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热点专题专练(三) 化学反应速率、化学平衡的图像分析
1．(2022·盐城中学模拟)将3 mol NO放入密闭容器中，50 ℃时恒温加热，然后加压，气体总物质的量随压强变化如图所示，下列说法正确的是( )
A．在X、Y两点，反应速率v(X)＝v(Y)
B．压强小于107Pa，主要发生的反应为：2NO===N2＋O2
C．X点→Y点，可能发生的反应为：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)
D．整个过程中可能发生的反应为：3NO===N2O＋NO2, 2NO2(g) N2O4(g)
2．[双选题](2022·通州期中模拟)在一恒容密闭容器中通入A、B两种气体，在确定条件下发生反应：2A(g)＋B(g)2C(g) ΔH＜0。当达到平衡后，保持其他条件不变，只转变条件X，则相应量Y的转变确定符合图中曲线的是( )
X
Y
A
温度
C的体积分数
B
充入稀有气体
A的物质的量
C
再加入A
B的转化率
D
再加入C
A的质量分数
3．[双选题](2022·苏锡常镇模拟)工业上用CO生产甲醇的反应为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。图1表示反应中能量的变化；图2表示确定温度下，在体积固定为2 L的密闭容器中加入4 mol H2和确定量的CO(g)后，CO(g)和CH3OH(g)的浓度随时间的变化图。下列叙述错误的是( )
A．CO和H2合成CH3OH的反应：ΔH＜0，ΔS＞0
B．图1中曲线b可表示使用了催化剂的能量变化状况
C．图3中曲线可表示在不同压强p1、p2(p1<p2)条件下甲醇百分含量随温度变化的状况
D．保持温度不变，再充入1 mol CO和2 mol H2，反应达到新平衡时n(CH3OH)/n(CO)减小
4．[双选题](2022·南通期末模拟) 温度为T时，向V L的密闭容器中充入确定量的A和B，发生反应：A(g)＋B(g)C(s)＋xD(g) ΔH＞0，容器中A、B、D的物质的量浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．反应在前 10 min的平均反应速率v(D)＝0.3 mol·L－1·min－1
B．该反应的平衡常数表达式K＝
C．若平衡时保持温度不变，压缩容器体积平衡向逆反应方向移动
D．反应至15 min时，转变的条件是降低温度
5．[双选题](2022·连云港市高三摸底)确定温度下，向体积为2 L的密闭容器中充入1 mol PCl5(g)，发生反应：
PCl5(g) PCl3(g)＋Cl2(g) ΔH＝＋Q kJ·mol－1。维持容器温度不变，测得容器内压强随反应时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．3 s内的平均速率为：v(PCl3)＝0.1 mol·L－1·s－1
B．达到平衡时放出0.6Q kJ热量
C．其他条件不变，上升温度，平衡常数减小
D．其他条件不变，再向容器中充入1 mol PCl5(g)，则达新平衡时，c(PCl 5)>0.4 mol·L－1
6．[双选题](2022·淮阴中学学情模拟)在10 L密闭容器中，A、B、C三种气态物质构成了可逆反应的体系；当在某一温度时，A、B、C物质的量与时间的关系如图一，C的百分含量与温度的关系如图二。
下列分析不正确的是( )
A．0～4分钟时，A的平均反应速率为0.02 mol/(L·min)
B．该反应的平衡常数表达式K＝
C. 由T1向T2变化时，v正> v逆
D．此反应的正反应为吸热反应
7．(2022·盐城高三其次次模拟)二甲醚是一种清洁燃料，以n(H2)/n(CO)＝2通入1 L的反应器中，确定条件下发生反应：2CO(g)＋4H2(g) CH3OCH3(g) ＋H2O(g) ΔH，其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图所示，下列说法正确的是( )
A．上述反应ΔH＞0
B．图中p1＜p2＜p3
C．若在p3和316 ℃时，测得容器中n(H2)＝n(CH3OCH3)，此时v(正)＜v(逆)
D．若在p3和316 ℃时，起始时n(H2)/n(CO)＝3，则达到平衡时，CO转化率小于50%
8．(2022·如东中学模拟)将等物质的量的A、B混合于2 L的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g) ΔH<0经5 min后达到平衡，平衡时测得D的浓度为0.5 mol/L，c(A)∶c(B)＝1∶2，C的平均反应速率为0.05 mol/(L·min)
(1)x的值为___________________________________________________________；
(2)A的平衡浓度_________________________________________________________；
