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第05 讲 化学反应速率与化学平衡图像
目录
01 课标达标练
题型01 考查速率-时间图像
题型02 考查速率—压强(或温度)图像
题型03 考查浓度或物质的的量-时间图像
题型04 考查转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像的分析判断
题型05 考查恒温线或恒压线图像的分析判断
题型06 考查组分含量、浓度或物质的量与温度的关系图像的分析判断
02 核心突破练
03 真题溯源练
01 考查速率-时间图像
1.(25-26 高二上·湖南常德·开学考)下列关于图像的解释或得出的结论不正确的是
A.由甲图可知,反应在
时可能改变压强
B.由乙图可知A 点,
C.由丙图可知,正反应活化能小于逆反应活化能
D.由丁图可知A 点
【答案】D
【详解】A.甲图中
时
,且反应速率增大。若反应前后气体分子数不变,改变压强(增大或减小
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压强),正、逆反应速率会同等程度改变,平衡不移动,所以反应在
时可能改变压强,A 正确;
B.乙图中,曲线上B 点表示在此温度下反应达到平衡时所能达到的最大转化率,A 点位于曲线以上,表示
超过该温度下的最大转化率,此时平衡会向逆反应方向移动,
,B 正确;
C.丙图中,反应物总能量高于生成物总能量,反应为放热反应。正反应活化能是反应物到过渡态的能量
差,逆反应活化能是生成物到过渡态的能量差,所以正反应活化能小于逆反应活化能,C 正确;
D.丁图中A 点是两曲线的交点,说明此时c(反应物)=c(生成物),不一定达到平衡状态,D 错误;
故答案选D。
2.(25-26 高三上·湖南株洲·开学考试)向绝热恒容密闭容器中通入一定量X(g)与Y(g),若容器中只发生反
应:
,其正反应速率
随时间t 变化的曲线如图,下列说法正确的是
A.该反应为吸热反应
B.平衡后再充入少量气体X,平衡将逆向移动
C.
随t 变化的曲线在m~p 时间段内与
的恰好相反
D.该容器达平衡后的K 值比在恒温恒容条件下的K 值小
【答案】D
【详解】A.根据分析知,反应为放热反应,A 错误;
B.平衡后充入X,反应物浓度增大,根据勒夏特列原理,平衡正向移动,B 错误;
C.
随t 变化的曲线在m~p 时间段内应该一直增大,C 错误;
D.该反应为放热反应,随反应进行,温度升高,平衡时的K 值减小,因此该容器达平衡后的K 值比在恒
温恒容条件下的K 值小,D 正确;
故选D。
3.(2025·全国·调研)在恒温恒容条件下,2A(g)+B(g)⇌2C(g)的反应速率随反应时间的变化示意图如下,
下列叙述与示意图不相符的是
A.反应达到平衡时,正反应速率和逆反应速率相等
B.平衡状态Ⅰ后,可能是增大A 的浓度,平衡发生移动,达到平衡状态Ⅱ
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C.平衡状态Ⅰ后,可能是减小C 的浓度,平衡发生移动,达到平衡状态Ⅱ
D.B 在平衡状态Ⅰ和平衡状态Ⅱ时浓度不相等
【答案】C
【详解】A.正逆反应速率相等,可逆反应达到平衡状态,为动态平衡状态,A 正确;
B.由题给图像可以看出,平衡状态I 改变的瞬间,逆反应速率未改变,正反应速率突然增大,可知改变条
件为增大反应物的浓度,生成物浓度不改变,B 正确;
C.由题给图像可以看出,平衡状态I 改变的瞬间,逆反应速率未改变,正反应速率突然增大,可知改变条
件为增大反应物的浓度,生成物浓度不改变,C 错误;
D.由于平衡发生移动,可知在两平衡状态下同一种反应物的浓度不相等,D 正确;
故答案为C。
4.(2025·湖南常德·模拟预测)工业上生产苯乙烯主要采用乙苯脱氢工艺:
。某条件下无催化剂存在时,在恒容容器中充入
,该反应的正、逆反应速率v 随时间t 的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.加入催化剂,
时可能达到平衡状态
B.曲线①表示的是逆反应的v-t 关系
C.
时间内,容器内气体的平均摩尔质量增大
D.
时,向容器中再充入
,反应再次达到平衡时
的转化率增
大
【答案】A
【详解】A.加入催化剂能同等程度加快正逆反应速率,缩短达到平衡的时间,无催化剂时平衡在
达
到,加入催化剂后达到平衡时间提前,
可能达到平衡,A 正确;
B.反应为乙苯制备苯乙烯的过程,开始反应物浓度最大,生成物浓度为0,反应开始时正反应速率最大,
逆反应速率为0,随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,因此曲线①为正反应速
率,曲线②为逆反应速率,B 错误;
C.
时间内反应正向进行,气体总质量不变,气体总物质的量增大,气体平均摩尔质量减小,
C 错误;
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D.
时再充入乙苯,恒容下相当于增大压强,平衡逆向移动,乙苯转化率减小,D 错误;
故答案选A。
5.(2025·湖南岳阳·模拟预测)
和
合成甲酸(
)的反应为
。一定温度下,向
恒容密闭容器中充入
和
进行上述反应,测得
随反应时间(t)的变化如图所示,
时,
的产率为
,
时仅改变一个条件。下列说法正确
的是
A.
内,
B.平衡常数:
C.
时,改变的条件可能是使用了催化剂
D.混合气体的平均相对分子质量:
可能小于
【答案】D
【分析】
的正反应吸热,升高温度平衡正向移动;增大反应物浓度,平衡
正向移动;增大压强,平衡正向移动。根据图像,
时刻反应速率加快,正反应速率大于逆反应速率,平
衡正向移动。列出三段式:
,据此解答;
【详解】A.
内,
,A 错误;
B.由分析可知,
时刻,可能改变的条件是升高温度、增大反应物、增大压强,若是升高温度,平衡常
数增大,此时KⅠ<KⅡ,若是改变浓度或压强,平衡不移动,此时KⅠ=KⅡ,所以KⅠ≤KⅡ,B 错误;
C.催化剂不影响平衡的移动,
时刻,改变的条件不可能是催化剂,C 错误;
D.
时刻,改变的条件使得平衡正向移动,混合气体总物质的量减小,根据
,则混合气体的平均
相对分子质量增大,即:
,D 正确;
故选D。
4
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6.(2024·湖南怀化·益阳)向一个绝热恒容密闭容器(与外界不进行热交换)中充入1mol
和1mol
,发生反应:
,测得正反应速率随时间(t)变化的曲线如图所示,下列说
法错误的是
A.该反应是放热反应
B.反应物的浓度:a 点大于b 点
C.c 点时反应达到了平衡状态
D.c 点后,浓度是影响反应速率的主要因素
【答案】C
【详解】A.由分析可知,该反应是放热反应,A 项正确;
B.a 和b 点反应都是向正反应方向进行,则反应物的浓度:a 点大于b 点,B 项正确;
C.化学平衡状态的实质是正反应速率等于逆反应速率,c 点浓度依然在减小,对应的正反应速率因为浓度
的影响还在改变,未达平衡,C 项错误;
D.c 点后反应还是在放热,体系温度升高,反应速率下降,主要原因是反应物浓度降低影响大于温度升高
的影响,D 项正确;
答案选C。
7.(2025·湖南长沙·模拟预测)羰基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂,在一定体积的容器中充入1molCO、
1molH2S,发生反应CO(g) + H2S(g)
COS(g) + H2(g) ΔH<0,正、逆反应速率v 随时间t 的变化关系如图所示。
下列说法正确的是
A.曲线①表示的是逆反应速率
B.t1~t2,COS 的浓度逐渐减小
C.t3时刻,达到该条件下的反应进行的限度
D.生成COS 越多,ΔH 越小
【答案】C
【详解】A.随着反应的进行,反应物的浓度逐渐减少,因此正反应的速率逐渐减小,生成物的浓度逐渐
增大,因此逆反应的速率逐渐增大,曲线①表示的是正反应速率,故A 错误;
B.t1~t2,反应朝着正反应方向进行,生成物浓度逐渐增大,因此COS 的浓度逐渐增大,故B 错误;
C.t3时刻,正逆反应速率相等,反应达到平衡,达到该条件下的反应进行的限度,故C 正确;
