第四單元 化學(xué)反應(yīng)速率和 化學(xué)平衡圖像
專題7 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡
提·關(guān)鍵能力
目錄
CONTENTS
成·學(xué)科素養(yǎng)
練·高考真題
熱點(diǎn)強(qiáng)化練
考點(diǎn)二　復(fù)雜圖像分類突破
考點(diǎn)一　常規(guī)圖像分類突破
考點(diǎn)一　常規(guī)圖像分類突破
下列說法中正確的是(　　)
A.30～40 min間該反應(yīng)使用了催化劑B.化學(xué)方程式中的x＝1，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)C.30 min時(shí)降低溫度，40 min時(shí)升高溫度D.前8 min A的平均反應(yīng)速率為0.08 mol·L－1·min－1
D
利用速率圖像“斷點(diǎn)”判斷反應(yīng)特點(diǎn)和影響因素
A.反應(yīng)物濃度：a點(diǎn)大于c點(diǎn)B.c點(diǎn)反應(yīng)進(jìn)行的程度最大C.該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)D.Δt1＝Δt2時(shí)，H2的產(chǎn)率：a～b段小于b～c段
B
解析　反應(yīng)在絕熱容器中進(jìn)行，由圖可知，a到c時(shí)正反應(yīng)速率增加，說明反應(yīng)放熱，容器內(nèi)溫度升高，溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響占主導(dǎo)作用，反應(yīng)物濃度隨時(shí)間不斷減小，起始時(shí)反應(yīng)物濃度最大，故反應(yīng)物濃度：a點(diǎn)大于c點(diǎn)，所以A正確；化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是各物質(zhì)的濃度不再改變，其實(shí)質(zhì)是正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的正反應(yīng)速率顯然還在改變，故一定未達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；從a到c正反應(yīng)速率增大，之后正反應(yīng)速率減小，說明反應(yīng)剛開始時(shí)溫度升高對(duì)正反應(yīng)速率的影響大于濃度減小對(duì)正反應(yīng)速率的影響，說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故C正確；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，正反應(yīng)速率越快，生成氫氣的產(chǎn)率將逐漸增大，Δt1＝Δt2時(shí)，H2的產(chǎn)率：a～b段小于b～c段，故D正確。
題組二　 濃度—時(shí)間或物質(zhì)的量—時(shí)間圖像2.環(huán)戊二烯容易發(fā)生聚合生成二聚體，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。不同溫度下，溶液中環(huán)戊二烯濃度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A.T1＞T2B.a點(diǎn)的反應(yīng)速率小于c點(diǎn)的反應(yīng)速率C.a點(diǎn)的正反應(yīng)速率小于b點(diǎn)的逆反應(yīng)速率D.b點(diǎn)時(shí)二聚體的濃度為0.45 mol·L－1
D
A.CO2平衡轉(zhuǎn)化率：α(T1)v正，C項(xiàng)、D項(xiàng)均錯(cuò)誤。
C
A.上述可逆反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)B.X、Y、Z均為氣態(tài)C.X和Y中最多只有一種為氣態(tài)，Z為氣態(tài)D.上述反應(yīng)的逆反應(yīng)的ΔH＞0
解析　由圖像可知，隨溫度升高Z的體積分?jǐn)?shù)增大，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A、D錯(cuò)誤；相同溫度下，壓強(qiáng)越大，Z的體積分?jǐn)?shù)越小，說明增大壓強(qiáng)平衡左移，則Z為氣態(tài)，X、Y中最多只有一種氣態(tài)物質(zhì)，故B錯(cuò)誤、C正確。
A.M、N、P、Q四點(diǎn)的逆反應(yīng)速率大小關(guān)系：Q＞N＞P＞MB.T2 ℃，用二聚環(huán)戊二烯表示0～0.5 h的平均反應(yīng)速率為0.5 mol·L－1·h－1C.P點(diǎn)時(shí)反應(yīng)可能處于平衡狀態(tài)
D.T1 ℃，若向Q點(diǎn)再充入1.0 mol環(huán)戊二烯達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率將小于86.7%
下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
D
C
A.該反應(yīng)的ΔH＜0B.曲線b代表H2O的濃度變化C.N點(diǎn)和M點(diǎn)所處的狀態(tài)c(H2)不一樣D.其他條件不變，T1 ℃、0.2 MPa下反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)c(H2) 比M點(diǎn)大
解析　溫度升高，H2的濃度增大，平衡左移，故逆向吸熱，正向放熱，ΔH＜0，則曲線a為CO2的濃度變化，根據(jù)方程式的比例關(guān)系，可知曲線b為H2O的濃度變化，曲線c為C2H4的濃度變化，故A、B正確；N點(diǎn)和M點(diǎn)均處于同一溫度T1 ℃下，所處的狀態(tài)c(H2)是一樣的，C錯(cuò)誤；其他條件不變，T1 ℃、0.2 MPa相對(duì)0.1 MPa，增大了壓強(qiáng)，體積減小，c(H2)增大，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)c(H2)比M點(diǎn)大，D正確。
B
A.反應(yīng)在0～50 s的平衡反應(yīng)速率v(C)＝1.6×10－3 mol·L－1·s－1B.該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝0.025C.保持其他條件不變，升高溫度，平衡時(shí)c(B)＝0.09 mol·L－1，則該反應(yīng)的ΔH＜0
D.反應(yīng)達(dá)平衡后，再向容器中充入1 mol A，該溫度下再達(dá)到平衡時(shí)，A的轉(zhuǎn)化率不變