(3)若恒温恒容，则容器中平衡时的压强与起始时的压强比
________________________________________________________________________；
(4)下图是某一时间段中该反应速率与反应进程的曲线关系图，回答下列问题：
①处于平衡状态的时间段是_______________________________________________。
②t1、t3、t4时刻体系中分别是什么条件发生了变化？
t1______________、t3______________、t4______________(填A－E)。
A．升温 B．降温 C．加催化剂 D．加压 E．减压
③下列各时间段时，A的体积分数最高的是________。
A．t0～t1 B．t2～t3
C．t3～t4 D．t5～t6
9．(2022·徐州一中模拟)工业制硫酸时，利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键步骤。
(1)某温度下，2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－197 kJ/mol。开头时在10 L的密闭容器中加入4.0 mol SO2(g)和10.0 mol O2(g)，当反应达到平衡时共放出197 kJ的热量，该温度下的平衡常数K＝________，上升温度K将__________(填“增大、减小或不变”)。
(2)确定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，发生下列反应：
2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，达到平衡后，转变下述条件，SO2、O2、SO3的平衡浓度都比原来增大的是________(填字母)。
A．恒温恒容，充入2 mol SO3
B．恒温恒容，充入2 mol N2
C．恒温恒压，充入1 mol SO3
D．上升温度
(3)在一密闭容器中进行下列反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，化学爱好小组的同学探究了其他条件不变时，转变某一条件时对上述反应的影响，并依据试验数据作出了下列关系图。下列推断中正确的是__________(填字母)。
A．图Ⅰ争辩的是不同催化剂对反应的影响，且乙使用的催化剂效率较高
B．图Ⅱ争辩的是压强对反应的影响，且甲的压强较高
C．图Ⅱ争辩的是温度对反应的影响，且乙的温度较低
D．图Ⅲ争辩的是不同催化剂对反应的影响，且甲使用的催化剂效率较高
10．(2022·徐州市期中模拟)合成氨反应为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。图1表示在确定的温度下此反应过程中的能量的变化，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状况下，转变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响。
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ΔH都减小
B．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
C．图2中0～10 min内该反应的平均速率v(H2)＝0.045 mol·L－1·min－1，从11 min起其他条 件不变，压缩容器的体积为1 L，则n(N2)的变化曲线为d
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：T1＞T2，T1＞T2
11．苯乙烯(C8H8)是生产塑料的一种重要单体，它以苯乙烷(C8H10)为材料，其反应原理是：
C8H10(g)C8H8(g)＋H2(g) ΔH＝＋125 kJ·mol－1
Ⅰ.某温度下，将0.40 mol苯乙烷(C8H10)充入2 L真空密闭容器中发生反应，测定不同时间该容器内物质的量，得到数据如下表：
时间/min
0
10
20
30
40
n(C8H10)/mol
0.40
0.30
0.26
n2
n3
n(C8H8)/mol
0.00
0.10
n1
0.16
0.16
(1)当反应进行到20 min时，该段时间内H2的平均反应速率是________。
(2)该温度下，该反应的化学平衡常数是________。
(3)若保持其他条件不变，用0.40 mol H2(g)和0.40 mol C8H8(g)合成C8H10(g)，当有30 kJ热量放出时，该反应中H2的转化率是________，此时，该反应是否达到了平衡状态？________(填“是”或“否”)。
Ⅱ.工业上以高温水蒸气作为反应体系的稀释剂(不参与反应)，C8H10(g)的平衡转化率与水蒸气的用量、体系的温度、压强的关系如图Ⅰ、图Ⅱ所示。
