高中化學【統(tǒng)考版】一輪復習學案微專題·大素養(yǎng)·14化學平衡原理中的圖像分析題

微專題·大素養(yǎng)·14化學平衡原理中的圖像分析題（基礎圖像的類型）類型1速率－時間圖像（1）“漸變”類v－t圖像圖像分析結(jié)論t1時v′正突然增大，v′逆逐漸增大；v′正>v′逆，平衡向正反應方向移動t1時其他條件不變，增大反應物的濃度t1時v′正突然減小，v′逆逐漸減??；v′逆>v′正，平衡向逆反應方向移動t1時其他條件不變，減小反應物的濃度t1時v′逆突然增大，v′正逐漸增大；v′逆>v′正，平衡向逆反應方向移動t1時其他條件不變，增大生成物的濃度t1時v′逆突然減小，v′正逐漸減小；v′正>v′逆，平衡向正反應方向移動t1時其他條件不變，減小生成物的濃度（2）“斷點”類v－t圖像①速率－時間圖像“斷點”分析當可逆反應達到平衡后，若某一時刻外界條件發(fā)生改變，都可能使速率—時間圖像的曲線出現(xiàn)不連續(xù)的情況，即出現(xiàn)“斷點”。根據(jù)“斷點”前后的速率大小，即可對外界條件的變化情況作出判斷。如圖，t1時刻改變的條件可能是使用了催化劑或增大壓強（僅適用于反應前后氣體物質(zhì)的量不變的反應）。②常見含“斷點”的速率變化圖像分析圖像t1時刻所改變的條件溫度升高降低升高降低適合正反應為放熱的反應適合正反應為吸熱的反應壓強增大減小增大減小適合正反應為氣體物質(zhì)的量增大的反應適合正反應為氣體物質(zhì)的量減小的反應類型2變量（濃度、轉(zhuǎn)化率、含量）—溫度（壓強）—時間圖像（C%指產(chǎn)物的質(zhì)量分數(shù)，B%指某反應物的質(zhì)量分數(shù)）類型3恒壓（或恒溫）線（α表示反應物的轉(zhuǎn)化率，c表示反應物的平衡濃度）圖①，若p1>p2>p3，則正反應為氣體體積減小的反應，ΔH<0；圖②，若T1>T2，則正反應為放熱反應。（特殊圖像的類型）1．對于化學反應mA（g）＋nB（g）?p（C）＋qD（g），M點前，表示從反應物開始，v正>v逆；M點為剛達到平衡點（如下圖）；M點后為平衡受溫度的影響情況，即升溫，A的百分含量增加或C的百分含量減少，平衡左移，故正反應ΔH<0。2．對于化學反應mA（g）＋nB（g）?pC（g）＋qD（g），L線上所有的點都是平衡點（如下圖）。L線的左上方（E點），E點A的百分含量大于此壓強時平衡體系的A的百分含量，所以，E點v正>v逆；則L線的右下方（F點），v正<v逆。3.曲線的意義是外界條件（如溫度、壓強等）對正、逆反應速率影響的變化趨勢及變化幅度。圖中交點A是平衡狀態(tài)，壓強增大，正反應速率增大得快，平衡正向移動?！舅仞B(yǎng)專練】一、基礎圖像題1．可逆反應2X（g）＋Y（s）?2Z（g）在t1時刻達到平衡狀態(tài)。當增大平衡體系壓強（減小容器體積）時，下列有關(guān)正、逆反應速率（v）隨時間變化的圖像正確的是（）2．某密閉容器中充入等物質(zhì)的量的A和B，一定溫度下發(fā)生反應A（g）＋xB（g）?2C（g），達到平衡后，在不同的時間段內(nèi)反應物的濃度隨時間的變化如圖甲所示，正逆反應速率隨時間的變化如圖乙所示，下列說法中正確的是（）A.30～40min間該反應使用了催化劑B．化學方程式中的x＝1，正反應為吸熱反應C．30min時降低溫度，40min時升高溫度D．前8minA的平均反應速率為0.08mol·L－1·min－13．利用I2O5可消除CO污染，其反應為：I2O5（s）＋5CO（g）?5CO2（g）＋I2（s）；不同溫度下，向裝有足量I2O5固體的2L恒容密閉容器中通入2molCO，測得CO2氣體體積分數(shù)φ（CO2）隨時間t變化曲線如圖所示。下列說法正確的是（）A．b點時，CO的轉(zhuǎn)化率為20%B．容器內(nèi)的壓強保持恒定，表明反應達到平衡狀態(tài)C．b點和d點的化學平衡常數(shù)：Kb>KdD．0到0.5min反應速率v（CO）＝0.3mol·L－1·min－14．在2L密閉容器中發(fā)生反應xA（g）＋yB（g）?zC（g）。