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跟蹤檢測（三十七）難點專攻——圖像中的反應速率與化學平衡 1．可逆反應A(g)＋2B(g)3C(g)＋4D(g)　ΔH>0，在恒容密閉容器中達到平衡后，改變某一條件，下列圖像正確的是(　　) 解析：選D　該反應是吸熱反應，升溫平衡正向移動，則平衡常數(shù)K應增大，A錯；增大壓強平衡逆向移動，則B的轉化率降低，B錯；催化劑不能使化學平衡發(fā)生移動，則D的產率不變，C錯；化學平衡常數(shù)只受溫度影響，與反應物的量無關，D正確。 2．(2017浙江11月選考)在催化劑作用下，用乙醇制乙烯，乙醇轉化率和乙烯選擇性(生成乙烯的物質的量與乙醇轉化的物質的量的比值)隨溫度、乙醇進料量(單位：mLmin－1)的關系如圖所示(保持其他條件相同)。 在410～440 ℃溫度范圍內，下列說法不正確的是(　　) A．當乙醇進料量一定，隨乙醇轉化率增大，乙烯選擇性升高 B．當乙醇進料量一定，隨溫度的升高，乙烯選擇性不一定增大 C．當溫度一定，隨乙醇進料量增大，乙醇轉化率減小 D．當溫度一定，隨乙醇進料量增大，乙烯選擇性增大 解析：選A　由圖像可知，當乙醇進料量一定，隨乙醇轉化率增大，乙烯選擇性先升高后減小，故A選項錯誤。 3.已知反應2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0，向某體積恒定的密閉容器中按體積比2∶1充入SO2和O2，在一定條件下發(fā)生反應。如圖是某物理量(Y)隨時間(t)變化的示意圖(圖中T表示溫度)，Y可以是(　　) A．O2的體積分數(shù)　　　 B．混合氣體的密度 C．密閉容器內的壓強 D．SO2的轉化率 解析：選D　由題圖可知，溫度T2達到平衡所用時間短，反應速率較快，所以溫度T2＞T1，溫度升高，Y表示的物理量降低，該反應正反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，氧氣的體積分數(shù)增大，A錯誤；升溫平衡向逆反應方向移動，但混合氣體的總質量不變，容器的體積不變，混合氣體的密度不變，B錯誤；升溫平衡向逆反應方向移動，混合氣體的總的物質的量增大，容器的體積不變，容器的壓強增大，C錯誤；升溫平衡向逆反應方向移動，SO2的轉化率降低，D正確。 4.在密閉容器中進行反應：A(g)＋3B(g)2C(g)，下列有關圖像的說法不正確的是(　　) A．依據(jù)圖a可判斷正反應為放熱反應 B．在圖b中，虛線可表示使用了催化劑時的變化情況 C．若ΔH<0，圖c可表示升高溫度使平衡向逆反應方向移動 D．由圖d中混合氣體的平均相對分子質量隨溫度的變化情況，可推知正反應吸熱 解析：選D　根據(jù)圖a曲線可知，溫度越高，逆反應速率越大，故升高溫度平衡逆向移動，正反應為放熱反應，A項正確；催化劑能加快反應速率，縮短達到平衡所用的時間，但不能使平衡發(fā)生移動，B項正確；升高溫度，平衡向吸熱方向移動，C項正確；根據(jù)圖像曲線可知，溫度越高，混合氣體的平均相對分子質量減小，故升高溫度平衡逆向移動，因此可判斷正反應為放熱反應，D項錯誤。 5.已知某密閉容器中存在下列平衡：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，CO2的平衡物質的量濃度c(CO2)與溫度T的關系如圖所示。下列說法錯誤的是(　　) A．平衡狀態(tài)a與c相比，平衡狀態(tài)a的c(CO)較小 B．在T2時，d點的反應速率：v(逆)＞v(正) C．反應CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的ΔH＞0 D．若T1、T2時的平衡常數(shù)分別為K1、K2，則K1＜K2 解析：選A　平衡狀態(tài)a與c相比，c點溫度高，升高溫度，平衡向正反應方向移動，CO濃度減小，所以a點CO濃度較大，故A錯誤；T2時反應進行到d點，c(CO2)高于平衡濃度，故反應向逆反應方向進行，則一定有v(逆)＞v(正)，故B正確；由題圖可知，溫度越高平衡時c(CO2)越大，說明升高溫度，平衡向正反應方向移動，即ΔH＞0，故C正確；該反應正反應是吸熱反應，升高溫度平衡向正反應方向移動，化學平衡常數(shù)增大，則K10 ，該反應在恒容的密閉容器中達到平衡后，若僅改變圖中橫坐標x的值，重新達到平衡后，縱坐標y隨x變化趨勢合理的是(　　) 選項 x y A 壓強 CO2與CO的物質的量之比 B 溫度 容器內混合氣體的密度 C MgSO4的質量(忽略體積) CO的轉化率 D SO2的濃度 平衡常數(shù)K 解析：選B　增大壓強平衡左移，CO2的物質的量減小，而CO的物質的量增大，減小，故A錯誤；若x是溫度，y是容器內混合氣體的密度，升高溫度，平衡向吸熱反應方向即正反應方向移動，氣體的質量增大，容器體積不變，則容器內氣體密度增大，所以符合圖像，故B正確；若x是MgSO4的質量，y是CO的轉化率，MgSO4是固體，其質量不影響平衡移動，所以增大MgSO4的質量，CO的轉化率不變，故C錯誤；若x是SO2的濃度，y是平衡常數(shù)，平衡常數(shù)只與溫度有關，與物質濃度無關，增大SO2濃度，溫度不變，平衡常數(shù)不變，故D錯誤。 