2016届高考化学一轮总复习巧解化学反应速率和化学平衡的图象题(含解析)

-1-专题强化训练(六)巧解化学反应速率和化学平衡的图象题一、选择题(本题包括7小题，每题6分，共42分)1.一定条件下，溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列判断正确的是()A.在0～50min之间，pH=2和pH=7时R的降解百分率相等B.溶液酸性越强，R的降解速率越小C.R的起始浓度越小，降解速率越大D.在20～25min之间，pH=10时的平均降解速率为0.04mol·L-1·min-1【解析】选A。在0～50min内，pH=2和pH=7时反应物R都完全反应，降解率都为100%，A正确；R的降解速率与溶液的酸碱性及起始浓度均有关系，因此根据图中曲线所示，由于起始浓度不同，故不能判断R的降解速率与溶液酸碱性的直接关系，B、C错误；pH=10时，在20～25min之间，R的平均降解速率为=0.0410-4mol·L-1·min-1，D错误。2.(2015·武汉模拟)有一化学平衡mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，如图所示的是A的转化率与压强、温度的关系。下列叙述正确的是()A.正反应是放热反应；m+np+qB.正反应是吸热反应；m+np+q-2-C.正反应是放热反应；m+np+qD.正反应是吸热反应；m+np+q【解析】选D。图象中有三个量，应定一个量来分别讨论另外两个量之间的关系。定压强，讨论T与A的转化率的关系：同一压强下，温度越高，A的转化率越高，说明正反应是吸热反应；定温度，讨论压强与A的转化率的关系：同一温度下，压强越大，A的转化率越高，说明正反应是气体体积减小的反应，即m+np+q。【加固训练】如图是温度和压强对反应X+Y2Z影响的示意图。图中纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是()A.X、Y、Z均为气态B.恒容时，混合气体的密度可作为此反应是否达到化学平衡状态的判断依据C.升高温度时，v(正)增大，v(逆)减小，平衡向右移动D.使用催化剂，Z的产率提高【解析】选B。由题图可知，在温度不变时增大压强，Z的体积分数减小，即平衡逆向移动，所以X、Y中至多有一种是气体，A错误；因反应物中有非气体物质存在，所以恒容时只要平衡发生移动，混合气体的质量就会发生变化，则密度必然改变，所以混合气体的密度可作为此反应是否达到化学平衡状态的判断依据，B正确；升高温度，v(正)、v(逆)都增大，C错误；催化剂对平衡移动无影响，不能提高Z的产率，D错误。3.向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，在一定条件下使反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的正确结论是()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.Δt1=Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段【解析】选D。A项，c点v(正)最大，但不一定达到平衡；B项，a点反应物的浓度大于b点的反应物浓度；C项，反应初始阶段，随着反应的不断进行，反应速率逐渐加快，说明该反应为放热反应，即反应物的总能量大于生成物的总能量；D项，由于b～c段v(正)大于a～b段，故b～c段SO2的转化率大于a～b段。4.(2015·武汉模拟)在密闭容器中进行反应：X(g)+3Y(g)2Z(g)，有关下列图象的说法正确的是()-3-A.依据图a可判断正反应为吸热反应B.在图b中，虚线可表示压强增大C.若正反应的ΔH0，图c可表示升高温度使平衡向逆反应方向移动D.由图d中气体平均相对分子质量随温度的变化情况，可推知正反应的ΔH0【解析】选C。A项，依据图a可知：当反应达到平衡后，由于升高温度，v(逆)v(正)，平衡逆向移动，根据平衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，因此可判断正反应为放热反应，错误；B项，在图b中，平衡未移动，但是达到平衡所需要的时间缩短，由于该反应是气体体积减小的反应，所以虚线不可表示压强增大，只能表示是加入了催化剂，错误；C项，若正反应的ΔH0，升高温度，根据平衡移动原理，平衡逆向移动，故可以用图c表示升高温度使平衡向逆反应方向移动，正确；D项，由于升高温度，气体的平均相对分子质量增大，则根据平衡移动原理，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，平衡逆向移动，可推知正反应的ΔH0，错误。5.(2015·肃南模拟)可逆反应2M(g)+N(g)2X(g)，根据表中的数据可判断选项中图象错误的是()-4-【解析】选C。根据表中数据可知同一压强下，温度越高，M的转化率越低，则正反应为放热反应；根据反应方程式可知同一温度下，压强越大，M的转化率越高，则A、B正确；增大压强平衡将向正反应方向移动，有v(正)v(逆)，C错误；升高温度平衡将向逆反应方向移动，D正确。【方法规律】化学反应速率和化学平衡图象题的解题技巧(1)先拐先平：在含量(转化率)-时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高或有催化剂或压强较大等。(2)定一议二：当图象中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。(3)三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看v(正)、v(逆)的相对大小；三看化学平衡移动的方向。【加固训练】(2015·太原模拟)下列研究目的和示意图相符的是()ABCD研究目的定容密闭容器中，压强对反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的影响定容密闭容器中，温度对反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH0的影响定容密闭容器中，增大CO2浓度，对已达平衡的反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的影响等质量Na、K分别与足量水反-5-应【解析】选D。