D.ΔH 是反应的固有属性,与 COS 的生成量无关,始终为固定值,反应的热量变化才是随着生成物的多
少进行改变,故D 错误;
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故答案选C。
02 考查速率—压强(或温度)图像
8.(2025·湖南娄底·模拟预测)活性炭可用于还原NO2防止空气污染,其反应原理为
在密闭容器中,1mol NO2和足量炭发生该反应,反应相同时间,测
得NO2的生成速率与N2的生成速率随温度变化的关系如图1 所示。维持温度不变,反应相同时间,测得
NO2的转化率随体积的变化如图2 所示。
下列说法正确的是
A.图1 中的A、B、C 三个点中,只有C 点达到平衡状态
B.图2 中D 点所示条件下,
C.向F 点所示体系起始时充入更多
,反应相同时间,其转化率一定变大
D.容器内的压强:
【答案】A
【详解】A.图1 中,达到平衡时需满足逆反应生成NO2的速率等于正反应消耗NO2的速率。根据反应方程
式,正反应中v(NO2)消耗=2v(N2)生成,逆反应中v(NO2)生成=v 逆(NO2)。平衡时v(NO2)消耗=v(NO2)生成,即v(NO2)生成
=2v(N2)生成。C 点NO2生成速率为0.06,N2生成速率为0.03,满足0.06=2×0.03,达到平衡;A、B 点NO2生成
速率均小于2 倍N2生成速率,反应正向进行,未达平衡,A 正确;
B.图2 中D 点对应体积V1,转化率40%,维持温度不变,增大体积(减压)平衡正向移动,平衡转化率
增大,E 点(V2)转化率为80%(在整个减压过程中最大)为平衡转化率。反应物浓度越大,反应速率越快,
达平衡时间越短,所以D 点反应达平衡状态,v 正=v 逆,B 错误;
C.F 点充入更多NO2,相当于增大起始浓度,若反应未达平衡,转化率受速率和平衡移动共同影响:增大
浓度可能加快速率,相当于原平衡体系加压,平衡逆向移动(气体分子数增加),所以转化率不一定增大,
C 错误;
D.D 点转化率为40%,气体总物质的量n(D)=1+0.5×0.4=1.2mol;E 点转化率为80%,
n(E)=1+0.5×0.8=1.4mol,
,因V2>V1,故
,D 错误;
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故选A。
9.(2025·湖南张家界·模拟预测)在一定压强下,向10L 密闭容器中充入1
和1
发生反应
。
与
的消耗速率(v)与温度(T)的关系如图所示,下列说法错误的
是
A.此反应是一个放热反应
B.P 点是平衡状态的点
C.一定温度下,达到平衡后缩小容器体积,重新达到平衡后,
的平衡转化率不变
D.保持其他条件不变,若投料改为通入6
,平衡时
的体积分数增大
【答案】D
【详解】A.根据反应S2Cl2(g)+Cl2(g)=2SCl2(g)可知,2v(Cl2)消耗=v(SCl2)消耗时,反应达到平衡状态,由图象可知,
P 点时,反应达到平衡状态,继续加热,2v(Cl2)消耗<v(SCl2)消耗,即平衡逆向移动,该反应的ΔH<0,为放热反
应,A 正确;
B.根据反应S2Cl2(g)+Cl2(g)=2SCl2(g)可知,2v(Cl2)消耗=v(SCl2)消耗时,反应达到平衡状态,由图象可知,P 点时,
反应达到平衡状态,B 正确;
C.该反应是反应前后气体分子数不变的纯气体反应,改变压强平衡不移动,所以达到平衡后缩小容器容
积,重新达到平衡后,
的平衡转化率不变,C 正确;
D.保持其他条件不变,若投料改为通入6molSCl2(g),因为反应前后分子数不变,则达平衡后与原平衡等
效,S2Cl2的体积分数不变,D 错误;
故答案选D。
10.(2024·湖南永州·模拟预测)一定压强下,向
密闭容器中充入
和
,发生反
应:
,
的消耗速率(v)、
的消耗速率(v)、温度(T)三者的关系如下
图所示,以下说法中不正确的是
7
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A.温度升高,平衡常数
减小
B.125℃,平衡时
的消耗速率为
C.A,B,C 三点对应状态下,达到平衡状态的是C
D.若投料改为通入
和
,
的平衡转化率不变
【答案】B
【详解】A.由分析可知,C 点反应达到平衡状态,C 点后升高温度,二氯化硫的消耗速率大于氯气消耗速
率的2 倍,说明平衡向逆反应方向移动,反应平衡常数减小,故A 正确;
B.由图可知,125℃时,A 点二氯化硫和氯气的消耗速率相等,都为0.015 mol/(L·min),由方程式可知,A
点二氯化二硫的消耗速率与氯气消耗速率相等、也等于0.015mol/(L•min),反应未达到平衡,反应向正反
应方向进行、A 点正反应速率大于逆反应速率, 则125℃平衡时二氯化二硫的消耗速率小于0.015
mol/(L·min),故B 错误;
C.由分析可知,C 点反应达到平衡状态,C 点前的A、B 点反应未达到平衡状态,故C 正确;
D.投料改为通入2mol 二氯化二硫和2mol 氯气相当于增大压强,该反应为气体体积不变的反应,增大压
强,平衡不移动,二氯化二硫的平衡转化率不变,故D 正确;
故选B。
11.(2022·湖南湘潭·调研)下列图示与对应叙述相符合的是
A.图I:反应CO+NO2=CO2+NO 达平衡后,升高温度时反应速率随时间的变化
B.图Ⅱ:反应2SO2+O2=2SO3达平衡后,缩小容器体积时各成分的物质的量随时间的变化
C.图Ⅲ:反应N2+3H2=2NH3在恒温情况下,反应速率与压强的关系
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D.图Ⅳ:反应CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)△H>0,水蒸气含量随时间的变化
【答案】B
【详解】A.升高温度,平衡发生移动,正、逆速率变化不相等,图象中正、逆速率增大相同的倍数,图
象与实际不相符,故A 错误;
B.缩小容器体积,压强增大,平衡向正反应方向移动,三氧化硫的物质的量增大、二氧化硫与氧气的物
质的量减小,图象与实际相符合,故B 正确;
C.增大压强,正、逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动,正反应速率增大更多,图象中逆反应速
率增大更多,图象与实际不相符,故C 错误;
D.由图可知,温度T2先到达平衡,故温度T2>T1,升高温度平衡向正反应方向移动,水蒸气的含量增大,
图象中温度越高,水蒸气的含量越低,图象与实际不相符,故D 错误;
故选B。
03 考查浓度或物质的的量-时间图像
12.(2024·湖南邵阳·模拟预测)在某催化剂作用下双氧水分解:
。向某容器
中投入足量双氧水,测得双氧水浓度与反应时间关系如图所示。已知:双氧水浓度减小一半所用时间叫半
衰期。下列叙述错误的是
A.温度升高,双氧水分解速率加快
B.反应速率:
C.ab 段平均速率:
D.此条件下,双氧水半衰期与初始浓度成正比
【答案】D
【详解】A.温度升高,化学反应速率加快,双氧水分解速率加快,故A 正确;
B.a 点
大,反应速率快,故B 正确;
C.ab 段平均速率
,故C 正确;
D.由题图可知,双氧水浓度减小一半所用时间均为20s,即双氧水半衰期为20s,与起始浓度无关,故D
错误;
故选D。
13.(2024·湖南衡阳·模拟预测)室温下,某溶液初始时仅溶有M 和N 且浓度相等,同时发生以下两个反
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应:
①M+N = X+Y;②M+N = X+Z。
反应①的速率可表示为v1=k1c2(M),反应②的速率可表示为v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分
M、Z 的浓度随时间变化情况如图。下列说法错误的是
A.0~30 min 时间段内,Y 的平均反应速率为2.5×10-3 mol·L-1·min-1
B.反应开始后,体系中Y 和Z 的浓度之比保持不变
C.如果反应能进行到底,反应结束时37.5%的M 转化为Z
D.反应①的活化能比反应②的活化能大
【答案】C
【详解】A.由图中数据可知,