圖甲表示200℃時容器中A、B、C物質(zhì)的量隨時間的變化關(guān)系，圖乙表示不同溫度下平衡時C的體積分數(shù)隨起始n（A）∶n（B）的變化關(guān)系。則下列結(jié)論正確的是（）A．200℃時，反應從開始到平衡的平均速率v（B）＝0.04mol·L－1·min－1B．200℃時，該反應的平衡常數(shù)為25C．當外界條件由200℃降到100℃時，原平衡一定被破壞，且正、逆反應速率均增大D．由圖乙可知，反應xA（g）＋yB（g）?zC（g）的ΔH<0，且a＝25．CO和H2在一定條件下合成甲醇的反應為：CO（g）＋2H2（g）?CH3OH（g）ΔH。現(xiàn)在容積均為1L的a、b、c、d、e五個密閉容器中分別充入1molCO和2molH2的混合氣體，控溫，進行實驗，測得相關(guān)數(shù)據(jù)如下圖1和圖2。下列敘述不正確的是（）A.該反應的ΔH<0B．在500℃條件下達平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為60%C．平衡常數(shù)K1（300℃）<K2（500℃）D．圖2中達化學平衡的點為c、d、e二、新型圖像題6．一定量的CO2與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中反應：C（s）＋CO2（g）?2CO（g），平衡時，體系中氣體體積分數(shù)與溫度的關(guān)系如圖所示。已知：氣體分壓（p分）＝氣體總壓（p總）×體積分數(shù)。下列說法正確的是（）A．550℃時，若充入惰性氣體，v正、v逆均減小，平衡不移動B．650℃時，反應達平衡后CO2的轉(zhuǎn)化率為25.0%C．T℃時，若充入等體積的CO2和CO，平衡向逆反應方向移動D．925℃時，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數(shù)Kp＝24.0p總7．已知反應：CO（g）＋3H2（g）?CH4（g）＋H2O（g）。起始以物質(zhì)的量之比為1∶1充入反應物，不同壓強條件下，H2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化情況如圖所示（M、N點標記為▲）。下列有關(guān)說法正確的是（）A.上述反應的ΔH<0B．N點時的反應速率一定比M點的快C．降低溫度，H2的轉(zhuǎn)化率可達到100%D．工業(yè)上用此法制取甲烷應采用更高的壓強8．（雙選）在恒壓、NO和O2的起始濃度一定的條件下，催化反應相同時間，測得不同溫度下NO轉(zhuǎn)化為NO2的轉(zhuǎn)化率如圖中實線所示（圖中虛線表示相同條件下NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化）。下列說法正確的是（）A.反應2NO（g）＋O2（g）?2NO2（g）的ΔH>0B．圖中X點所示條件下，延長反應時間能提高NO轉(zhuǎn)化率C．圖中Y點所示條件下，增加O2的濃度不能提高NO轉(zhuǎn)化率D.380℃下，c起始（O2）＝5.0×10－4mol·L－1，NO平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則平衡常數(shù)K>20009．以二氧化碳和氫氣為原料制取乙醇的反應為2CO2（g）＋6H2（g）?CH3CH2OH（g）＋3H2O（g）。某壓強下的密閉容器中，按CO2和H2的物質(zhì)的量比為1∶3投料，不同溫度下平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量百分數(shù)（y%）隨溫度變化如圖所示。下列說法正確的是（）A．a(chǎn)點的平衡常數(shù)小于b點B．b點，v正（CO2）＝v逆（H2O）C．a(chǎn)點，H2和H2O的物質(zhì)的量相等D．其他條件恒定，充入更多H2，v（CO2）不變10．