A项，p1时反应速率大，所以p1p2，因为该反应正反应方向是气体体积减小的方向，所以p1平衡时SO3的物质的量更大，图象不符，错误；B项，该反应为放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，NH3的物质的量减小，图象不符，错误；C项，固定容积的密闭容器中，增大CO2浓度，逆反应速率突变，随着平衡的移动，正反应速率逐渐增大，图象不符，错误；D项，K的活泼性大于Na，则反应速率大于Na，K的摩尔质量大于Na的摩尔质量，则等质量的Na、K，K完全反应生成H2的量少，正确。6.反应aM(g)+bN(g)cP(g)+dQ(g)达到平衡时，M的体积分数y(M)与反应条件的关系如图所示。其中z表示反应开始时N的物质的量与M的物质的量之比。下列说法正确的是()A.同温同压同z时，加入催化剂，平衡时Q的体积分数增加B.同压同z时，升高温度，平衡时Q的体积分数增加C.同温同z时，增加压强，平衡时Q的体积分数增加D.同温同压时，增加z，平衡时Q的体积分数增加【解析】选B。可逆反应中，催化剂只能改变化学反应速率，A错；由两个图象可知，M的体积分数随着温度升高而降低，即温度升高，平衡右移，故平衡时Q的体积分数增加，B正确；同为650℃、z=2.0，压强为1.4MPa时，y(M)=30%，而压强为2.1MPa时，y(M)=35%，即增大压强，平衡左移，故平衡时Q的体积分数减小，C错；由图象可知，同温、同压时，若N的物质的量增加，而M的物质的量不变，则z增加，y(M)减小，平衡右移，但Q增加的物质的量远小于加入的N的物质的量，此时Q的体积分数减小，D错。【易错警示】本题易错选D。片面地认为只要增加反应物，平衡即右移，Q的物质的量增加，而不考虑所增加物质的剩余量而导致错误。7.在体积为2L的恒容密闭容器中发生反应xA(g)+yB(g)zC(g)，图Ⅰ表示200℃时容器中A、B、C物质的量随时间的变化，图Ⅱ表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始时n(A)∶n(B)的变化关系。则下列结论正确的是()-6-A.200℃时，反应从开始到平衡的平均速率v(B)=0.04mol·L-1·min-1B.由图Ⅱ所知反应xA(g)+yB(g)zC(g)的ΔH0，且a=2C.若在图Ⅰ所示的平衡状态下，再向体系中充入He，重新达到平衡前v(正)v(逆)D.200℃时，向容器中充入2molA和1molB，达到平衡时，A的体积分数小于0.5【解析】选D。由图Ⅰ可得该反应的化学方程式为2A(g)+B(g)C(g)。A项，v(B)==0.02mol·L-1·min-1，错误；B项，升温，C的体积分数增大，说明平衡右移，正反应为吸热反应，ΔH0，n(A)∶n(B)=a时，C的体积分数最大，则a=2，错误；C项，由于体积不变，He与反应无关，所以平衡不移动，v(正)仍等于v(逆)，错误；D项，原平衡时，A的体积分数为=0.5，再充入2molA、1molB，相当于增大压强，平衡右移，A的体积分数小于0.5，正确。二、非选择题(本题包括4小题，共58分)8.(14分)(2015·成都模拟)可逆反应N2+3H22NH3是工业上合成氨的重要反应。(1)根据图1请写出合成氨的热化学方程式______________________(热量用E1、E2或E3表示)。(2)图1中虚线部分是通过改变化学反应中的______条件，该条件的改变与图2中哪一时刻条件的改变相同________(用“t1…t6”表示)。(3)图2中t3时刻改变的条件是________________________________________，t5时刻改变的条件是______________________________________________。-7-【解析】(1)根据图1可知，N2和H2反应生成1molNH3过程中放出的热量为(E3-E1)kJ，所以N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-2(E3-E1)kJ·mol-1。(2)图1中虚线部分表示由反应物到达过渡态的过程中，所需能量减少，说明使用了催化剂，降低了活化能。因为反应N2+3H22NH3为反应前后气体体积不相等的反应，在图2中，t2时刻改变条件，正、逆反应速率的改变相同，说明改变的外界条件只能是使用了催化剂。(3)t3时刻改变条件，v(正)、v(逆)同时减小，且v(正)v(逆)，平衡向逆反应方向移动，改变的条件为减小压强；t5时刻改变条件，v(正)、v(逆)同时增大，且v(逆)v(正)，平衡向逆反应方向移动，只能是升高温度。答案：(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-2(E3-E1)kJ·mol-1(2)催化剂t2…t3(3)减小压强升高温度9.(12分)按要求回答下列问题。(1)最新“人工固氮”的研究报道：常温常压、光照条件下，N2在催化剂表面与水发生反应：2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)常温下，在恒压密闭容器中上述反应达到平衡后，在其他条件不变时，通入2molN2，请在下图中画出正[v(正)]、逆[v(逆)]反应速率随时间t变化的示意图。(2)某科学实验小组将6molCO2和8molH2充入一容积为2L的密闭容器中(温度保持不变)，发生反应CO2+3H2CH3OH+H2O，其测得H2的物质的量随时间变化如图中实线所示(图中字母后的数字表示对应的坐标)。回答下列问题：①该反应在0～8min内CO2的平均反应速率是_____________mol·L-1·min-1。-8-②仅改变某一条件再进行实验，测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。与实线相比，曲线Ⅰ改变的条件可能是_________________________________，曲线Ⅱ改变的条件可能是___________________________________。【解析】(1)恒压时，充入N2，由于H2O为液体，平衡右移，但平衡后与原平衡速率一样。(2)①前8分钟内，v(H2)==0.375mol·L-1·min-1，所以v(CO2)=0.375mol·L-1·min-1=0.125mol·L-1·min-1。②升温，平衡左移，n(H2)增大，达到平衡所用时间短；加压，平衡右移，n(H2)减少，达到平衡所用时间短。答案：(1)(2)