(4)由图Ⅰ可知，T1________T2(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(5)由图Ⅱ可知，当其他条件不变时，水蒸气的用量越大，平衡转化率将________(填“越大”、“越小”或“不变”)，缘由是________________________________________
________________________________________________________________________。
答 案
1．选D A项，Y点的压强大，其速率快，错误。B项，随着压强的增大，气体的总物质的量在减小，不行能为等体积变化，错误。C项，该反应为体积增大的反应，错误。D项，两个反应的体积均减小，符合题意，正确。
2．选AD A项，上升温度，平衡逆向移动，C的体积分数减小，正确；B项，充入稀有气体，各成分浓度不变，平衡不移动，错误；C项，增加A的量，B的转化率上升，错误；D项，增加C，可以将增加的C建立一个与原平衡相像的平衡，再合并，相当于体积减小，压强增大，最终平衡相当于正向移动，A的质量分数减小，正确。
3．选AD A项，题给反应是气体体积减小的反应，即ΔS＜0，ΔH＜0，错误。B项，图1中b线的活化能低，可能使用了催化剂，正确。C项，正反应放热，随温度上升，平衡向逆反应方向移动，CH3OH%减小；p1→p2，压强增大，平衡正向移动，CH3OH%增大，正确。D项，由图2可知，起始充入4 mol H2、2 mol CO，再充入2 mol H2、1 mol CO，相当于体积减小，压强增大，平衡正向移动，则n(CH3OH)/n(CO)增大，错误。
4．选AD 由图知10 min内D的浓度变化了3 mol/L，A和B的浓度变化了1.5 mol/L，x＝2，v(D)＝3 mol/L÷10 min＝0.3 mol/(L·min)，A项正确；C为固体，固体不列入平衡常数表达式中，B项错误；该反应前后气体体积不变，故转变压强平衡不移动，C项错误；15 min时，D的浓度渐渐降低，A、B的浓度渐渐上升，平衡逆向移动，该反应为吸热反应，故转变的条件是降低温度，D项正确。
5．选AD A项，设3 s末，生成PCl3的物质的量为x，则
PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)
始(mol) 1 0 0
变(mol) x x x
末(mol) 1－x x x
反应前后压强比等于物质的量之比，故有：1－x＋x＋x＝1.6，则x＝0.6，所以v(PCl3)＝＝0.1 mol·L－1·s－1，正确；B项，反应为吸热反应，错误；C项，上升温度，平衡右移，平衡常数增大，错误；D项，虚拟出一个中间容器：
中间容器与第一次容器的浓度(＝0.2 mol·L－1)相等，其次次反应相当于在中间容器的基础上增加压强，PCl5的浓度应为第一次的2倍，但平衡向逆反应方向移动，故PCl5的浓度大于0.4 mol·L－1，正确。
6．选AD 依据图一，可知达到平衡时，A、B、C变化的物质的量分别为：0.8 mol、0.4 mol 和0.4 mol，反应方程式为：2A＋BC，B项正确。A的平均反应速率为0.01 mol/(L·min)，A项错误。图二显示，T3时反应刚好达到平衡状态，即T1、T2尚处于建立平衡的状态中，C项正确。T4反应更快，也处于平衡状态。但是C的含量削减，说明从T3→T4在消耗C，即平衡逆向移动。结合平衡移动原理，可知逆向反应吸热，即正反应放热，D项错误。
7．选C 从图像看，反应温度越高，CO的转化率越小，说明正反应为放热反应，A错误；该反应为体积减小的反应，压强越大，平衡正向移动，CO的转化率越高，在图中作一等温线可知，p1对应的转化率大，则p1的压强大，B错误；在P3和316 ℃时，CO的转化率为50%，设起始时，n(H2)＝2a，n(CO)＝a，平衡时，n(H2)＝a，n(CH3OCH3)＝0.25a，若n(H2)＝n(CH3OCH3)，则产物的量变多，故平衡需逆向移动，即逆反应速率大于正反应，C错误；题中图表示的是n(H2)/n(CO)＝2，若n(H2)/n(CO)＝3，即H2的量增多，所以CO的转化率比原平衡时大，D错误。
8．解析：(1)v(C)＝Δc/Δt所以Δc＝v(C)×Δt＝0.05 mol/(L·min) ×5 min＝0.25 mol/L。在反应中c(C)∶c(D)＝x∶2,0.25∶ 0.5＝x∶2，所以x＝1。(2)Δc(A)∶Δc(D)＝3∶2 Δc(A)∶ 0.5＝3∶2，Δc(A)＝0.75。假设开头时加入的A、B的物质的量为2 m，则起始时A、B的物质的量浓度为m mol/L。依据反应变化的A 浓度为0.75 mol/L和反应方程式中A、B的系数关系可知反应变化的B的浓度为0.25 mol/L。所以平衡浓度c(A)＝(m－0.75) mol/L ，c(B)＝ (m－0.25) mol/L。由于c(A)∶c(B)＝1∶2所以(m－0.75)∶(m－0.25) ＝1∶2，解得m＝1.25。所以A的平衡浓度为：c(A)＝(m－0.75) mol/L＝(1.25－0.75) mol/L＝0. 