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选择题突破七
突破点2 化学反应速率与平衡
(选择题每小题3 分)
A 级夯基达标练
题组1 化学反应速率与平衡图表分析应用
1.(2025·湖南邵阳第一次联考)某温度下,2 L 的恒容密闭容器中加人1 mol A,发生反
应:2A(s)
B(g)+3C(g),测得一定时间段内C 的平均反应速率数据如下表:
时间段/min
0~5
0~10
0~15
v (C )
(mol· L
-1·min0.060
0.045
0.030
下列说法正确的是( )
A.2.5 min 时,C 的浓度为0.15 mol·L-1
B.5 min 时,再加入0.3 mol C,此时v 正(C)>v 逆(C)
C.5 min 时,B 的体积分数为14.3%
D.10~12 min 时间段内,A 的物质的量不断减少
2.(2025·河北沧州模拟)N2O5在一定温度下可发生反应:2N2O5(g)
4NO2(g)+O2(g)
ΔH>0。T1温度时,向密闭容器中通入N2O5气体,部分实验数据见下表:
时间/s
0
500
1 000
1 500
c( N 2O5)
(mol· L
-1)
5.00
3.52
2.50
2.50
下列说法不正确的是( )
A.500 s 内NO2的平均生成速率为5.92×10-3 mol·L-1·s-1
B.T1温度下发生该反应,N2O5的平衡转化率为50%
C.T1、T2温度下的平衡常数分别为K1、K2,若T1>T2,则K1>K2
D.平衡后,其他条件不变,将容器容积变为原来的1
2,则c(N2O5)=5.00 mol·L-1
题组2 化学反应速率与平衡图像分析
2
3.(2025·山东临沂模拟)向容积均为1 L 的两恒容容器中分别充入1 mol CH4和2 mol H2S
发生反应:CH4(g)+2H2S(g)
CS2(g)+4H2(g),其中一个为绝热过程,另一个为恒温过程,两
反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.L1为恒容恒温过程
B.气体的总物质的量:a=c
C.逆反应速率:b>c
D.c 点平衡常数:K<16
4.(2025·安徽蚌埠第二次质检)往某密闭容器中按物质的量之比1∶3,充入M、N,发生反
应M(g)+3N(g)
P(g)+Q(g) ΔH,M 的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。下
列说法正确的是( )
A.ΔH>0
B.p1>p2>p3
C.v 正:a>b
D.a 点Q 的体积分数为1
9
5.(2025·江苏无锡模拟)CH4和CO2联合重整能减少温室气体的排放。其主要反应为
①CH4(g)+CO2(g)
2H2(g)+2CO(g)
②H2(g)+CO2(g)
H2O(g)+CO(g)
其他条件相同时,投料比n(CH4)∶n(CO2)为1∶1.3,不同温度下反应的结果如图。下列说
法不正确的是( )
3
A.由图中信息可判断反应①先达到平衡
B.n(H2)∶n(CO)的值始终小于1.0,与反应②有关
C.加压有利于增大CH4和CO2反应的速率但不利于提高二者的平衡转化率
D.若不考虑其他副反应,体系中存在:
4[c(H2O)+c(CO)+2c(CO2)]=
2.6[4c(CH4)+2c(H2)+2c(H2O)]
6.(2025·江苏南京、盐城模拟)甲醇-水催化重整可获得H2,其主要反应为
反应Ⅰ CH3OH(g)+H2O(g)
CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.4 kJ·mol-1
反应Ⅱ CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1
在1.0×105 Pa、
n始( H 2O)
n始(C H 3OH )=1.2 时,若仅考虑上述反应,平衡时CO 的选择性、CH3OH
的转化率和H2的产率随温度的变化如图所示。
已知:CO 的选择性=
n生成(CO)
n生成(CO)+n生成(C O2)×100%。
下列说法正确的是( )
A.一定温度下,增大
n( H 2O)
n(CH 3OH )可提高CO 的选择性
B.平衡时CH3OH 的转化率一定大于H2O 的转化率
C.图中曲线①表示平衡时H2产率随温度的变化
D.一定温度下,降低体系压强,反应Ⅰ的平衡常数增大
B 级素能提升练
7.(2025·辽宁辽阳模拟)恒温条件下,向带活塞的容器中加入2 mol A(g)与2 mol B(g),发生
反应mA(g)+nB(g)
pC(g),其他条件不变,反应相同时间时,A(g)的转化率随压强变化
4
(通过推动活塞改变压强)的关系如图所示(整个过程中各物质状态不发生改变)。下列说
法错误的是
( )
A.a 点:v 正=v 逆
B.平衡常数:K(d)=K(b)
C.m+n<p
D.压强为p1 kPa 时,c 点正反应速率大于逆反应速率