时,M、Z 的浓度分别为0.300
和0.125
,则M 的变
化量为0.5
-0.300
=0.200
,其中转化为Y 的变化量为0.200
-0.125
=0.075
。因此,
时间段内,Y 的平均反应速率为
,
选项A 正确;
B.由题中信息可知,反应①和反应②的速率之比为
,Y 和Z 分别为反应①和反应②的产物,且两者与
M 的化学计量数相同(化学计量数均为1),因此反应开始后,体系中Y 和Z 的浓度之比等于
,由于
k1、k2为速率常数,故该比值保持不变,选项B 正确;
C.由上述分析可知,体系中Y 和Z 的浓度之比为3:5,所以反应能进行到底时,c(Y)+c(Z)=△c(M)=0.5
mol/L,则c(Z)=
,反应结束时M 转化为Z 的转化率为
,选项C 错误;
D.由图可知,30 min 时△c(M)=0.5 mol/L-0.300 mol/L=0.2 mol/L,c(Z)=0.125 mol/L,则c(Y)=△c(M)- c(Z)=0.2
mol/L-0.125 mol/L=0.075 mol/L,则v(Y):v(Z)=0.075 mol/L:0.125 mol/L =3:5,即v(Y)<v(Z),v1<v2。反应
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的活化能越高,反应速率越慢,所以反应①的活化能大于反应②的活化能,选项D 正确;
答案选C。
14.(2024·湖南衡阳·三模)TiO2+水解反应为TiO2++(x+1)H2O
TiO2•xH2O↓+2H+。常温下,一定量TiOSO4
溶于水溶液中c(H+)与时间关系如图所示。下列叙述错误的是
A.t2min 时,正反应速率大于逆反应速率
B.其他条件不变,t3min 时水解反应仍在进行
C.其他条件不变,通入NH3,TiO2+平衡水解率增大
D.t2~t3min 内,TiO2+水解平均速率v(TiO2+)=
mol•L-1•min-1
【答案】D
【详解】A.t2min 时,
还在增加,反应正向进行,正反应速率大于逆反应速率,A 正确;
B.t3min 时,反应达到平衡状态,正、逆反应仍在进行,只是速率相等,B 正确;
C.其他条件不变,通入NH3和氢离子,促进平衡正向减小,TiO2+平衡水解率增大,C 正确;
D.由反应式可知
,t2~t3min 内,TiO2+水解平均速率v(TiO2+)=
mol•L-1•min-1,D 错
误;
故选D。
15.(2024·湖南·模拟预测)工业中采用双环戊二烯解聚法合成环戊二烯,反应为
(g)
2
(g)
ΔH。将3 mol 双环戊二烯通入恒温、容积为1 L 的恒容密闭容器中,分别在T1和T2温度下进行反应,起始
压强分别为p1和p2,n(双环戊二烯)、n(环戊二烯)随时间t 的变化关系如图所示。下列说法错误的是
A.T1>T2
B.ΔH>0
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C.T2温度下,当容器总压强p=1.5p2时v 正>v 逆
D.与恒温相比,绝热条件下的平衡常数小
【答案】C
【详解】A.容器的体积为1L,随着反应的正向进行,n(双环戊二烯)逐浙减小,n(环戊二烯)逐浙增大,根
据图像可知,0~1.5min,
温度下,
(双环戊二烯)
(环戊二烯)
,
温度下,1.5min 时,n(双环戊二烯)
,则0~1.5min,
(双环戊二烯)
,则
(双环戊二稀)
(双环戊二烯),因此
,A 正确;
B.由图像可知,
温度下点
处反应不一定处于平衡状态,因此达到平衡时,双环戊二烯转化的物
质的量
,
温度下点
处反应已经达到平衡,此时双环戊二稀转化的物质的量为1.5mol,
说明升高温度平衡正向移动,即
,B 正确;
C.恒温、恒容条件下,压强之比等于气体物质的量之比,
温度下,当容器总压强
时,容器中
气体总物质的量为4.5mol,设此时双环戊二烯转化了xmol,则
,
,由图像可知,此
时反应处于平衡状态,
,C 错误;
D.该反应为吸热反应,温度越高,平衡常数越大,绝热条件下,随着反应的进行容器内温度逐渐降低,
故绝热条件下的平衡常数小于恒温条件,D 正确;
故选C。
16.(2025·湖南永州·模拟预测)分别向恒温恒压密闭容器Ⅰ(T1、p1)、容器Ⅱ(T2、p2)中充入1molC3H8(g)发
生反应C3H8(g)
C3H6(g)+H2(g)
>0,反应过程中c(C3H8)随时间t 的变化曲线如图所示。已知:
v=kc(C3H8),T1、T2时反应速率常数分别为k1、k2,v(x)=v(y),t1时容器Ⅱ达到化学平衡状态。下列说法正确
的是
A.反应速率常数k1:k2=18:13
B.x 点的活化分子数目多于z 点
C.减小容器Ⅰ的压强,可使平衡时各组分的物质的量分数与容器Ⅱ中的相同
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D.若容器Ⅱ初始充入1mol 丙烷和5molAr,则平衡后,丙烷的转化率为75%
【答案】B
【详解】A.由分析可知,
,k1:k2=13:11,A 错误;
B.相同温度下,y 点
比z 点
大,
,由
,则
,结合x 点与
z 点
相同,说明单位体积x 点的活化分子数目多于z 点,容器Ⅰ体积大于容器Ⅱ,则x 点的活化分
子数目多于z 点,B 正确;
C.从上述分析可知,
,再减小容器Ⅰ的压强,
反应平衡正移,压强影
响容器Ⅰ平衡比容器Ⅱ正移程度大,
>0,
,温度影响容器Ⅰ平衡比容器Ⅱ正移程度大,故在容
器Ⅰ、容器Ⅱ分别处于
温度下,减小容器Ⅰ的压强,不可使平衡时各组分的物质的量分数与容器Ⅱ
中的相同,C 错误;
D.容器Ⅱ(T2、p2)初始1molC3H8(g),
,则容器容积为1L,t1时达到化学平衡状态,
,根据三段式分析计算,
,
,解得
;平衡
时气体
,
;温度不变,
不变,若丙烷的转
化率为75%时,计算
,
,此时
,
,此时不是平衡状态,即平衡后,丙烷的转化率不
等于75%,D 错误。
17.(2025·湖南娄底·一模)已知现代工业采用绿色、环保型工艺制备氯乙烯的原理是:
。在刚性密闭容器中充入
、
、
,平衡时三种组分(
和
)的物质的量与温度的关系如
图所示。下列叙述错误的是
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A.曲线甲代表
与T 的关系B.上述正反应在较低温度下能自发进行
C.a、b 点的总物质的量之比为
D.a 点对应的乙组分平衡转化率为
【答案】C
【详解】A.由于乙烯、氯乙烯的化学计量数相等且大于氯气,所以甲代表氯乙烯,乙代表乙烯,丙代表
氯气,A 正确;
B.上述正反应是放热反应(焓减)、熵减反应,在较低温度下能自发进行,B 正确;
C.列三段式
,a 点
乙烯和氯乙烯的物质的量相等,则
,
,总物质的量为
;b 点氯乙烯、氯气的物
质的量相等,则
,
,总物质的量为
,
,C 错误;
D.a 点对应的乙稀转化率
,D 正确;
故答案选C。
18.(2024·湖南·模拟预测)研究
之间的转化对控制大气污染具有重要意义,已知:
。如图所示,在恒容密闭容器中,反应温度为
时,
和
随t
变化曲线分别为Ⅰ、Ⅱ,改变温度到
,
随t 变化为曲线Ⅲ。下列判断正确的是
14
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A.反应速率
B.温度
C.升高温度,正向反应速率增加,逆向反应速率减小
D.温度
和
下,反应分别达到平衡时,
前者小
【答案】B
【详解】A.升高温度,反应速率增大,达到平衡所需时间变短,根据图像,温度T2>T1,故反应速率
,A 错误;
B.升高温度,反应速率增大,达到平衡所需时间变短,根据图像,温度T2>T1,B 正确;
C.升高温度,正、逆反应速率均增大,C 错误;
D.该反应为吸热反应,温度升高,平衡正向移动,所以温度
和
下,反应分别达到平衡时,
前者大,D 错误;
本题选B。
19.(2024·湖南邵阳·三模)汽车尾气净化反应为:
、
。向
密闭容器中充入
、
,测得
和
的物质的量浓度与时间关系如图所示。下列说法正确
的是
A.当体系中
和
浓度比不变时达到平衡状态
15
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B.
