， 20 min 内， c(A)2.00 mol L 11.00 mol L11.00 mol L1， c(B)6.00 mol L 1 3.00 mol L 1 3.00 mol L 1 ， c(C) 2.00 mol L 1 ， 则 abc c(
18、A)c(B)c(C)132。 (2)v(A)2.00 mol L 11.00 mol L1 20 min 0.05 mol L 1 min1， v(A)1.00 mol L 10.62 mol L1 15 min 0.025 mol L 1 min1， v(A)0.62 mol L 10.50 mol L1 10 min 0.012 mol L 1 min1， 则 v(A)v(A)v(A)。 (3)(B)6.00 mol L 13.00 mol L1 6.00 mol L 1100%50%， (B)3.00 mol L 11.86 mol L1 3.00 mol L 1100%38%， (B)
19、1.86 mol L 11.50 mol L1 1.86 mol L 1100%19%，故 (B)最小。 (4)由图示可知，由第一次平衡到第二次平衡，瞬间 A、B 的浓度不变，进而又减小，说明平 衡正向移动。由物质 C 的浓度变化可知，导致平衡正向移动的措施是从反应体系中分离出了 产物 C。 (5)由图示可知，平衡正向移动，由于正反应是放热反应，故是降温过程，即 T2 T3。 16.工业上利用 H2和 CO2合成二甲醚的反应如下： 6H2(g)2CO2(g)CH3OCH3(g)3H2O(g) H0。升高温度，该反应的化学平衡移动后 达到新的平衡时，CH3OCH3的产率将 (填“变大”“变小”或
20、“不变”，下同)，混 合气体的平均相对分子质量将 。 .某科研小组欲研究在其他条件不变的情况下， 改变起始氧气的物质的量对合成新型硝化剂 的反应 4NO2(g)O2(g)2N2O5(g) H0 的影响，其曲线如图所示，图中 (N2O5)表示 N2O5的体积分数。 (1)图中 T1和 T2的关系是 T1 (填“”“”或“”)T2。 (2)比较 a、b、c 三点所处的平衡状态，反应物 NO2的转化率最大的是 (填字母)。 (3)若容器体积为 1 L，n1 mol，NO2的转化率为 50%，则在 T2条件下，此反应的化学平衡 常数 K 。 答案 .变小 变小 .(1) (2)c (3)0.125 解析 .温度升高，化学平衡逆向移动，CH3OCH3的产率变小；逆反应是气体分子数增加 的反应，升高温度，气体的物质的量增大，气体的质量不变，则混合气体的平均相对分子质 量将变小。 .(1)图中 T1T2时， (N2O5)增加， 平衡向放热的正反应方向移动， 则 T1T2。 (2)起始时， n(O2)越大，NO2的转化率越大。(3)b 点时 N2O5的体积分数最大，则此点通入 O2、NO2的物 质的量之比与化学方程式中对应的化学计量数之比相等，即通入 4 mol NO2，列三段式可计 算该反应的化学平衡常数。