8.(2025·黑龙江大庆模拟)向恒容密闭容器中充入1 mol XeF4(g)和一定量的F2(g),发生反
应:XeF4(g)+F2(g)
XeF6(g) ΔH。XeF4的平衡转化率随投料比[η=
c( Xe F4)
c( F2) ]、温度变
化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.η1<η2
B.正反应速率:v(b)<v(c)
C.平衡常数:K(a)>K(b)=K(c)
D.450 K 时,压强不变则反应达到平衡
9.(2025·安徽滁州模拟)一定温度下,某恒容密闭容器中发生如下反应:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49 kJ·mol-1,起始加入2 mol CO2,平衡时反应物的转化率与起始
加入的物质的量之比x[x=
n( H 2)
n(C O2)]的关系如图。下列说法错误的是( )
A.E 表示CO2的转化率与x 的关系
5
B.a∶b=1∶3
C.当x=1 时,若CO2的体积分数保持不变,则可以说明化学反应达到了化学平衡状态
D.其他条件不变,起始时仅加入2 mol CO2(g)和6 mol H2(g)或2 mol CH3OH(g)和2 mol
H2O(g)达平衡时分别放出p kJ 和吸收q kJ 的热量,则p+q=98
6
参考答案
1.B 解析:0~5 min 内v(C)=0.06 mol·L-1·min-1,故5 min 时C 的浓度为0.06 mol·L-1·min-1×5
min=0.3 mol·L-1。根据表中数据可知,随着反应的进行反应速率逐渐减慢,故0~2.5 min 内
的平均反应速率较2.5~5 min 更快,故2.5 min 时,C 的浓度大于0.15 mol·L-1,A 错误。5
min 时C 的浓度为0.3 mol·L-1,则B 的浓度为0.1 mol·L-1,B 的体积分数为
0.1
0.1+0.3
×100%=25%,C 错误。0~10 min 内v(C)=0.045 mol·L-1·min-1,故10 min 时C 的浓度为
0.045 mol·L-1·min-1×10 min=0.45 mol·L-1;0~15 min 内v(C)=0.030 mol·L-1· min-1,故15 min
时C 的浓度为0.030 mol·L-1·min-1×15 min=0.45 mol·L-1。这说明10 min 时反应已经达到
平衡,D 错误。10 min 时C 的浓度为0.45 mol·L-1,则B 的浓度为0.15 mol·L-1,则该反应的
平衡常数K=(0.45)3×0.15;若在5 min 时,再加入0.3 mol C,则此时C 的浓度为0.45
mol·L-1,B 的浓度为0.1 mol·L-1,则Qc=(0.45)3×0.1<K,故此时平衡正向移动,v 正(C)>v 逆(C),B
正确。
2.D 解析:根据表格数据,500 s 内N2O5的浓度降低了1.48 mol·L-1,则NO2的浓度增大了
2.96 mol·L-1,NO2的生成速率为2.96mol· L
-1
500 s
=5.92×10-3 mol·L-1·s-1,A 正确;T1温度下,达
到平衡时N2O5的浓度降低了2.5 mol·L-1,N2O5的平衡转化率为2.5mol· L
-1
5mol· L
-1
×100%=50%,B 正确;2N2O5(g)
4NO2(g)+O2(g)正反应为吸热反应,升高温度平衡正向移
动,平衡常数增大,T1、T2温度下的平衡常数分别为K1、K2,若T1>T2,则K1>K2,C 正确;平
衡后,其他条件不变,将容器容积变为原来的1
2,平衡逆向移动,则c(N2O5)>5.00 mol·L-1,D
错误。
3.B 解析:该反应正向气体分子数增多,是吸热反应,绝热过程中体系温度降低,反应正向
进行程度小,压强小,恒温过程压强变化符合正常反应进程,L1压强大,所以L1为恒容恒温
过程,L2为恒容绝热过程,A 正确;a 点和c 点压强相等,温度Ta>Tc(L2绝热温度低),所以气
体总物质的量:a<c,B 错误;b 点温度高于c 点(L1恒温,L2绝热降温),温度越高反应速率越
大,所以逆反应速率:b>c,C 正确;假设是恒温恒容,b 点平衡时压强为起始的4
3 倍,根据阿伏
加德罗定律及推论,
p1
n1
= p2
n2
,可得平衡时气体总物质的量为(1+2)×4
3 mol=4 mol,设参加反
应的CH4的物质的量为x mol,通过三段式计算:
CH4(g) + 2H2S(g)
CS2(g) + 4H2(g)
起始量/mol
1
2
0
0
7
变化量/mol
x
2x
x
4x
平衡量/mol
1-x
2-2x
x
4x
平衡时(1-x)+(2-2x)+x+4x=4,解得x=0.5,平衡常数K=
c(C S2)·c
4( H 2)
c(C H 4)·c
2( H 2S)
= 0.5×2
4
0.5×1
2