段反应速率
C.上述正反应在任何温度下都能自发进行
D.该温度下,上述反应的逆反应平衡常数
【答案】D
【详解】A.向
密闭容器中充入
、
,发生反应:
,反应过程中
和
浓度比是定值,当体系中
和
浓度比不变
时,不能说明反应达到平衡状态,A 错误;
B.由曲线与纵坐标交点可知,曲线abcde 表示CO,曲线xyzw 表示NO,根据化学方程式可知,
,1—2s
,可计算出y=0.25×10-3mol,则
段
反应速率
,B 错误;
C.根据反应可知ΔH<0,ΔS<0,当较低温度时满足
,反应能自发进行,C 错误;
D.曲线abcde 表示CO,曲线xyzw 表示NO,则该温度下,达到平衡时,c(CO)=2.7×10-3mol/L,
c(NO)=0.1×10-3mol/L,c(N2)=
,c(CO2)=2c(N2)=0.9×10-
3mol/L,上述反应的逆反应平衡常数
,D 正确;
故选D;
04 考查转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像的分析判断
20.(2025·湖南益阳·一模)羰基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂,能防止某些害虫和真菌的危害。在容积不变
的密闭容器中,使CO 与
发生如下反应并达到平衡:
△H,在不
同温度下达到化学平衡时,
的转化率如图所示。下列说法正确的是
A.平衡常数:
B.正反应速率:
16
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C.若将容器体积缩小至原来的一半,
的转化率增大
D.反应温度为200℃时,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态
【答案】B
【详解】A.由图可知,升高温度,
的平衡转化率减小,说明平衡逆向移动,该反应为放热反应,平
衡常数随着温度的升高而减小,则平衡常数:
,A 错误;
B.由图可知,b 点
的转化率小于平衡转化率,说明此时反应还没有平衡,则正反应速率:
,B
正确;
C.该反应是气体体积不变的反应,若将容器体积缩小至原来的一半,压强增大,平衡不发生移动,
的转化率不变,C 错误;
D.该反应是气体体积不变的反应,反应过程中容器内的压强是定值,当容器内压强不变时,不能说明反
应达到平衡状态,D 错误;
故选B。
21.(2025·湖南郴州·三模)催化剂的优劣决定了乙苯脱氢制取苯乙烯的经济性。在一定条件下的恒压密
闭容器中,
在某催化剂作用下发生反应
,测得乙苯的平衡转化率及生成
苯乙烯的选择性随温度变化如图所示。下列说法正确的是
A.曲线II 表示的是生成苯乙烯的选择性
B.c 点正反应速率小于逆反应速率
C.a 点时,向容器中再充入一定量
,乙苯的平衡转化率增大
D.实际生产中控制反应温度应高于
【答案】B
【详解】A.该反应为吸热反应,升高温度平衡正向移动,乙苯平衡转化率应随温度升高而增大,故曲线II
随温度升高而上升,为平衡转化率; A 错误;
B.曲线上的点均为平衡状态,c 点在平衡曲线上方,高于该温度下乙苯的平衡转化率,说明逆向在进行,
17
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c 点正反应速率小于逆反应速率,故B 正确;
C.a 点为平衡状态,恒压下充入乙苯,相当于等温等压下的等效平衡,乙苯的平衡转化率不变,C 错误;
D.高于630℃时,转化率虽继续增大,但选择性持续下降,过高温度可能导致产率(转化率×选择性)降低且
能耗增加,实际生产温度不宜高于630℃,D 错误;
答案选B。
22.(2025·湖南长沙·二模)在1L 恒容密闭容器中充入
,发生反应:
,反应相同时间,不同温度下
的转化率
如图所示。下列叙
述正确的是
A.上述反应的产物总能量高于反应物总能量
B.a、b、c 点对应的反应速率:
(逆)
(正)
(逆)
C.在点体系中加入
的平衡转化率增大
D.300℃时,该反应的平衡常数
【答案】D
【详解】A.根据图像,纵坐标从下至上依次减小,600℃之后,
的转化率减小,说明升高温度平衡
逆移,故正反应是放热反应,反应物总能量高于产物总能量,A 项错误;
B.a、b 点未平衡,温度升高逆反应速率增大,即vb(逆)>va(逆);c 点达到平衡,正、逆反应速率相等,且
温度高于b 点,故vc(正)=vc(逆)>vb(逆) ,即vc(正)>vb(逆)>va(逆) ,B 项错误;
C.恒温恒容下,再充入
,相当于原平衡加压,平衡逆向移动,
的平衡转化率减小,C 项错误;
D.c 点反应达平衡,平衡时
=80%,可得c(
)=0. 2 mol·L-1,c(N2)=0.8 mol・L-1,c(H2)=1.6
mol・L-1 ,平衡常数K=
=
,由于该反应正反应是放热反应,升高温度平衡常数减小,故
300℃时平衡常数
,D 项正确;
18
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故选D。
23.(2025·湖南·模拟预测)一碘甲烷(CH3I)热裂解可制取乙烯等低碳烯烃化工原料,CH3I 热裂解时发生如
下反应。
反应:
反应
:
反应
:
在500kPa 条件下,起始投料1molCH3I(g),发生反应、
、
,反应温度对平衡体系中乙烯、丙烯和丁烯
物质的量分数的影响如图所示。
下列说法正确的是
A.温度较低时,可以使用合适的催化剂来提高反应
中乙烯的平衡转化率
B.在上述条件下,随温度升高,反应
、
的平衡逆向移动
C.体系温度为715K,平衡时反应
、
消耗乙烯的物质的量之比为3:4
D.在500kPa、1000K 条件下,若向平衡体系中再通入1molCH3I(g),重新达到平衡后,分压
增
大
【答案】C
【详解】A.催化剂不能使平衡移动,A 错误;
B.如图所示当温度低于800K 时,随着温度的升高,C3H6的含量增大,反应Ⅱ的平衡正向移动(CH3I 不断
转化成乙烯,而乙烯又生成C3H6(主导因素)),温度高于800K 时,随着温度的升高,C3H6的含量减小,
反应Ⅱ的平衡逆向移动(温度为主导因素),低温下,C4H8的含量随着温度升高增大,反应Ⅲ的平衡正向
移动(CH3I 不断转化成乙烯,而乙烯又生成C4H8(主导因素)),随着温度继续升高,C4H8的含量减小,
平衡逆向移动(温度为主导因素),B 错误;
C.设715K 条件下达到平衡时,乙烯的物质的量为x mol,则n(C3H6)= n(C4H8)=2x mol,根据反应Ⅱ、Ⅲ的化
学方程式可知,反应Ⅱ、Ⅲ消耗乙烯的物质的量分别为3x 和4x,即物质的量之比为3:4,C 正确;
D.恒压条件下,与题干初始投料相同,达到平衡后,各组分的百分数相同,故分压
不变,D 错误;
故答案选C。
19
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24.(2025·湖南永州·模拟预测)SCl2可用作有机合成的氯化剂。在体积为
的密闭容器中充入0.2mol
SCl2,发生反应:2SCl2 (g)
S2Cl2 (g) +Cl2(g),图中所示曲线分别表示反应在
时和平衡时SCl2的转化
率
与温度
的关系。下列说法正确的是
A.2SCl2 (g)
S2Cl2 (g) +Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0
B.55OC,从0~10min,以S2Cl2表示反应的平均速率为0.0050mol·L-1·min-1
C.当容器中混合气体的平均相对分子质量恒定不变时,反应达到平衡状态
D.82℃,若起始时在该密闭容器中充入SCl2、S2Cl2和Cl2各0.1mol,则此时v(逆)>v(正)
【答案】A
【详解】A.由图可知,升高温度,
的平衡转化率增大,则正反应为吸热反应,
,且正反应可
自发进行,说明
,则
,A 项正确;
B.
,从
,以
表示反应的平均速率为
,B 项错误;
C.反应过程中气体的总质量不变,该反应为气体分子数不变的反应,则该反应中混合气体的总物质的量
不变,混合气体的摩尔质量始终不变,则平均相对分子质量恒定不变,故当容器中混合气体的平均相对分
子质量恒定不变时,不能说明反应达到平衡状态,C 项错误;
D.82℃下,反应达平衡时,
的转化率为90%,则达平衡时,c(
)=
=
,c(
)=c(
)=
=0.045mol/L,该反应的平衡常数K=
=20.25,若起始时在该密
闭容器中充入
和
各
,则Qc=
=1<K,则平衡正向移动,v(逆)<v(正),D 项
错误;
答案选A。
25.(2025·湖南·三模)向2L 的密闭容器中加入1mol
和1mol
,发生如下两个反应:
反应Ⅰ:
;
20
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反应Ⅱ:
。
不同温度下
的平衡转化率、CO 的选择性和
的选择性如图所示(选择性指生成CO 或
占
消耗总量的百分比)。下列相关说法正确的是
A.曲线a 表示
的平衡转化率
B.选择适宜的催化剂可以提高平衡体系中
的选择性
C.300℃时,反应Ⅱ的平衡常数K≈0.173
D.随着温度的升高,容器内
逐渐减小
【答案】C
【详解】A.反应I 为放热反应,升温平衡逆向移动,反应II 为吸热反应,升温平衡正向移动,则题图中曲
线a 表示CO 的选择性,c 表示
的选择性,则曲线b 表示
的转化率,A 项错误;
B.催化剂不影响平衡,B 项错误;
C.300℃时,
的转化率为30%,CO 的选择性为70%,
的选择性为30%,结合化学计量数可知,
此时
,
,
,
,
,反应
Ⅱ反应前后气体的化学计量数之和不变,故可以用物质的量代替浓度计算化学平衡常数,则反应Ⅱ的平衡
常数
,C 项正确;
D.随着温度的升高,以反应Ⅱ为主,容器内
逐渐增大,D 项错误;
故选C。
26.(2025·湖南邵阳·二模)燃油汽车尾气中含有
和
等有毒气体,某研究小组用新型催化剂对
、
在不同条件下的催化转化进行研究,反应原理为:
。在
21
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密闭容器中充入
和
,平衡时
的体积分数随温度、压强的变化关系如图。下列说法错
误的是
A.点
的平衡转化率约为57.1%
B.a 点和
点的反应速率可能相同
C.若在点扩大容器体积并加热,可能达到点状态
D.恒温恒容条件下,向b 点平衡体系中再充入1mol
和
,重新达到平衡后,与点状态相
比,NO 的体积分数将减小
【答案】C
【详解】A.c 点NO 体积分数为25%,设转化的NO 为amol:
则总的物质的量为(4-0.5a)mol,
mol,则CO 的平衡转化率为
≈57.1%,故A 正确;
B.该反应为气体体积减小的放热反应,压强相同时,温度越高,平衡时NO 的体积分数越大,则T1>T2,
d 点温度低但压强大,a 点温度高但压强小,则d 点的反应速率可能等于a 点,故B 正确:
C.由B 分析可知,e 点温度高于c,则e 点加热不会达到c 点,故C 错误;
D.恒温恒压条件下,向b 点平衡体系中再充入1mol NO 和1mol CO,等效于对原平衡加压,重新达到平衡
后,NO 的体积分数减小,故D 正确;
故选:C。
27.(2025·湖南湘潭·模拟预测)在恒容密闭容器中充入
和
,发生反应
,实验测得在不同温度下达到平衡时,各组分的物质的量(n)的变化
如图所示。下列说法错误的是
22
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A.该反应的反应物总能量小于生成物总能量
B.a 为
的物质的量随温度的变化曲线
C.加入高效催化剂,
的平衡转化率不变
D.向M 点的体系中再充入
和
,再次平衡后,
的百分含量增大
【答案】D
【详解】A.由图可知,升高温度,H2O(g)的物质的量增大,反应正向移动,说明正反应是吸热反应,反应
的反应物总能量小于生成物总能量,A 正确;
B.由图可知,随温度升高,氢气的物质的量减小,则H2O(g)的物质的量增加,BaS 的物质的量也增加,但
总体增大量为H2O(g)改变量的
,则a 为
的物质的量随温度的变化曲线,B 正确;
C.加入高效催化剂,反应速率增大,但平衡不发生移动,
的平衡转化率不变,C 正确;
D.该反应是气体体积不变的反应,向M 点的体系中再充入
和
,
是固体,H2的
浓度增大,等效于增大压强,平衡不发生移动,
的百分含量不变,D 错误;
故选D。
05 考查恒温线或恒压线图像的分析判断
28.(2025·海南·模拟预测)一定条件下,
与
反应生成
:
。
在密闭容器中加入
、
,发生上述反应,测得平衡体系中
的物质的量分数
在不同压强、温度下的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
23
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A.该反应的
B.压强:
C.平衡常数:
D.正反应速率:
【答案】C
【详解】A.根据分析可知
,,A 正确;
B.根据分析可知,压强:
,B 正确;
C.平衡常数是温度函数,e、b、f 压强相同温度不同,升高温度,甲醇的体积分数依次减小,平衡逆向移
动,平衡常数减小,故平衡常数:
,C 错误;
D.a、b、c 温度相同压强不同,压强增大,速率加快,故
,D 正确;
故选C。
29.(2025·湖南岳阳·一模)在体积分别为
和
的两个恒容密闭容器中,均充入
和
,光照条件下发生反应
,测得
的平衡转化率
随温度
的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.
