2020届一轮复习新课改省份专版三十七）难点专攻图像中的反应速率与化学平衡作业 9页

跟踪检测（三十七） 难点专攻——图像中的反应速率与化学平衡 ‎1．可逆反应A(g)＋2B(g)3C(g)＋4D(g)　ΔH>0，在恒容密闭容器中达到平衡后，改变某一条件，下列图像正确的是(　　)‎ 解析：选D　该反应是吸热反应，升温平衡正向移动，则平衡常数K应增大，A错；增大压强平衡逆向移动，则B的转化率降低，B错；催化剂不能使化学平衡发生移动，则D的产率不变，C错；化学平衡常数只受温度影响，与反应物的量无关，D正确。‎ ‎2．(2017·浙江11月选考)在催化剂作用下，用乙醇制乙烯，乙醇转化率和乙烯选择性(生成乙烯的物质的量与乙醇转化的物质的量的比值)随温度、乙醇进料量(单位：mL·min－1)的关系如图所示(保持其他条件相同)。‎ 在410～440 ℃温度范围内，下列说法不正确的是(　　)‎ A．当乙醇进料量一定，随乙醇转化率增大，乙烯选择性升高 B．当乙醇进料量一定，随温度的升高，乙烯选择性不一定增大 C．当温度一定，随乙醇进料量增大，乙醇转化率减小 D．当温度一定，随乙醇进料量增大，乙烯选择性增大 解析：选A　由图像可知，当乙醇进料量一定，随乙醇转化率增大，乙烯选择性先升高后减小，故A选项错误。‎ ‎3.已知反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0，向某体积恒定的密闭容器中按体积比2∶1充入SO2和O2，在一定条件下发生反应。如图是某物理量(Y)随时间(t)变化的示意图(图中T表示温度)，Y可以是(　　)‎ A．O2的体积分数　　　 B．混合气体的密度 C．密闭容器内的压强 D．SO2的转化率 解析：选D　由题图可知，温度T2达到平衡所用时间短，反应速率较快，所以温度T2＞T1，温度升高，Y 表示的物理量降低，该反应正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，氧气的体积分数增大，A错误；升温平衡向逆反应方向移动，但混合气体的总质量不变，容器的体积不变，混合气体的密度不变，B错误；升温平衡向逆反应方向移动，混合气体的总的物质的量增大，容器的体积不变，容器的压强增大，C错误；升温平衡向逆反应方向移动，SO2的转化率降低，D正确。‎ ‎ 4.在密闭容器中进行反应：A(g)＋3B(g)2C(g)，下列有关图像的说法不正确的是(　　)‎ A．依据图a可判断正反应为放热反应 B．在图b中，虚线可表示使用了催化剂时的变化情况 C．若ΔH<0，图c可表示升高温度使平衡向逆反应方向移动 D．由图d中混合气体的平均相对分子质量随温度的变化情况，可推知正反应吸热 解析：选D　根据图a曲线可知，温度越高，逆反应速率越大，故升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，A项正确；催化剂能加快反应速率，缩短达到平衡所用的时间，但不能使平衡发生移动，B项正确；升高温度，平衡向吸热方向移动，C项正确；根据图像曲线可知，温度越高，混合气体的平均相对分子质量减小，故升高温度平衡逆向移动，因此可判断正反应为放热反应，D项错误。‎ ‎5.已知某密闭容器中存在下列平衡：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，CO2的平衡物质的量浓度c(CO2)与温度T的关系如图所示。下列说法错误的是(　　)‎ A．平衡状态a与c相比，平衡状态a的c(CO)较小 B．在T2时，d点的反应速率：v(逆)＞v(正)‎ C．反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的ΔH＞0‎ D．若T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1＜K2‎ 解析：选A　平衡状态a与c相比，c点温度高，升高温度，平衡向正反应方向移动，CO浓度减小，所以a点CO浓度较大，故A错误；T2时反应进行到d点，c(CO2)高于平衡浓度，故反应向逆反应方向进行，则一定有v(逆)＞v(正)，故B正确；由题图可知，温度越高平衡时c(CO2)越大，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，即ΔH＞0，故C正确；该反应正反应是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，化学平衡常数增大，则K10 ，该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后，若仅改变图中横坐标x的值，重新达到平衡后，纵坐标y随x变化趋势合理的是(　　)‎ 选项 ‎ x y A 压强 CO2与CO的物质的量之比 B 温度 容器内混合气体的密度 C MgSO4的质量(忽略体积)‎ CO的转化率 D ‎ SO2的浓度 平衡常数K 解析：选B　增大压强平衡左移，CO2的物质的量减小，而CO的物质的量增大，减小，故A错误；若x是温度，y是容器内混合气体的密度，升高温度，平衡向吸热反应方向即正反应方向移动，气体的质量增大，容器体积不变，则容器内气体密度增大，所以符合图像，故B正确；若x是MgSO4的质量，y是CO的转化率，MgSO4是固体，其质量不影响平衡移动，所以增大MgSO4的质量，CO的转化率不变，故C错误；若x是SO2的浓度，y是平衡常数，平衡常数只与温度有关，与物质浓度无关，增大SO2浓度，温度不变，平衡常数不变，故D错误。‎ ‎11.反应mA(s)＋nB(g)pC(g)　ΔH＜0，在一定温度下，平衡时B的体积分数(B%)与压强变化的关系如图所示，下列叙述中一定正确的是(　　)‎ ‎①m＋n＞p　②x点表示的正反应速率大于逆反应速率　③x点比y点时的反应速率慢　④n＞p A．①②　　 B．②④　　　‎ C．②③　　　 D．①③‎ 解析：选C　由图像的曲线变化特征可以看出，增大压强，B的百分含量增大，说明平衡向逆反应方向移动，A为固态，则有n＜p，m＋n与p关系不能确定，故①、④错误；x点位于曲线上方，未达到平衡状态，由图像可以看出，当B的含量减小时，可趋向于平衡，则应是向正反应方向移动，即v正＞v逆，故②正确；由图像可以看出x点的压强小于y点压强，压强越大，反应速率越大，故x点比y点的反应速率慢，故③正确。‎ ‎12．二氧化钛在一定波长光的照射下，可有效降解甲醛、苯等有机物，效果持久，且自身对人体无害。某课题组研究了溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响，结果如图所示。下列判断正确的是(　　)‎ A．在0～50 min之间，R的降解百分率pH＝2大于pH＝7‎ B．溶液酸性越强，R的降解速率越大 C．R的起始浓度不同，无法判断溶液的酸碱性对R的降解速率的影响 D．在20～25 min之间，pH＝10时R的降解速率为0.04 mol·L－1·min－1‎ 解析：选B　A项，在0～50 min之间，pH＝2和pH＝7时反应物R都能完全反应，降解率都是100%，错误；B项，由斜率可知pH越小降解速率越大，即溶液的酸性越强，R的降解速率越大，正确；C项，浓度越大化学反应速率越大，所以起始浓度越小降解速率越小，错误；D项，20～25 min之间，pH＝10时R的平均降解速率为0.04×10－4 mol·L－1·min－1，错误。‎ ‎13．氨气是重要化工产品之一。传统的工业合成氨技术的反应原理是N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。在500 ℃、20 MPa时，将N2、H2置于一个固定容积的密闭容器中发生反应，反应过程中各种物质物质的量浓度变化如图1所示，回答下列问题：‎ ‎　　　　　 图1　　　　　　　　　　图2‎ ‎(1)计算反应在第一次平衡时的平衡常数K＝__________(保留两位小数)。‎ ‎(2)产物NH3在5～10 min、25～30 min和45～50 min时平均反应速率(平均反应速率分别以v1、v2、v3表示)从大到小排列次序为____________。‎ ‎(3)H2在三次平衡阶段的平衡转化率分别以α1、α2、α3表示，其中最小的是____________。‎ ‎(4)由第一次平衡到第二次平衡，平衡移动的方向是____________，采取的措施是____________。‎ ‎(5)请在图2中用实线表示25～60 min各阶段化学平衡常数K的变化图像。‎ 解析：(1)第一次达到平衡常数时，氨气的浓度为2.00 mol·L－1，氢气浓度为3.00 mol·L－1，氮气的浓度为1.00 mol·L－1，第一次平衡时平衡常数K＝≈0.15；(2)由图可知，5～10 min氨气的浓度变化大于0.5 mol·L－1，25～30 min氨气浓度变化约为0.5 mol·L－1,45～50 min氨气的浓度变化为(1.0－0.76)mol·L－1＝0.24 mol·L－1，时间变化均为5 min，由v＝可知，反应速率关系为v1＞v2＞v3；(3)第一次平衡时氢气的转化率为×100%＝50%，第二次平衡时氢气的转化率为×100%＝38%，第三次达到平衡时氢气的转化率为×100%≈19.4%，显然第三次氢气的转化率最低，即最小的是α3；(4)25 min时生成物氨气的物质的量浓度为0、氮气和氢气的浓度逐渐减小，说明从反应体系中移出产物氨气，平衡向着正向移动；(5)25 min时从浓度时间图像看，是移走氨气，反应的温度没有改变，故25 min～45 min内平衡常数没有改变；45 min时平衡向正方向进行，各物质的浓度都在原来基础上发生变化，只有降低温度，才会出现此种情况，平衡常数变大。