已知：在700℃的恒溫、恒容密閉容器中發(fā)生反應3CH4（g）＋2N2（g）?3C（s）＋4NH3（g），若CH4與N2在不同投料比n(CH4)n(A.n（CH4）/n（N2）越大，CH4的轉(zhuǎn)化率越高B．a(chǎn)點對應的平衡常數(shù)比c點的大C．b點對應的NH3的體積分數(shù)為26%D．不改變投料比，增加n（N2）時，NH3體積分數(shù)增大11．一定條件下合成乙烯：6H2（g）＋2CO2（g）eq\o(,\s\up14(催化劑))CH2=CH2（g）＋4H2O（g）；已知溫度對CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和催化劑催化效率的影響如圖，下列說法不正確的是（）A．生成乙烯的速率：v（M）有可能小于v（N）B．平衡常數(shù)：KM>KNC．當溫度高于250℃，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，從而使催化劑的催化效率降低D．若投料比n（H2）∶n（CO2）＝3∶1，則圖中M點時，乙烯的體積分數(shù)為7.7%12．順-1，2-二甲基環(huán)丙烷和反-1，2-二甲基環(huán)丙烷可發(fā)生如下轉(zhuǎn)化：該反應的速率方程可表示為：v（正）＝k（正）·c（順）和v（逆）＝k（逆）·c（反），k（正）和k（逆）在一定溫度時為常數(shù)，分別稱作正、逆反應速率常數(shù)?；卮鹣铝袉栴}：（1）已知：T1溫度下，k（正）＝0.006s－1，k（逆）＝0.002s－1，該溫度下反應的平衡常數(shù)值K1＝；該反應的活化能Ea（正）小于Ea（逆），則ΔH0（填“小于”“等于”或“大于”）。（2）T2溫度下，圖中能表示順式異構(gòu)體的質(zhì)量分數(shù)隨時間變化的曲線是（填曲線編號），平衡常數(shù)值K2＝；溫度T1T2（填“小于”“等于”或“大于”），判斷理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。13．研究發(fā)現(xiàn)利用NH3可消除硝酸工業(yè)尾氣中的NO污染。NH3與NO的物質(zhì)的量之比分別為1∶3、3∶1、4∶1時，NO脫除率隨溫度變化的曲線如圖所示。（1）曲線a中，NO的起始濃度為6×10－4mg·m－3，從A點到B點經(jīng)過0.8s，該時間段內(nèi)NO的脫除速率為mg·m－3·s－1。（2）曲線b對應的NH3與NO的物質(zhì)的量之比是，其理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。14．（1）目前，科學家正在研究一種以乙烯作為還原劑的脫硝（NO）原理，其脫硝機理示意圖如圖1，脫硝率與溫度、負載率（分子篩中催化劑的質(zhì)量分數(shù)）的關(guān)系如圖2所示。①寫出該脫硝原理總反應的化學方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②為達到最佳脫硝效果，應采取的條件是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）汽車使用乙醇汽油并不能減少NOx的排放，這使NOx的有效消除成為環(huán)保領域的重要課題。某研究小組在實驗室以Ag-ZSM-5為催化劑，測得NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況如圖3所示。若不使用CO，溫度超過775K，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，其可能的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；在n（NO）/n（CO）＝1的條件下，應控制的最佳溫度在左右。【方法總結(jié)】解答平衡圖像題“三步曲”eq\x(溫馨提示：請完成課時作業(yè)23)