10.以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4為催化劑，可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如圖所示。下列說法中錯(cuò)誤的是(　　)
C
A.250 ℃時(shí)，催化劑的活性最大B.250～300 ℃時(shí)，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是催化劑的催化效率降低C.300～400 ℃時(shí)，乙酸的生成速率升高的原因是催化劑效率增大
D.300～400 ℃時(shí)，乙酸的生成速率升高的原因是溫度升高
解析　由圖可知，250 ℃時(shí)，催化劑的活性最大，A項(xiàng)正確；250～300 ℃時(shí)，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是溫度超過250 ℃時(shí)，催化劑的催化效率降低，B項(xiàng)正確；300～400 ℃時(shí)， 乙酸的生成速率升高的原因是溫度升高，故C項(xiàng)錯(cuò)誤、D項(xiàng)正確。
11.“低碳經(jīng)濟(jì)”備受關(guān)注，二氧化碳的回收利用是環(huán)保和能源領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)課題。
(1)當(dāng)Z＝3時(shí)，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為　　　　%。(2)當(dāng)Z＝4時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后，CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)可能是圖1中的　　　　點(diǎn)(選填“D”“E”或“F”)。(3)由圖2可知該反應(yīng)的ΔH　　　　0(填“＞”“＜”或“＝”)，壓強(qiáng)p1、p2、p3由大到小的順序?yàn)椤　　　　　　?4)若要進(jìn)一步提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率，除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)外，還可以采取的措施有_________________________________________(任寫一種)。
答案　(1)75　(2)F　(3)＜　p1＞p2＞p3(4)將二甲醚從體系中分離或增大n(CO2)∶n(H2)的值
(3)由圖2可知壓強(qiáng)相同時(shí)升高溫度，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則該反應(yīng)的ΔHp2>p3。(4)正反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)。要進(jìn)一步提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率，除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)外，還可以將二甲醚從體系中分離或增大n(CO2)∶n(H2)的值。
(1)某科研小組用Pd/C作催化劑，在450 ℃時(shí)，研究了n(H2)∶n(CO)分別為2∶1、3∶1時(shí)CO轉(zhuǎn)化率的變化情況(如圖1)，則圖中表示n(H2)∶n(CO)＝3∶1的變化曲線為　　　　(填“曲線a”或“曲線b”)。
曲線a
T3>T2>T1
壓強(qiáng)越大，CO的體積分?jǐn)?shù)越小，而T1、T2、T3對(duì)應(yīng)的CO的體積分?jǐn)?shù)逐漸增大，ΔHT2>T1
下列說法正確的是(　　)
D
解析　據(jù)圖可知，使用不同催化劑時(shí)，在約360 ℃以后、相同時(shí)間內(nèi)CO2的轉(zhuǎn)化率相同，說明此時(shí)反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)，繼續(xù)升高溫度CO2的轉(zhuǎn)化率減小，說明平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH＜0，A錯(cuò)誤；W點(diǎn)處反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡，延長(zhǎng)W點(diǎn)的反應(yīng)時(shí)間平衡不會(huì)移動(dòng)，CO2的轉(zhuǎn)化率不變，B錯(cuò)誤；據(jù)圖可知，溫度較低、反應(yīng)未達(dá)到平衡時(shí)，相同條件下、Ni/0.1Mg催化下CO2轉(zhuǎn)化率低于Ni/0.05Mg，C錯(cuò)誤；據(jù)圖可知，在溫度較低、反應(yīng)未達(dá)到平衡時(shí)，選用合適的催化劑可以加快反應(yīng)速率，提高CO2的轉(zhuǎn)化率，D正確。
14.(2021·重慶適應(yīng)性考試)MTP是一類重要的藥物中間體，可以由TOME經(jīng)環(huán)化后合成。其反應(yīng)式為：
為了提高TOME的轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)進(jìn)行時(shí)需及時(shí)從溶液體系中移出部分甲醇。TOME的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)時(shí)間的變化如圖所示。設(shè)TOME的初始濃度為a mol/L，反應(yīng)過程中的液體體積變化忽略不計(jì)。
下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
C
解析　A項(xiàng)，因起始濃度相同，X、Y兩點(diǎn)轉(zhuǎn)化率相同，所以MTP的濃度也相等，正確；B項(xiàng)，Z點(diǎn)轉(zhuǎn)化率高，此時(shí)TOME濃度只有0.02a mol/L，所以瞬時(shí)速率v(X)>v(Z)，正確；C項(xiàng)，若Z點(diǎn)為平衡點(diǎn)，此時(shí)c(TOME)＝0.02a mol/L，c(MTP)＝ 0.98a mol/L，但因移出甲醇，甲醇濃度不為0.98a mol/L，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，0～150 min時(shí)間內(nèi)，Δc(MTP)＝0.67a mol/L，正確。
15.(2021·陜西渭南一模)2020年世界環(huán)境日的宣傳主題為“關(guān)愛自然，刻不容緩”。防治大氣污染、水體污染等是世界各國保護(hù)環(huán)境的最重要課題。
壓強(qiáng)p1　　　　(填“>” “

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