24
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B.此反应仅在低温下可自发进行
C.
时,若
,则反应平衡常数
D.其他条件不变,增大投料比
投料,平衡后可提高
转化率
【答案】C
【详解】A.该反应正反应方向气体分子数增加,相同起始量,容器体积小,压强大,
的平衡转
化率小,故
,A 错误;
B.根据图示,温度升高,
的平衡转化率减小,说明该反应正反应方向放热,正反应方向气体分
子数增加,
,根据
反应自发进行,可知此反应在任何温度下均可自发进行,B 错误;
C.
时,若
,
的平衡转化率为60%,
反应1.2mol,余下0.8mol,
反应
0.6mol,余下0.4mol,生成
各1.2mol,
、
、
的浓度分
别为0.4mol/L、0.2mol/L、0.6 mol/L、0.6 mol/L,反应平衡常数
,C 正确;
D.其他条件不变,增大投料比
投料,平衡后可提高氧气的转化率,
的转化率降
低,D 错误;
故选C。
30.(24-25 高二上·湖南·开学考)已知制备光气
的反应为
,将
等物质的量的
和
充入密闭容器中,平衡体系中,平衡混合物的平均摩尔质量
在不同温度
下随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.温度:
B.平衡常数:
C.
的平衡转化率:
D.点时,若
,则CO 的平衡转化率为
【答案】C
25
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【详解】A.
,升高温度,平衡左移,
增大,
减小,
,A
错误;
B.
两点温度相同,平衡常数相同,
,升高温度,平衡左移,平衡常数减小,则Kb<Kc,B 错
误;
C.
越大,混合气体中
的含量越高,反应物的转化率越大,
的平衡转化率:
,C 正
确;
D.CO 与
等物质的量混合,设起始时
,设CO 转化了
,则
,解得
,即CO 的转化率为
,D 错误;
故选:C。
31.(2024·湖南长沙·调研)纳米二氧化钛催化剂可用于工业上合成甲醇:CO(g)+2H2(g)
CH
⇌
3OH(g) ΔH,
按投料比
。将H2与CO 充入V L 恒容密闭容器中,在一定条件下发生反应,测得CO 的平衡转化
率与温度、压强的关系如图所示。下列说法错误的是
A.ΔH<0,P1>P2>P3
B.达到平衡后,再按照
加入气体,平衡后CO 的体积分数减小
C.恒温恒容下,向M 点容器中再加入2mol CH3OH、3molCO,则平衡移动
D.T1℃、P3压强下,Q 点对应的v 正>v 逆
【答案】C
【详解】A.由图可知,随温度升高,CO 的平衡转化率下降,平衡逆向移动;温度升高,平衡向吸热反应
方向移动,逆反应为吸热反应,则正向为放热反应,ΔH<0。正反应为气体分子数减小的反应,增大压强,
平衡正向移动,CO 的平衡转化率增大,则压强:P1>P2>P3,正确,A 不符合题意;
B.平衡后按照
加入气体,反应物浓度增大,恒容密闭容器内压强也增大,平衡正向移动,则平
衡后CO 的转化率大于原平衡,故达到新平衡后CO 的体积分数减小,正确,B 不符合题意;
C.设初始加入2xmol
和xmolCO,M 点CO 转化率为40%,可列三段式:
26
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可得平衡常数
。加入2mol
、3mol CO 后,浓度商
,则平衡不发生移动,错误,C 符合题意;
D.T1℃、P3压强下M 点为平衡状态,Q 点转化率低于平衡转化率,则反应正向进行,
,正确,D
不符合题意;
答案选C。
32.(2024·湖南娄底·模拟预测)以
为原料合成CH3OH 涉及的主要反应如下:
I.
II.
III.
不同压强下,按照
投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH 的平衡产率随温度的变
化关系如下图所示。
下列说法错误的是
A.纵坐标表示CO2平衡转化率的是图乙
B.压强
由大到小的顺序为
C.图乙中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是T1时以反应Ⅲ为主,反应Ⅲ前后分子数相等,
压强改变对平衡没有影响
D.同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH 的平衡产率,应选择的反应条件为高温和低压
【答案】D
【详解】A.反应Ⅰ和Ⅱ为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,则
的平衡产率减少,所以图甲纵
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坐标表示
的平衡产率,图乙中,开始升高温度,由于反应Ⅰ和Ⅱ为放热反应,升高温度,平衡逆
向移动,
的平衡转化率降低,反应Ⅲ为吸热反应,升高温度反应Ⅲ向正反应方向移动,升高一定温度
后以反应Ⅲ为主,
的平衡转化率又升高,所以图乙纵坐标表示
的平衡转化率,A 正确;
B.反应Ⅰ和Ⅱ是气体体积减小的反应,压强增大,反应Ⅰ和Ⅱ平衡正向移动,反应Ⅲ气体体积不变化,
压强增大,平衡不移动,故压强增大
的平衡产率增大,根据图示,压强大小关系为:
,
B 正确;
C.温度升高,反应Ⅰ和Ⅱ平衡逆向移动,反应Ⅲ向正反应方向移动,所以
温度时,三条曲线交与一点
的原因为:
时以反应Ⅲ为主,反应Ⅲ前后分子数相等,压强改变对平衡没有影响,C 正确;
D.根据图示可知,温度越低,
的平衡转化率越大,
的平衡产率越大,压强越大,
的平衡
转化率越大,
的平衡产率越大,所以选择低温和高压,D 错误;
故选D。
06 考查组分含量、浓度或物质的量与温度的关系图像的分析判断
33.(2024·湖南娄底·模拟预测)在2L 恒容密闭容器中充入2mol X 和1mol Y 发生反应
,反应过程持续升高温度,测得混合体系中X 的体积分数与温度的关系如
图所示,下列推断正确的是
A.Q 点时,Y 的转化率最大
B.W 点X 的正反应速率等于M 点X 的正反应速率
C.升高温度,平衡常数增大
D.平衡时充入Z,达到新平衡时Z 的体积分数比原平衡时大
【答案】A
【详解】A.曲线上最低点Q 为平衡点,Q 点之后,升高温度平衡向逆反应移动,Y 的转化率减小,所以Q
点时,Y 的转化率最大,A 正确;
B.W 点对应的温度低于M 点对应的温度,温度越高,反应速率越高,所以W 点X 的正反应速率小于M 点
X 的正反应速率,B 错误;
C.正反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,C 错误;
D.恒容密闭容器中进行的反应,平衡时充入Z,不影响反应中各物质的分压,平衡不移动,所以Z 的体积
分数不变,故D 错误;
28
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故选A。
34.(2023·湖南长沙·模拟预测)恒温密闭容器中,发生反应:2CO2(g)+6H2(g)⇌C2H4(g)+4H2O(g) △H<0。
若按照n(CO2):n(H2)=1:3 的投料比充入容器,测得平衡时n(H2)和n(H2O)随温度的变化如图所示。下列说
法正确的是
A.L 线表示平衡时n(H2O)随温度的变化
B.由图可知、温度升高,正反应速率减小,逆反应速率增大
C.x=5.16mol
D.在等温相同体积下,通入1molCO2、3molH2与通入2molCO2、6molH2达到平衡时,C2H4的体积分数
一样
【答案】C
【详解】A.反应正向放热,升高温度,平衡逆向移动,n(H2)增大,n(H2O)减小,故L 线表示平衡时n(H2)随
温度的变化,M 线表示平衡时n(H2O)随温度的变化,故A 错误;
B.温度升高,正逆反应速率均加快,故B 错误;
C.393K 时,n(H2)=4.2mol,n(H2O)=5.8mol,升高温度,平衡逆向移动,a 点时n(H2)=n(H2O),设由393K 升
高为460K 时,水的反应量为k mol,由关系式可知6H2~4H2O,则4.2+1.5k=5.8-k,解得k=0.64mol,
x=5.16mol,故C 正确;
D.在等温相同体积下,通入2mol CO2、6mol H2达到平衡相当于对通入1mol CO2、3mol H2平衡时加压,反
应正向气体分子数减小,加压,平衡正向移动C2H4的体积分数增大,故D 错误;
故选C。
35.(2024·湖南邵阳·二模)一定条件下,1-苯基丙炔可与
发生催化加成,反应如下:
反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知:反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应),下列说法错误
29
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的是
A.稳定性:产物Ⅱ>产物Ⅰ
B.反应活化能:反应Ⅰ>反应Ⅱ
C.反应至70min 后,分离可获得较高产率的产物Ⅱ
D.增加HCl 浓度,平衡时产物Ⅱ和产物Ⅰ的比例不变
【答案】B
【详解】A.反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应,反应Ⅱ=反应Ⅰ+反应Ⅲ,因此反应Ⅱ的
比反应Ⅰ更小,产物Ⅱ的
能量比产物Ⅰ低,即稳定性:产物Ⅱ>产物Ⅰ,故A 正确;
B.反应所需的活化能越小,反应速率越快,相同时间内所占比例越大,根据图知,短时间内,反应Ⅰ的
占比远远大于反应Ⅱ,说明反应Ⅰ的速率远远大于反应Ⅱ,则所需活化能反应Ⅰ<反应Ⅱ,故B 错误;
C.由图可知,反应至70min 后,产物Ⅱ的产比远高于产物Ⅰ,此时分离可获得较高产率的产物Ⅱ,故C 正
确;
D.由于存在产物Ⅰ与产物Ⅱ之间的可逆反应,其K 值与氯化氢含量无关,因此比值不会随着HCl 的含量的
改变而改变,故D 正确;
故选B。
36.(2024·湖南湘西·调研)合成气(CO 与
混合气体)在生产中有重要应用。铁基氧载体可以实现
与
重整制备合成气,过程如图1.不同温度下,氧化室中气体的体积分数如图2.