微專題·大素養(yǎng)?【素養(yǎng)專練】1．解析：此可逆反應是反應前后氣體的分子數(shù)不變的反應，達到平衡狀態(tài)后，增大平衡體系的壓強，正、逆反速率仍相等，但由于壓強增大，所以反應速率都增大；綜上，本題選C。答案：C2．解析：A項，若使用催化劑，則化學反應速率加快，故錯誤；由甲圖像可知，A、B的濃度變化相同，故A、B的化學計量數(shù)相同，都為1；由乙圖像可知，30min時改變的條件為減小壓強，40min時改變的條件為升高溫度，且升高溫度平衡向逆反應方向移動，則正反應為放熱反應。前8minA的平均反應速率為(2.00－1.36)mol·L－10.8min＝0.08mol·L答案：D3．解析：5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)起始量/mol20轉(zhuǎn)化量/molyyb點量/mol2－yy根據(jù)b點時CO2的體積分數(shù)φ(CO2)＝y(tǒng)/2＝0.80，得y＝1.6mol，CO的轉(zhuǎn)化率為1.6mol2mol×100%＝80%，A錯誤；由于該反應前后氣體的物質(zhì)的量不變，所以容器內(nèi)壓強恒定，不能作為平衡狀態(tài)的標志，B錯誤；由于反應溫度不同，且b點比d點時生成物CO2的體積分數(shù)大，說明進行的程度大，則化學平衡常數(shù)：Kb>Kd，C0到0.5min時，5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)起始量/mol20轉(zhuǎn)化量/molxxa點量/mol2－xx根據(jù)a點時CO2的體積分數(shù)φ(CO2)＝x/2＝0.30，得x＝0.6mol，則從0到0.5min時的反應速率為：v(CO)＝0.6moL2L×0.5min＝0.6mol·L－1·min－1答案：C4．解析：根據(jù)圖甲知，v(B)＝eq\f(0.4mol－0.2mol,2L×5min)＝0.02mol·L－1·min－1，A項錯誤；由圖甲可知，在該反應中，0～5min，A、B、C的物質(zhì)的量的變化量之比Δn(A):Δn(B):Δn(C)＝0.4:0.2:0.2＝2:1:1，所以，A、B、C的化學計量數(shù)之比x:y:z＝2:1:1，故x＝2、y＝1、z＝1，平衡常數(shù)K＝eq\f(cC,c2A·cB)＝eq\f(0.1,0.22×0.1)＝25，B項正確；由圖乙可以看出，當投料比相同時，降低溫度，平衡時C的體積分數(shù)減小，說明平衡逆向移動，但降低溫度會使正、逆反應速率都減小，C項錯誤；根據(jù)圖乙可知，該可逆反應的正反應是吸熱反應，即ΔH>0，按化學計量數(shù)之比投料時，相同條件下原料轉(zhuǎn)化率最大，產(chǎn)物的體積分數(shù)最大，故a＝2，D項錯誤。答案：B5．解析：根據(jù)圖1，隨著溫度升高，甲醇的物質(zhì)的量減小，根據(jù)勒夏特列原理，該反應為放熱反應，根據(jù)圖2，當反應達到平衡時，甲醇的物質(zhì)的量最大，依據(jù)化學平衡移動的定義，推出c、d、e達到平衡。A.根據(jù)圖1,300℃時，甲醇物質(zhì)的量為0.8mol,500℃時甲醇物質(zhì)的量為0.6mol，升高溫度，向逆反應方向移動，根據(jù)勒夏特列原理，該反應為放熱反應，即ΔH<0，故A說法正確；B.500℃時甲醇的物質(zhì)的量為0.6mol，則消耗CO的物質(zhì)的量為0.6mol，即CO的轉(zhuǎn)化率為0.6mol/1mol×100%＝60%，故B說法正確；C.化學平衡常數(shù)只受溫度的影響，該反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向進行，即化學平衡常數(shù)減小，即K1(300℃)>K2(500℃)，故C說法錯誤；D.a到c反應向正反應方向進行，還沒有達到平衡，當達到平衡時，甲醇的物質(zhì)的量最多，即c、d、e為化學平衡點，故D說法正確。答案：C6．