熱點(diǎn)提升(十)化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像一、選擇題1．下列各圖是溫度(或壓強(qiáng))對(duì)2A(s)＋2B(g)?2C(g)＋D(g)ΔH<0的正、逆反應(yīng)速率的影響，曲線交點(diǎn)表示建立平衡時(shí)的溫度或壓強(qiáng)，其中正確的是()解析：選A。壓強(qiáng)增大，速率增大，正、逆反應(yīng)速率均增大，壓強(qiáng)增大，平衡向氣體系數(shù)之和減小的方向進(jìn)行，即向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，所以逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，所以平衡點(diǎn)(交點(diǎn)，即正逆反應(yīng)速率相等的點(diǎn))之后的變化，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；溫度升高，反應(yīng)速率增大，正、逆反應(yīng)速率均增大，溫度升高，平衡向吸熱方向移動(dòng)，即向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，所以平衡點(diǎn)之后的變化，C項(xiàng)、D項(xiàng)均錯(cuò)誤。2．下列圖示與對(duì)應(yīng)的敘述相符的是()A．圖1表示反應(yīng)mA(s)＋nB(g)?pC(g)ΔH>0在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)B的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化的關(guān)系，x點(diǎn)反應(yīng)速率比y點(diǎn)的小B．圖2表示可逆反應(yīng)A(g)＋B(s)?C(s)＋D(g)ΔH>0的速率-時(shí)間圖象，在t時(shí)刻改變的條件一定是加入催化劑C．圖3表示反應(yīng)mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)ΔH>0中A的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化情況D．圖4中的陰影部分面積的含義是v正－v逆解析：選A。x點(diǎn)的壓強(qiáng)比y點(diǎn)的低，所以x點(diǎn)反應(yīng)速率比y點(diǎn)的小，A正確；該反應(yīng)前后氣體的總物質(zhì)的量不變，故在t時(shí)刻改變條件使正逆反應(yīng)速率仍相等，可能是加入催化劑或增大壓強(qiáng)，B錯(cuò)誤；M點(diǎn)為平衡狀態(tài)，隨溫度的升高，A的體積分?jǐn)?shù)增大，說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，C錯(cuò)誤；圖中陰影部分的面積表示某一反應(yīng)物和某一生成物濃度的差值，D錯(cuò)誤。3．工業(yè)上主要采用甲醇與CO的羰基化反應(yīng)來(lái)制備乙酸，發(fā)生反應(yīng)如下：CH3OH(g)＋CO(g)?CH3COOH(l)。在恒壓密閉容器中通入0.20mol的CH3OH(g)和0.22mol的CO，測(cè)得甲醇的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖所示。假設(shè)在T2溫度下，達(dá)到平衡時(shí)容器的體積為2L。下列說(shuō)法正確的是()A.該反應(yīng)的平衡常數(shù)T1＜T2B．B點(diǎn)時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率約為27.7%C．T1時(shí)，該反應(yīng)的正反應(yīng)速率：B點(diǎn)大于A點(diǎn)D．T2時(shí)向上述已達(dá)平衡的恒壓容器中，再通入0.12molCH3OH和0.06molCO氣體時(shí)容器體積變?yōu)?L，此時(shí)平衡不發(fā)生移動(dòng)解析：選D。