‎ 答案：(1)0.15　(2)v1＞v2＞v3　(3)α3‎ ‎(4)正反应方向移动　移走生成物NH3‎ ‎(5)‎ ‎14.(2018·浙江4月选考)(一)以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]水溶液为原料，通过电解法可以制备四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]，装置如图1所示。‎ ‎(1)收集到(CH3)4NOH的区域是__________(填“a”“b”“c”或“d”)。‎ ‎(2)写出电池总反应：____________________________。‎ ‎(二)乙酸乙酯一般通过乙酸和乙醇酯化合成：‎ CH3COOH(l)＋C2H5OH(l)CH3COOC2H5(l)＋H2O(l)　ΔH＝－2.7 kJ·mol－1‎ 已知纯物质和相关恒沸混合物的常压沸点如下表：‎ 纯物质 沸点/℃‎ 恒沸混合物(质量分数)‎ 沸点/℃‎ 乙醇 ‎78.3‎ 乙酸乙酯(0.92)＋水(0.08)‎ ‎70.4‎ 乙酸 ‎117.9‎ 乙酸乙酯(0.69)＋乙醇(0.31)‎ ‎71.8‎ 乙酸乙酯 ‎77.1‎ 乙酸乙酯(0.83)＋乙醇(0.08)＋水(0.09)‎ ‎70.2‎ ‎(1)关于该反应，下列说法不合理的是________。‎ A．反应体系中硫酸有催化作用 B．因为化学方程式前后物质的化学计量数之和相等，所以反应的ΔS等于零 C．因为反应的ΔH接近于零，所以温度变化对平衡转化率的影响大 D．因为反应前后都是液态物质，所以压强变化对化学平衡的影响可忽略不计 ‎(2)一定温度下该反应的平衡常数K＝4.0。若按化学方程式中乙酸和乙醇的化学计量数比例投料，则乙酸乙酯的平衡产率y＝________；若乙酸和乙醇的物质的量之比为n∶1，相应平衡体系中乙酸乙酯的物质的量分数为x，请在图2中绘制x随n变化的示意图(计算时不计副反应)。‎ ‎(3)工业上多采用乙酸过量的方法，将合成塔中乙酸、乙醇和硫酸混合液加热至110 ℃左右发生酯化反应并回流，直到塔顶温度达到70～71 ℃，开始从塔顶出料。控制乙酸过量的作用有__________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)近年，科学家研究了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法：‎ ‎2C2H5OH(g)CH3COOC2H5(g)＋2H2(g)‎ 在常压下反应，冷凝收集，测得常温下液态收集物中主要产物的质量分数如图3所示。‎ 关于该方法，下列推测合理的是________。‎ A．反应温度不宜超过300 ℃‎ B．增大体系压强，有利于提高乙醇平衡转化率 C．在催化剂作用下，乙醛是反应历程中的中间产物 D．提高催化剂的活性和选择性，减少乙醚、乙烯等副产物是工艺的关键 解析：(一)由题意结合电解图，可得在阳极区Cl－失去电子生成Cl2，而在阴极区H＋得到电子生成H2，阳极区的阳离子(CH3)4N＋通过阳离子交换膜进入阴极区与OH－结合生成(CH3)4NOH，且能在d区收集，其电池总反应式为2(CH3)4NCl＋2H2O2(CH3)4NOH＋H2↑＋Cl2↑。‎ ‎(二)(2)设CH3COOH和CH3CH2OH起始物质的量为1 mol，平衡时转化的物质的量为x mol 则 CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O 起始量/mol　　1　　　　1‎ 转化量/mol 　x　　　 x　　　　　　x　　　　x 平衡量/mol 1－x 1－x x x 则＝4，可得x＝，乙酸乙酯的平衡产率为≈0.67。‎ 答案：(一)(1)d　(2)2(CH3)4NCl＋2H2O通电,2(CH3)4NOH＋H2↑＋Cl2↑‎ ‎(二)(1)BC　(2)0.67(或67%)‎ ‎(3)提高乙醇转化率；提高反应温度，从而加快反应速率；有利于后续产物分离　(4)ACD