下列说法不正确的是
A.氧化室中的主要反应为
B.由图1 可知,若
实现循环,理论上所得合成气中
C.500~650℃时,氧化室中
比CO 更易发生副反应
D.该方法既可制备有价值的合成气,又可减少温室气体的排放
【答案】C
30
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【详解】A.由图可知,氧化室中
和
反应生成CO、H2和FeO,根据得失电子守恒和原子守恒
配平化学方程式为:
,A 正确;
B.由图可知,还原室中FeO 和CO2反应生成
和CO,根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为:
,氧化室中发生反应:
,若
实现循环,说明生成的FeO 和消耗的FeO 相等,则合成气中
,B 正确;
C.氧化室中发生反应:
,由图可知,500~650℃时,H2的体积分数
大于CO 的2 倍,说明氧化室中CO 比
更易发生副反应;
D.该过程中可以实现
与
重整制备合成气,可减少温室气体的排放,D 正确;
故选C。
37.(2023·湖南·调研)逆水煤气变换体系中存在以下两个反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在恒压条件下,按投料比
进行反应,含碳物质的平衡体积分数随温度的变化如图所示。下列说
法错误的是
A.
,
B.反应
的
C.
点反应I 的平衡常数
D.
点
的压强是
的2 倍
【答案】D
31
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【详解】A.随着温度的升高,甲烷平衡含量减小、一氧化碳平衡含量增大,则说明随着温度升高,反应
Ⅱ逆向移动、反应Ⅰ正向移动,则反应Ⅱ为放热反应,
、反应Ⅰ为吸热反应,
,故A 正确;
B.反应Ⅱ-反应Ⅰ可得
,则
,故B 正确;
C.M 点没有甲烷产物,且二氧化碳、一氧化碳含量相等,投料
,则此时反应Ⅰ平衡时二氧化
碳、氢气、一氧化碳、水的物质的量相等,反应Ⅰ的平衡常数K=
=1,故C 正确;
D.N 点一氧化碳、甲烷物质的量相等,结合反应方程式
、
的系数可知,生成H2O(g)的总的物质的量为
的3 倍,
的压强是
的3 倍,故D 错误;
故选D。
38.(2024·湖南长沙·三模)工业上用
与
为原料制备
,涉及的反应如下:
反应I:
反应Ⅱ:
一定条件下,
分解产生
的体积分数
的平衡转化率随温度的变化如图所示。下列
说法不正确的是
A.
B.保持恒温恒压下充入氦气,
的平衡转化率增大
32
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C.工业上一般控制反应温度高于
,其原因是低于
时,
浓度较小,速率较慢
D.某温度下若
完全分解为
,在密闭容器中投入
和
反应,当
的
体积分数为
时,
的转化率为
【答案】D
【详解】A.由图可知,升高温度,
的体积分数增大,CH4的平衡转化率减小,说明反应I 的平衡向正反
应方向移动,该反应为吸热反应,
,说明反应Ⅱ逆向移动,反应Ⅱ是放热反应,ΔH2<0,故A 正确;
B.反应Ⅰ为气体体积增大的反应,反应Ⅱ为气体体积不变的反应,恒温恒压下充入氦气,导致容器的体
积增大,相当于减小压强,对于反应Ⅰ平衡向正反应方向移动,
浓度增大,则反应Ⅱ正向移动,
的平衡转化率增大,故B 正确;
C.由图可知,在600℃时甲烷平衡转化率高达99%,低于600℃时,S2浓度明显偏小,使得反应Ⅱ的反应
速率变慢,故C 正确;
D.在密闭容器中,n(S2):n(CH4)=2:1 开始反应,设CH4的起始物质的量为a,转化的物质的量为x,即:
CS2的体积分数为10%,即
,解得x=0.3a,则CH4的转化率为30%,故D 错误;
故答案选D。
1.(2025·湖南张家界·三模)在某密闭容器中充入等物质的量的
和
,发生反应
,该反应的速率方程
,其中k 为速率常数,已知速率常
数与反应活化能(
,单位为
)、温度(T,单位为K)的关系式为
(R、C 为常
数),
与催化剂、
的关系如图所示。下列说法正确的是
33
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A.降低温度会导致速率常数k 增大
B.催化剂A 的催化效果比催化剂B 的好
C.使用催化剂B 时,活化能Ea 的范围:
D.依据反应体系中
体积分数不变,可确定该反应达到化学平衡状态
【答案】C
【详解】A.根据关系式
,降低温度T 减小,
增大,Ea 为正值,则-Rlnk 增大,即lnk 减
小,k 减小,A 错误;
B.相同温度(
相同)时,催化剂B 对应的-Rlnk 更小,即lnk 更大,k 更大,反应速率更快,催化效果更
好,B 错误;
C.图像中-Rlnk 与
呈线性关系,斜率为Ea。催化剂B 直线取
=0.9×10-2 K-1时,-Rlnk≈1.5,斜率Ea在
200kJ/mol=
=150 kJ/mol,结合图像趋势,Ea 的范围
为150 kJ/mol < Ea < 200 kJ/mol,C 正确;
D.初始SO2和Cl2等物质的量,反应中按1:1 消耗,平衡时SO2体积分数=
,始终不变,不能判
断平衡,D 错误;
故选C。
2.(2025·湖南·二模)将HCl 和O2分别以不同的起始流速通入一定体积的反应器中,发生反应:
,在T1、T2、T3温度下反应,通过检测流出的气体成分绘制HCl 转化率
(α)曲线,如图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。下列说法错误的是
34
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A.T1>T2>T3
B.该反应在低温下可自发进行
C.加入高效催化剂或升温可提高M 点转化率
D.若通气1 h,则N 点氯气的物质的量为0.092 mol
【答案】D
【详解】A.P 点以后,流速较高,反应未达平衡状态。温度越高,反应速率越快,单位时间内氯化氢的转
化率越高。在P 点后,同一流速下,T1温度下的氯化氢的转化率最大;T3温度下的氯化氢的转化率最小,
说明温度:T1>T2>T3,A 正确;
B.根据题给信息,较低流速下转化率近似为平衡转化率,在较低流速时,T3转化率最大,T1转化率最小,
温度:T1>T2>T3,则此反应是放热反应,并且△S<0,根据△G=△H-T△S<0 是自发进行,所以此反应必须
在低温下才能自发进行,B 正确;
C.M 点未达到平衡状态,使用高效催化剂或升高温度,可以增大反应速率,使M 点HCl 的转化率增加,
故加入高效催化剂或升温可提高M 点转化率,C 正确;
D.N 点HCl 流速0.16 mol/h,1 h 通入HCl 的物质的量为n(HCl)=0.16 mol/h ×1 h=0.16 mol,α=70%,反应的
HCl 的物质的量为n(HCl)消耗=0.16 mol×70%=0.112 mol,根据反应转化关系可知反应生成Cl2的物质的量为
n(Cl2)=
n(HCl) 消耗=
×0.112 mol=0.056 mol<0.092 mol,D 错误;
故合理选项是D。
3.(2025·湖南·三模)酯类物质通过催化加氢可以生成醇。如乙酸甲酯催化加氢制备乙醇反应如下:
主反应:
副反应:
将
的混合气体以一定流速通入装有催化剂的反应管,测得
转化率、
选择性
、
选择性[
35
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]随温度的变化如图所示。
下列说法错误的是
A.