根據(jù)圖像可知，甲醇的轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而減小，說(shuō)明升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，因此平衡常數(shù)T1＞T2，A錯(cuò)誤；根據(jù)圖像，B點(diǎn)時(shí)CH3OH的轉(zhuǎn)化率為80%，即反應(yīng)的甲醇為0.16mol，則反應(yīng)的CO為0.16mol，CO的轉(zhuǎn)化率＝eq\f(0.16mol,0.22mol)×100%＝72.7%，B錯(cuò)誤；T1時(shí)，A點(diǎn)未達(dá)到平衡，此時(shí)甲醇的濃度大于B點(diǎn)甲醇的濃度，濃度越大，反應(yīng)速率越快，因此溫度為T1時(shí)，該反應(yīng)的正反應(yīng)速率：B點(diǎn)小于A點(diǎn)，C錯(cuò)誤；根據(jù)圖像，溫度為T2時(shí)，CH3OH的轉(zhuǎn)化率為60%，即反應(yīng)的甲醇為0.12mol，則反應(yīng)的CO為0.12mol，平衡時(shí)甲醇為0.08mol，CO為0.10mol，平衡時(shí)容器的體積為2L，平衡濃度分別為甲醇為0.04mol/L，CO為0.05mol/L，再通入0.12molCH3OH和0.06molCO的混合氣體，容器體積變?yōu)?L，此時(shí)濃度分別為甲醇為eq\f(0.08mol＋0.12mol,4L)＝0.05mol/L，CO為eq\f(0.10mol＋0.06mol,4L)＝0.04mol/L，Q＝eq\f(1,0.05×0.04)，K＝eq\f(1,0.04×0.05)，平衡不移動(dòng)，D正確。4．(2022·湖南高考改編)向體積均為1L的兩恒容容器中分別充入2molX和1molY發(fā)生反應(yīng)：2X(g)＋Y(g)?Z(g)ΔH，其中甲為絕熱過程，乙為恒溫過程，兩反應(yīng)體系的壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化曲線如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．ΔH＞0B．氣體的總物質(zhì)的量：na＜ncC．a(chǎn)點(diǎn)平衡常數(shù)：K<12D．反應(yīng)速率：va正＜vb正解析：選B。由圖像可知，甲開始時(shí)壓強(qiáng)增大，而2X(g)＋Y(g)?Z(g)是氣體物質(zhì)的量減少的反應(yīng)，故反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH＜0，故A錯(cuò)誤。根據(jù)pV＝nRT知，在恒容等壓條件下，溫度越高則n越小，a點(diǎn)溫度大于c點(diǎn)溫度，故氣體的總物質(zhì)的量：na＜nc，故B正確。設(shè)達(dá)到a點(diǎn)平衡時(shí)Z的物質(zhì)的量為nmol，列出三段式：2X(g)＋Y(g)?Z(g)起/mol210變/mol2nnn平/mol2－2n1－nn若在恒溫下，因?yàn)閍點(diǎn)平衡壓強(qiáng)是初始?jí)簭?qiáng)的一半，故1.5＝3－2n，解得n＝0.75，K＝eq\f(0.75,（2－1.5）2×（1－0.75）)＝12，但a點(diǎn)的平衡為絕熱條件下的平衡，若要平衡壓強(qiáng)為p，則平衡時(shí)的氣體總物質(zhì)的量應(yīng)小于1.5，即n>0.75，a點(diǎn)的平衡常數(shù)K>12，故C錯(cuò)誤。溫度越高，反應(yīng)速率越大，因?yàn)榧资墙^熱過程，故a的溫度大于b的溫度，反應(yīng)速率：va正＞vb正，D錯(cuò)誤。5．(2023·江蘇高考)二氧化碳加氫制甲烷過程中的主要反應(yīng)為CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝－164.7kJ·mol－1CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.2kJ·mol－1在密閉容器中，1.01×105Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)＝1∶4時(shí)，CO2平衡轉(zhuǎn)化率、在催化劑作用下反應(yīng)相同時(shí)間所測(cè)得的CO2實(shí)際轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如題圖所示。CH4的選擇性可表示為eq\f(n生成（CH4）,n反應(yīng)（CO2）)×100%。下列說(shuō)法正確的是()A．反應(yīng)2CO(g)＋2H2(g)=CO2(g)＋CH4(g)的焓變?chǔ)＝－205.9kJ·mol－1B．CH4的平衡選擇性隨著溫度的升高而增加C．用該催化劑催化二氧化碳反應(yīng)的最佳溫度范圍約為480～530℃D．450℃時(shí)，提高eq\f(n起始（H2）,n起始（CO2）)的值或增大壓強(qiáng)，均能使CO2平衡轉(zhuǎn)化率達(dá)到X點(diǎn)的值解析：選D。