解析：550℃時，若充入惰性氣體，v正、v逆均減小，由于保持了壓強不變，相當于擴大了體積，平衡正向移動，A項錯誤。根據(jù)圖示可知，在650℃時，CO的體積分數(shù)為40.0%，根據(jù)反應方程式：C(s)＋CO2(g)2CO(g)，設開始加入1molCO2，反應掉了xmolCO2，則有C(s)＋CO2(g)2CO(g)始態(tài)/mol10變化/molx2x平衡/mol1－x2x因此有eq\f(2x,1－x＋2x)×100%＝40.0%，解得x＝0.25，則CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.25mol,1mol)×100%＝25.0%，B項正確。由題圖可知，T℃時，CO與CO2的體積分數(shù)相等，在等壓下充入等體積的CO和CO2，對原平衡無影響，平衡不移動，C項錯誤。925℃時，CO的體積分數(shù)為96.0%，故Kp＝eq\f(p2CO,pCO2)＝eq\f(96.0%p總2,4.0%p總)＝23.04p總，D項錯誤。答案：B7．解析：根據(jù)圖像，隨著溫度的升高，H2的轉(zhuǎn)化率降低，說明平衡向逆反應方向移動，根據(jù)勒夏特列原理，正反應為放熱反應，ΔH<0，A項正確；N點壓強大于M點的，M點溫度高于N點的，因此無法確定兩點的反應速率快慢，B項錯誤；此反應是可逆反應，不能完全進行到底，C項錯誤；控制合適的溫度和壓強，既能保證反應速率較快，也能保證H2有較高的轉(zhuǎn)化率，采用更高的壓強對設備的要求更高，增加經(jīng)濟成本，D項錯誤。答案：A8．解析：從虛線可知，隨溫度升高NO平衡轉(zhuǎn)化率逐漸降低，說明平衡逆向移動，則NO與O2生成NO2的反應為放熱反應，ΔH<0，A項錯誤；圖像中實線的最高點為恰好平衡點，X點未達到平衡，延長時間反應繼續(xù)向右進行，NO轉(zhuǎn)化率增大，B項正確；Y點為平衡點，增大O2濃度，平衡正向移動，可以提高NO轉(zhuǎn)化率，C項錯誤；該反應的平衡常數(shù)表達式為K＝eq\f(c2NO2,c2NO·cO2)，因該溫度下NO轉(zhuǎn)化率為50%，則K＝eq\f(1,c平衡O2)>eq\f(1,c起始O2)＝2000，D項正確。答案：BD9．解析：從圖像可知，溫度越高氫氣的含量越高，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，平衡常數(shù)越小，故平衡常數(shù)：a>b，A錯誤；b點只能說明該溫度下，CO2和H2O的濃度相等，不能說明v正(CO2)＝v逆(H2O)，B錯誤；從圖像可知，a點H2和H2O的物質(zhì)的量百分數(shù)相等，故物質(zhì)的量相等，C正確；其他條件恒定，充入更多H2，反應物濃度增大，正反應速率增大，v(CO2)也增大，D錯誤。答案：C10．解析：由圖像看出，CH4的轉(zhuǎn)化率隨eq\f(nCH4,nN2)的增大而降低，A錯誤；a、b兩點的溫度相同，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，則平衡常數(shù)不變，B錯誤；b點甲烷轉(zhuǎn)化率為22%，eq\f(nCH4,nN2)＝0.75，則設甲烷為3mol，氮氣為4mol，3CH4(g)＋2N2(g)3C(s)＋4NH3(g)ΔH>0開始/mol340轉(zhuǎn)化/mol0.660.440.88平衡/mol2.343.560.88則NH3的體積分數(shù)約為eq\f(0.88,2.34＋3.56＋0.88)×100%＝13%，C錯誤；不改變投料比，增加n(N2)時，必然增加甲烷，平衡正向移動，氨氣體積分數(shù)增加，D正確。答案：D11．解析：升溫，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小，平衡左移，正反應為放熱反應，所以KM>KN，B正確；A項，N點雖然催化劑的催化效率低于M點，但溫度高，所以有可能v(N)>v(M)，正確；C項，催化劑的催