时
的转化率增大是因为温度升高,主、副反应的反应速率增大
B.
时有
,说明还有其他副反应发生
C.利用
制备乙醇最适宜的温度为
D.
时
的转化率减小可能是因为温度升高,催化剂活性减弱
【答案】A
【详解】A.从图中可以看出
温度升高,
的转化率增大快,但
的转化率增大明显放缓,故
催化剂的效果对两个反应的速率影响大,A
错误;
B.
时,根据两种物质的选择性计算方法,若
,说明有
消耗,但是没有产生
或
,还有其他副反应发生,B 正确;
C.根据
的选择性最大,
的选择性小,且
的转化率大的原则,从图可
知最适宜的温度为
,C 正确;
D.催化剂有适宜的温度,
时
的转化率减小可能是因为温度升高,催化剂活性减
弱,D 正确;
故答案选A。
4.(2024·湖南·调研)逆水气变换反应:
。一定压力下,按
投料,
、
温度时反应物摩尔分数随时间变化关系如图所示。已知该反应的速率方
程为
,
、
温度时反应速率常数k 分别为
、
。下列说法错误的是
36
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A.
B.
、
温度下达平衡时反应速率的比值:
C.温度不变,仅改变体系初始压力,反应物摩尔分数随时间的变化曲线不变
D.
温度下,改变初始投料比例,不能使平衡时各组分摩尔分数与
温度时相同
【答案】C
【详解】A.根据分析,
比
反应速率快,反应速率常数与温度有关,结合反应速率方程知
,故A
正确;
B.反应的速率方程为
,则
,
温度下达到平衡时反应物
的摩尔分数低于
温度下平衡时的,即
,则
,故B 正确;
C.温度不变,仅改变体系初始压力,虽然平衡不移动,但反应物的浓度改变,反应速率改变,反应达到
平衡的时间改变,反应物摩尔分数随时间的变化曲线改变,故C 错误;
D.
温度下,改变初始投料比,相当于改变某一反应物的浓度,达到平衡时
和
的摩尔分数不可能
相等,故不能使平衡时各组分摩尔分数与
温度时相同,故D 正确;
选C。
5.(2025·湖南长沙·二模)二氧化碳加氢制甲醇过程中的主要反应(忽略其他副反应)如下:
反应①:
反应②:
恒压下,按投料比
充入密闭容器中,达到平衡时,测得各组分的物质的量分数随温度
变化的曲线如图所示。下列说法错误的是
37
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A.
B.图中X、Y 分别代表CO、
C.250℃时,反应②的平衡常数
D.某温度下,容器内混合气体的密度不再改变时已达平衡状态
【答案】B
【详解】A.反应①的产物甲醇(Y)的物质的量分数随温度升高而降低,说明升温平衡逆向移动,逆向为
吸热反应,故正向
,A 正确;
B.根据
,Z 的物质的量分数等于Y 与X 之和,可确定Z 为
;X 随温度升高
而增大(反应②吸热,CO 增多),故X 为CO;Y 随温度升高而减小(反应①放热,甲醇减少),故Y 为
;则X、Y 分别代表CO、
,B 错误;
C.250℃时,反应②的
,由图可知
,计算得
<1,C 正确;
D.恒压下,ρ=m/V,总质量m 不变,反应①导致气体总物质的量n 减小,V 随n 减小而减小,故ρ 为变量,
密度不变时达平衡,D 正确;
故选B。
6.(2025·湖南·模拟预测)在水溶液中,CN-与M2+、M3+两种金属离子发生配位反应,形成配离子的通式
为
,下列直线①、②依次表示M2+、M3+分别与CN-反应达到平衡时
与
的关系。
38
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下列说法错误的是
A.直线①对应的配离子的化学式为
B.若相关离子浓度如N 点所示,直线②对应配离子的解离速率大于生成速率
C.M3+与CN-发生配位反应的平衡常数
D.M2+、M3+与CN-发生配位反应,平衡时溶液中M2+、M3+有0.001%未转化,则两溶液中CN-的平衡浓
度:①<②
【答案】B
【分析】解离平衡反应①
、写出其平衡常数
,两边同
时取对数并整得理,
,则对应的图像为①直线,其斜率为n;同
理反应②
进行类似处理得,
,对应的
图像为②直线,斜率为n。两反应n 不同,据此解题。
【详解】A.
,
,根据直线①上的点
(1,-22)、(3,-14),代入表达式,求得直线斜率为n=4,根据电荷守恒,m=n-2=2,直线①对应的配离子的
化学式为
,A 正确;
B.直线上的点代表平衡状态,N 点在直线②的上方,在
不变,即
不变的情况下,N 点的
相比平衡时偏大,即
偏大,则此时Q>K2,
39
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,则平衡会向左移动,所以N 点所示,直线②对应配离子的解离速率小于生成速率,B 错误;
C.直线②上有点(1,-29),、(2,-23),代入关系式
,解得
,M3+与CN-发生配位反应的平衡常数
,C 正确;
D.M2+、M3+与CN-发生配位反应,平衡时溶液中M2+、M3+有0.001%未转化,则
约为10-
5,即纵坐标值为-5,观察图像可知两溶液中CN-的平衡浓度:①<②,D 项正确;
故答案选B。
7.(2025·湖南·一模)乙烷催化裂解制备乙烯和氢气的反应式为C2H6(g)
C2H4(g)+H2(g)ΔH,工业上在裂解
过程中可以实现边反应边分离出生成的氢气。在不同温度下,1.0molC2H6(g)在恒容密闭容器中发生该反应。
H2的移出率α 不同时,乙烷的平衡转化率与温度的关系如图所示。
已知:
下列说法错误的是
A.由图可知:α1>α2>α3
B.该反应在高温可以自发进行
C.α2=50%,则A 点体系中乙烯的体积分数约为60%
D.若恒温恒压条件下向体系中充入适量水蒸气,可提高C2H6转化率
【答案】C
【详解】A.分离出氢气会促进平衡正向移动,从而提高乙烷的转化率,因此氢气的移出率越高,乙烷的
平衡转化率越大,则
,A 正确;
B.由图可知,相同的H2的移出率,温度升高,乙烷的平衡转化率升高,平衡正向移动,故为吸热反应,
正反应为气体体积增大反应,即熵增反应,
,反应自发要求
,则该反应在高
温可以自发进行,B 正确;
C.乙烷的起始量为1mol,A 点乙烷的平衡转化率为60%,结合已知条件列三段式:
40
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,
,则此时体系内剩余氢气的物质的量为0.6×(1-
50%)=0.3,A 点体系中乙烯的体积分数约为
,C 错误;
D.若恒温恒压条件下向体系中充入适量水蒸气,相当于增加体积,压强减小,平衡正向移动,可提高
C2H6转化率,D 正确;
故选C。
8.(2023·湖南·模拟预测)向
容器中充入
和
,发生反应
,测得反应在不同压强、不同温度下,平衡混合物中
体积分数如图Ⅰ所示,测得反应时逆反应速率与容器中
关系如图Ⅱ所示。下列说法正确
的是
A.
B.
C.
D.图Ⅱ中当x 点平衡体系升高至某一温度时,反应可重新达平衡状态,新平衡点可能是d
【答案】D
【详解】A.根据图1 可知升高温度甲醇的含量降低,说明温度升高平衡逆向进行,反应为放热反应,
,A 错误;
B.正反应体积减小,温度不变时增大压强平衡正向进行,甲醇含量增大,所以
,B 错误;
C.升高温度,平衡向逆反应方向移动,化学平衡常数减小,由图可知,反应温度:B>A>C,则A、B、C
三点对应的平衡常数K(A)、K(B)、K(C)由大到小的顺序排列为K(C)>K(A)>K(B),C 错误;
D.升高温度,正、逆反均应速率增大,反应为放热反应,平衡向逆反应方向移动,甲醇的浓度减小,则
新平衡点可能是图中d 点,D 正确;
故答案为D。
9.(2022·湖南岳阳·二模)工业上生产CO 是由焦炭和CO2在高温反应而得。现将焦炭和CO2放入体积为2L
的刚性密闭容器中,高温下进行下列反应:C(s)+CO2(g)
2CO(g) ΔH=QkJ·mol-1。图为CO2、CO 的物质的
量n 随时间t 的变化关系图。下列说法正确的是
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A.0~1min,v(CO)=1mol·L-1·min-1;1~3min 时,v 正(CO)=v 逆(CO2)
B.当容器内的气体密度(ρ)不变时,反应一定达到平衡状态,且
<1
C.5min 时再充入一定量的CO,a、d 曲线分别表示n(CO)、n(CO2)的变化
D.3min 时温度由T1升高到T2,则Q>0,再达平衡时
≈4.7
【答案】D
【详解】A.由图可知,0~1min,一氧化碳物质的量增加2mol,则反应速率
;
1~3min 时,平衡不移动,反应速率之比等于化学计量数之比,则
,故A 错误;
B.该反应反应前后质量发生变化,体积不变,则其密度为变量,当容器内气体的密度不变时,说明反应
达到平衡状态;根据
知,体积不变,反应达到平衡时,气体的质量增大,则平衡时气体的密度大于
起始时气体的密度,则
,故B 错误;
C.5min 时再充入一定量的CO,CO 的物质的量瞬间增大,平衡逆向移动,CO 的物质的量又逐渐减小,
5min 时CO2浓度不变,平衡逆向移动,CO2的物质的量逐渐增大,则b 表示n(CO2)的变化,c 或d 表示n(CO)
的变化,故C 错误;
D.由图可知,3min 时升高温度,一氧化碳增多,说明反应是吸热反应,T1温度平衡,一氧化碳物质的量
为2mol,二氧化碳物质的量为7mol;平衡常数
,T2温度平衡,一氧化碳物
质的量为4mol,二氧化碳物质的量为6mol,平衡常数
,则
,故
42
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D 正确;
答案选D。
10.(2022·湖南湘西·模拟预测)以
、
为原料合成
涉及的主要反应如下:
①
②
的平衡转化率(
)、
的选择性(
)随温度、压强变化如下:
已知:
下列分析不正确的是
A.