5 mol/L。(3)开头时A、B气体的物质的量为2.5 mol，气体的总物质的量为5 mol。平衡时各种气体的物质的量为n(A)＝ 0.5 mol/L×2 L＝1 mol; n(B)＝(m－0.25) mol/L×2 L＝ (1.25－0.25) mol/L×2 L ＝2 mol；n(C)＝ 0.25 mol/L×2 L ＝0. 5 mol/L；n(D)＝ 0.5 mol/L×2 L ＝1 mol。平衡时气体的总物质的量为(1＋2＋0.5＋1)mol＝4.5 mol，所以n(平衡)∶n(开头)＝4.5∶5＝9∶10。依据阿伏加德罗定律的推论，在相同温相同体积的密闭容器中，气体的压强比等于它们的物质的量之比。所以p(平衡)∶p(开头)＝ n(平衡)∶n(开头)＝9∶10。(4)①可逆反应在平衡时正反应、逆反应的速率相等。由图可知平衡时间段为：t0－t1 t2－t3 t3－t4 t5－t6。②在t1时，正反应、逆反应的速率都增大，且v(逆)大于v(正)，说明反应速率加快，平衡逆向移动，可能是上升温度，选A。在t3时正反应、逆反应的速率都增大且v(逆)等于v(正)，说明反应速率加快，平衡不移动，可能是加入催化剂，选项为C。t4时，正反应、逆反应的速率都减小，且v(逆)大于v(正)说明反应速率减慢，平衡逆向移动，可能的变化是减小压强，选项为E。③若使A的体积分数最高，则平衡逆向移动最大才符合要求。t0－t1平衡状态； t2－t3 平衡逆向移动达到新的平衡，A含量比前一段高； t3－t4平衡没有移动，与t2－t3段相同；t5－t6平衡逆向移动，达到新的平衡。故A含量最高的为t5－t6，选项为D。
答案：(1)1 (2)0.5 mol/L (3)9∶10 (4)①t0－t1 t2－t3 t3－t4 t5－t6 ②A C E ③D
9．解析：(1)反应达到平衡时共放出197 kJ的热量，依据热化学方程式可知反应了2.0 mol SO2和1.0 mol O2，依据三段式进行计算：
2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
起始浓度(mol·L－1) 0.4 1 0
转化浓度(mol·L－1) 0.2 0.1 0.2
平衡浓度(mol·L－1) 0.2 0.9 0.2
该温度下的平衡常数K＝0.22÷(0.22×0.9)＝10/9；由于该反应为放热反应，上升温度，平衡向左移动，所以K将减小。(2)A项，保持温度和容器体积不变，充入2 mol SO3，平衡向逆反应方向移动，则SO2、O2、SO3平衡浓度都比原来增大，正确；B项，保持温度和容器体积不变，充入2 mol N2，对平衡移动没有影响，各物质的浓度不变，错误；C项，保持温度和容器内压强不变，充入1 mol SO3，处于等效平衡状态，浓度不变，错误；D项，上升温度，平衡向逆反应方向移动，SO3的浓度减小，错误。(3)A项，催化剂不影响平衡，SO3的浓度相等，与图像不符合，错误；B项，甲的反应速率快，所以甲的压强大，平衡向右移动，SO2的转化率大，与图像不符合，错误；C项，甲的反应速率快，所以甲的温度高，平衡向左移动，SO2的转化率小，与图像符合，正确；D项，催化剂加快反应速率，不影响平衡，与图像符合，正确。
答案：(1)10/9 减小
(2)A
(3)CD
10．解析：选C 使用催化剂不影响反应热ΔH，A项错误；图2中加压时n(N2)不变，加压后平衡正向移动，n(N2)渐渐削减，C项正确。图3中随氢气的增多，平衡向正方向移动的程度渐渐增大，所以N2的转化率也渐渐增大，最大的是c点，B项错误。在H2的量不变时，图3显示T1时氨气的百分含量比较大，产物增多、反应物削减，一方面说明K增大；另一方面说明从T2→T1平衡正向移动。由于合成氨是放热反应，结合平衡移动原理，可知此时温度降低，即T1<T2，D项错误。
11．解析：Ⅰ. (1)v(H2)＝＝0.003 5 mol·(L·min)－1
(2) C8H10(g) C8H8(g) ＋H2(g)
起始 0.20 mol·L－1 0 0
平衡 0.12 mol·L－1 0.08 mol·L－1 0.08 mol·L－1
K＝ mol·L－1＝0.053 mol·L－1。
(3)由H2(g)＋C8H8(g)===C8H10(g) ΔH＝－125 kJ·mol－1
Δn(H2)＝ mol＝0.24 mol，
α(H2)＝×100%＝60%，
此时n(H2)＝0.16 mol，n(C8H8)＝0.16 mol，
n(C8H10)＝0.24 mol，故此时为平衡状态。
Ⅱ. (4)依据反应的ΔH>0，升温平衡右移，转化率增大，由图Ⅰ可知T1>T2。
(5)图Ⅱ知，其他条件不变，通入H2O(g)，压强不变，体积增大，相当于减小压强，平衡向右移动，平衡转化率增大。
答案：(1) 0.003 5 mol/(L·min) (2)0.053
(3)60% 是 (4)大于
(5)越大 随着H2O(g)的加入扩大了体积，相当于反应体系减小压强，平衡右移，转化率增大
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