=16,c 点温度低,反应正向进行程度小,所以c 点平衡常数K<16,D 正确。
4.B 解析:温度升高,M 的转化率降低,说明平衡逆向移动,则ΔH<0,A 错误;温度相同时,
增大压强,平衡正向移动,M 的转化率增大,则从p1→p2→p3,M 的平衡转化率减小,可确定
p1>p2>p3,B 正确;a 点与b 点的温度相同,b 点压强大于a 点压强,v 正:a<b,C 错误;设初始态
n(M)=k mol,n(N)=3k mol,在a 点,M 的平衡转化率为20%,则可建立如下三段式:
M(g) + 3N(g)
P(g) + Q(g)
起始量/mol
k
3k
0
0
变化量/mol
0.2k
0.6k
0.2k
0.2k
平衡量/mol
0.8k
2.4k
0.2k
0.2k
则平衡时,n 总=3.6k mol,n(Q)=0.2k mol,Q 的体积分数为0.2k
3.6k = 1
18,D 错误。
5.A 解析:图中横坐标为温度,与时间无关,仅从图中信息无法判断反应①是否先达到平
衡,A 错误;从反应①的方程式可知,生成的氢气和CO 的物质的量之比为1∶1,反应②中
消耗氢气生成CO,使得氢气与CO 的物质的量之比小于1.0,B 正确;加压能增大反应速率,
有利于增大CH4和CO2的反应速率,但是加压会使反应①化学平衡逆向移动,CH4和CO2
的转化率减小,C 正确;设初始时CH4物质的量为1 mol,CO2物质的量为1.3 mol,由氧原子
守恒有n(H2O)+n(CO)+2n(CO2)=2.6 mol,氢原子守恒有4n(CH4)+2n(H2)+2n(H2O)=4 mol,
则有4[c(H2O)+c(CO)+2c(CO2)]=2.6[4c(CH4)+2c(H2)+2c(H2O)],D 正确。
6.B 解析:一定温度下,增大
n( H 2O)
n(C H 3OH ),反应Ⅰ的平衡正向移动,反应Ⅱ的平衡逆向移
动,CO 的选择性降低,A 错误;由于
n始( H 2O)
n始(C H 3OH )=1.2,且反应Ⅱ有H2O 生成,故平衡时
CH3OH 的转化率一定大于H2O 的转化率,B 正确;曲线②代表H2的产率,C 错误;反应Ⅰ的
平衡常数只与温度有关,温度不变,反应Ⅰ的平衡常数不变,D 错误。
7.A 解析:根据图像中反应相同时间时,A(g)的转化率随压强变化曲线,可知转化率最高
点左侧的未达平衡,转化率增大原因是压强增大,速率增大,相同时间内A(g)的转化量增
多;最高点及右侧达到平衡,转化率下降原因是压强增大,平衡逆向移动,说明m+n<p,C 正
确。a 点未达平衡,反应正向进行,v 正>v 逆,A 错误。平衡常数只与温度有关,恒温条件:
8
K(d)=K(b),B 正确。压强为p1 kPa 时,c 点转化率低于平衡转化率,反应正向进行,正反应
速率大于逆反应速率,D 正确。
8.B 解析:投入1 mol XeF4(g),η=
c( Xe F4)
c( F2) ,相同温度下η1对应XeF4转化率较大,其c(F2)
较大,则η1较小,A 正确;b、c 两点对应温度相同,起始投入都是1 mol XeF4,则b 点c(F2)较
大,正反应速率较大,即正反应速率:v(b)>v(c),B 错误;温度升高,平衡转化率减小,说明正反
应是放热反应,较低温度下平衡常数较大,温度相同,平衡常数相等,故平衡常数:
K(a)>K(b)=K(c),C 正确;该反应是反应前后气体分子总数减小的反应,当恒容恒温条件下,
气压不变时,反应达到平衡状态,D 正确。
9.C 解析:随着氢气的物质的量的增多,平衡正向移动,则CO2的转化率增大,故E 代表
CO2的转化率随x 的变化情况,A 正确;在化学反应中反应物的投料比等于方程式中对应
物质的化学计量数之比时,则反应物的转化率相等,即2 种反应物转化率相等时,图中
a=3,设起始加入氢气的物质的量为m mol,平衡时CO2转化了n mol,列三段式计算:
CO2(g) + 3H2(g)
CH3OH(g) + H2O(g)
起始/mol
2
m
0
0
转化/mol
n
3n
n
n
平衡/mol
2-n
m-3n
n
n
n
2×100%=75%,n=1.5,3n
m ×100%=25%,m=18,b=18
2 =9,因此a∶b=1∶3,B 正确;当x=1 时,设
平衡时CO2转化了n mol,列三段式计算:
CO2(g) + 3H2(g)
CH3OH(g) + H2O(g)
起始/mol
2
2
0
0
转化/mol
n
3n
n
n
平衡/mol
2-n
2-3n
n
n
CO2的体积分数为
2-n
2-n+2-3n+n+n×100%= 2-n
4 -2n×100%=50%,CO2的体积分数一直保
持不变,因此CO2的体积分数保持不变,不能说明化学反应达到了化学平衡状态,C 错误;
其他条件不变,起始时仅加入2 mol CO2(g)和6 mol H2(g)与起始时仅加入2 mol
CH3OH(g)和2 mol H2O(g)为等效平衡,因此达平衡时放出的热量与吸收的热量之和等于
该反应的反应热的绝对值,即p+q=98,D 正确。