B.400℃左右,体系发生的反应主要是②
C.由图可知,
,
D.初始
、
,平衡后
、
,若只发生①、②,
则
的平衡转化率为24%
【答案】D
【详解】A.反应①的正反应为气体体积减小的方向,反应②反应前后气体体积不变,故增大压强,反应
①正向移动,CO2的转化率增大,反应②不移动,因此 P1>P2,A 正确;
B.400℃时,由图可以看出, CH3OH 的选择性趋近为0,意味着转化为CH3OH 的CO2为0,因此此时体系
发生的反应主要是②,B 正确;
C.由图看出,随着温度升高,
的选择性(
)逐渐降低,反应①向逆方向进行,因此正反
应
<0;同时,随着温度升高,前期
的平衡转化率(
)逐渐降低,此阶段体系发生的反应主要
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是反应①,后期
的平衡转化率(
)逐渐升高,此阶段体系发生的反应主要是反应②,因此
>0,C 正确;
D .平衡后,根据CO2的平衡转化率为30%,得出两个反应共消耗0.3mol CO2,又因为
可
知0.3mol CO2中有80%发生反应①转化为CH3OH,而0.3mol CO2中有20%发生反应②转化为CO,根据三段
式可得:
,
两个反应中氢气的转化总量为0.78mol,所以氢气的转化率=
,D 错误;
故答案为:D。
1.(2022·湖南·高考真题)向体积均为1L 的两恒容容器中分别充入
和
发生反应:
,其中甲为绝热过程,乙为恒温过程,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所
示。下列说法正确的是
A.
B.气体的总物质的量:
C.a 点平衡常数:
D.反应速率:
【答案】BC
【详解】A.甲容器在绝热条件下,随着反应的进行,压强先增大后减小,根据理想气体状态方程PV=nRT
可知,刚开始压强增大的原因是因为容器温度升高,则说明上述反应过程放热,即
<0,故A 错误;
B.根据A 项分析可知,上述密闭溶液中的反应为放热反应,图中a 点和c 点的压强相等,因甲容器为绝热
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过程,乙容器为恒温过程,若两者气体物质的量相等,则甲容器压强大于乙容器压强,则说明甲容器中气
体的总物质的量此时相比乙容器在减小即气体总物质的量:na<nc,故B 正确;
C.a 点为平衡点,此时容器的总压为p,根据理想气体状态方程PV=nRT 可知,在恒容条件下进行,气体
的物质的量之比等于
整体之比,根据A 项分析可知,绝热条件下,反应到平衡状态放热,所以Ta>T 始,
压强:Pa=
P 始,则na<
n 始,可设Y 转化的物质的量浓度为xmol∙L−1,则列出三段式如下:
,则有
<
,计算得到x>0.75,那么化学平
衡常数K=
>
,故C 正确;
D.根据图象可知,甲容器达到平衡的时间短,温度高,所以达到平衡的速率相对乙容器的快,即Va 正>Vb
正,故D 错误。
综上所述,答案为BC。
2.(2025·山东·高考真题)在恒容密闭容器中,
热解反应所得固相产物和气相产物均为含氟化
合物。平衡体系中各组分物质的量随温度的变化关系(实线部分)如图所示。已知:
温度时,
完全分解;体系中气相产物在
、
温度时的分压分别为
、
。下列说法错误的是
A.a 线所示物种为固相产物
B.
温度时,向容器中通入
,气相产物分压仍为
C.
小于
温度时热解反应的平衡常数
D.
温度时、向容器中加入b 线所示物种,重新达平衡时逆反应速率增大
【答案】D
【分析】
热解反应所得固相产物和气相产物均为含氟化合物,则其分解产物为
和
,
其分解的化学方程式为
,根据图数据分析可知,a 线代表
,b 线代表
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,c 线代表
。由各线的走势可知,该反应为吸热反应,温度升高,化学平衡正向移动。
【详解】A.a 线所示物种为
,
固相产物,A 正确;
B.
温度时,向容器中通入
,恒容密闭容器的体积不变,各组分的浓度不变,化学平衡不发生移动,
虽然总压变大,但是气相产物分压不变,仍为
,B 正确;
C.T2时Na2SiF6完全反应,气体压强只与温度有关,但此时温度升高,平衡常数Kp增大,此时Kp3大于气相
产物的分压,即p3<
,C 正确;
D.若b 线为气相产物,加入后分压增大,逆反应速率瞬时增大,平衡左移。重新平衡时,温度不变,平
衡常数不变,气相产物分压不变,逆反应速率不变,D 错误;
故选D。
3.(2025·安徽·高考真题)恒温恒压密闭容器中,
时加入
,各组分物质的量分数x 随反应时间t
变化的曲线如图(反应速率
,k 为反应速率常数)。
下列说法错误的是
A.该条件下
B.
时间段,生成M 和N 的平均反应速率相等
C.若加入催化剂,
增大,
不变,则
和
均变大
D.若
和
均为放热反应,升高温度则
变大
【答案】C
【详解】A.①
的
,②
,②-①得到
,则K=
,A 正确;
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B.由图可知,
时间段,生成M 和N 的物质的量相同,由此可知,成M 和N 的平均反应速率相等,B
正确;
C.若加入催化剂,
增大,更有利于生成M,则
变大,但催化剂不影响平衡移动,
不变,C 错误;
D.若
和
均为放热反应,升高温度,两个反应均逆向移动,A 的物质的量分数变
大,即
变大,D 正确;
故选C。
4.(2025·江苏·高考真题)甘油
水蒸气重整获得
过程中的主要反应:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
条件下,
和
发生上述反应达平衡状态时,体系中
和
的
物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。下列说法正确的是
A.
时,
的平衡转化率为20%
B.
反应达平衡状态时,
C.其他条件不变,在
范围,平衡时
的物质的量随温度升高而增大
D.其他条件不变,加压有利于增大平衡时
的物质的量
【答案】A
【分析】550℃时,曲线①物质的量是5mol,根据原子守恒,n(C)=3mol,则其不可能是含碳微粒,故曲线
①表示
,升高温度,反应Ⅰ平衡正移,反应Ⅱ平衡逆向移动,CO 物质的量增大,则曲线③代表CO,温
度升高,反应Ⅲ逆向移动,
物质的量降低,则曲线②代表
,据此解答。
【详解】A.
时,
,
,
,根据C 原子守恒,
可得
,根据O 原子守恒,可得
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(也可利用H 原子守恒计算,结果相同),则
,A 正确;
B.
时,
,
,则
,B 错误;
C.
范围,随温度升高,反应Ⅱ、Ⅲ平衡均逆向移动,
增大,说明反应Ⅲ逆向移动程度
更大,则
的物质的量减小,C 错误;
D.增大压强,反应Ⅰ平衡逆向移动,反应Ⅱ平衡不移动,反应Ⅲ平衡正向移动,
的物质的量减小,D
错误;
故选A。
5.(2024·广西·高考真题)573K、高压条件下,一定量的苯甲腈在密闭容器中发生连续水解:
(苯
甲腈)
(苯甲酰胺)
(苯甲酸)。如图为水解过程中上述三者(分别用
表
示)的物质的量分数
随时间的变化曲线,其中
。下列说法错误的是
A.水解产物除了
还有
B.
点时
C.
在15min 前基本不变,15min 后明显增大,可能是水解产物对生成
的反应有催化作用
D.任意25min 时间段内存在
【答案】D
【详解】A.苯甲腈在溶液中发生连续水解:
,
,有NH3生成,A 正确;
B.a 点之前x(Y)逐渐增大,
;a 点之后,x(Y)逐渐减小
,a 点是Y 物质的
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最大值,则生成和消耗的速率相等。即
,B 正确;
C.
在15min 前基本不变,15min 后明显增大,在没有另加物质、没有改变反应条件的情况下,可能
是水解产物对生成
的反应有催化作用,C 正确;
D.根据图像所示,反应的前期应该有
,a 点之后,由于
明显减小,
显著增
大,三者的速率关系不再满足
,D 错误;
故选D。
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