由蓋斯定律可知反應(yīng)2CO(g)＋2H2(g)=CO2(g)＋CH4(g)的焓變?chǔ)＝－2×41.2kJ·mol－1－164.7kJ·mol－1＝－247.1kJ·mol－1，A錯(cuò)誤；CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，CH4的含量降低，故CH4的平衡選擇性隨著溫度的升高而降低，B錯(cuò)誤；450℃時(shí)，提高eq\f(n起始（H2）,n起始（CO2）)的值可提高二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率，增大壓強(qiáng)反應(yīng)CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g)平衡正向移動(dòng)，可提高二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率，均能使CO2平衡轉(zhuǎn)化率達(dá)到X點(diǎn)的值，D正確。二、非選擇題6．(2023·新課標(biāo)卷節(jié)選)氨是最重要的化學(xué)品之一，我國(guó)目前氨的生產(chǎn)能力位居世界首位?；卮鹣铝袉栴}：已知反應(yīng)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)?NH3(g)的ΔH＝－45kJ·mol－1。在不同壓強(qiáng)下，以兩種不同組成進(jìn)料，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)氨的摩爾分?jǐn)?shù)與溫度的計(jì)算結(jié)果如圖3、4所示。其中一種進(jìn)料組成為xH2＝0.75、xN2＝0.25，另一種為xH2＝0.675、xN2＝0.225、xAr＝0.10。(物質(zhì)i的摩爾分?jǐn)?shù)：xi＝ni/n總)(1)圖中壓強(qiáng)由小到大的順序?yàn)開___________，判斷的依據(jù)是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)進(jìn)料組成中含有惰性氣體Ar的圖是________。(3)圖3中，當(dāng)p2＝20MPa、xNH3＝0.20時(shí)，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率α＝________。該溫度時(shí)，反應(yīng)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)?NH3(g)的平衡常數(shù)Kp＝________MPa－1(化為最簡(jiǎn)式)。解析：(1)工業(yè)合成氨為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，當(dāng)溫度相同時(shí)，壓強(qiáng)越大，平衡時(shí)混合氣體中氨的摩爾分?jǐn)?shù)越大，結(jié)合圖3或圖4均能得出壓強(qiáng)由小到大的順序?yàn)閜1<p2<p3。(2)Ar不參與化學(xué)反應(yīng)，起始混合氣體總量相同，含Ar的進(jìn)料組成中H2、N2的分壓較小，導(dǎo)致平衡時(shí)混合氣體中氨的摩爾分?jǐn)?shù)減小，結(jié)合兩圖可知，圖4表示進(jìn)料組成中含有Ar的圖像。(3)結(jié)合p2＝20MPa、xNH3＝0.20，以及圖3對(duì)應(yīng)的進(jìn)料氣的組成，設(shè)進(jìn)料氣中N2和H2分別為0.25mol和0.75mol，設(shè)達(dá)平衡時(shí)N2的轉(zhuǎn)化量為xmol，列三段式：eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)?NH3(g)起始量/mol0.250.750變化量/molx3x2x平衡量/mol0.25－x0.75－3x2x則根據(jù)xNH3＝0.20得eq\f(2x,（0.25－x）＋（0.75－3x）＋2x)＝0.20，解得x＝eq\f(1,12)，則N2的轉(zhuǎn)化率α＝eq\f(\f(1,12),0.25)×100%≈33.33%。平衡時(shí)N2、H2、NH3的物質(zhì)的量分別為eq\f(1,6)mol、eq\f(1,2)mol、eq\f(1,6)mol，其物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為eq\f(1,5)、eq\f(3,5)、eq\f(1,5)