11.反應mA(s)＋nB(g)pC(g)　ΔH＜0，在一定溫度下，平衡時B的體積分數(shù)(B%)與壓強變化的關系如圖所示，下列敘述中一定正確的是(　　) ①m＋n＞p?、趚點表示的正反應速率大于逆反應速率?、踴點比y點時的反應速率慢　④n＞p A．①②　　 B．②④　　　 C．②③　　　 D．①③ 解析：選C　由圖像的曲線變化特征可以看出，增大壓強，B的百分含量增大，說明平衡向逆反應方向移動，A為固態(tài)，則有n＜p，m＋n與p關系不能確定，故①、④錯誤；x點位于曲線上方，未達到平衡狀態(tài)，由圖像可以看出，當B的含量減小時，可趨向于平衡，則應是向正反應方向移動，即v正＞v逆，故②正確；由圖像可以看出x點的壓強小于y點壓強，壓強越大，反應速率越大，故x點比y點的反應速率慢，故③正確。 12．二氧化鈦在一定波長光的照射下，可有效降解甲醛、苯等有機物，效果持久，且自身對人體無害。某課題組研究了溶液的酸堿性對TiO2光催化染料R降解反應的影響，結果如圖所示。下列判斷正確的是(　　) A．在0～50 min之間，R的降解百分率pH＝2大于pH＝7 B．溶液酸性越強，R的降解速率越大 C．R的起始濃度不同，無法判斷溶液的酸堿性對R的降解速率的影響 D．在20～25 min之間，pH＝10時R的降解速率為0.04 molL－1min－1 解析：選B　A項，在0～50 min之間，pH＝2和pH＝7時反應物R都能完全反應，降解率都是100%，錯誤；B項，由斜率可知pH越小降解速率越大，即溶液的酸性越強，R的降解速率越大，正確；C項，濃度越大化學反應速率越大，所以起始濃度越小降解速率越小，錯誤；D項，20～25 min之間，pH＝10時R的平均降解速率為0.0410－4 molL－1min－1，錯誤。 13．氨氣是重要化工產品之一。傳統(tǒng)的工業(yè)合成氨技術的反應原理是N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJmol－1。在500 ℃、20 MPa時，將N2、H2置于一個固定容積的密閉容器中發(fā)生反應，反應過程中各種物質物質的量濃度變化如圖1所示，回答下列問題： 　　　　　 圖1　　　　　　　　　　圖2 (1)計算反應在第一次平衡時的平衡常數(shù)K＝__________(保留兩位小數(shù))。 (2)產物NH3在5～10 min、25～30 min和45～50 min時平均反應速率(平均反應速率分別以v1、v2、v3表示)從大到小排列次序為____________。 (3)H2在三次平衡階段的平衡轉化率分別以α1、α2、α3表示，其中最小的是____________。 (4)由第一次平衡到第二次平衡，平衡移動的方向是____________，采取的措施是____________。 (5)請在圖2中用實線表示25～60 min各階段化學平衡常數(shù)K的變化圖像。 解析：(1)第一次達到平衡常數(shù)時，氨氣的濃度為2.00 molL－1，氫氣濃度為3.00 molL－1，氮氣的濃度為1.00 molL－1，第一次平衡時平衡常數(shù)K＝≈0.15；(2)由圖可知，5～10 min氨氣的濃度變化大于0.5 molL－1，25～30 min氨氣濃度變化約為0.5 molL－1,45～50 min氨氣的濃度變化為(1.0－0.76)molL－1＝0.24 molL－1，時間變化均為5 min，由v＝可知，反應速率關系為v1＞v2＞v3；(3)第一次平衡時氫氣的轉化率為100%＝50%，第二次平衡時氫氣的轉化率為100%＝38%，第三次達到平衡時氫氣的轉化率為100%≈19.4%，顯然第三次氫氣的轉化率最低，即最小的是α3；(4)25 min時生成物氨氣的物質的量濃度為0、氮氣和氫氣的濃度逐漸減小，說明從反應體系中移出產物氨氣，平衡向著正向移動；(5)25 min時從濃度時間圖像看，是移走氨氣，反應的溫度沒有改變，故25 min～45 min內平衡常數(shù)沒有改變；45 min時平衡向正方向進行，各物質的濃度都在原來基礎上發(fā)生變化，只有降低溫度，才會出現(xiàn)此種情況，平衡常數(shù)變大。 答案：(1)0.15　(2)v1＞v2＞v3　(3)α3 (4)正反應方向移動　移走生成物NH3 (5) 14.(2018浙江4月選考)(一)以四甲基氯化銨[(CH3)4NCl]水溶液為原料，通過電解法可以制備四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]，裝置如圖1所示。 (1)收集到(CH3)4NOH的區(qū)域是__________(填“a”“b”“c”或“d”)。 (2)寫出電池總反應：____________________________。 (二)乙酸乙酯一般通過乙酸和乙醇酯化合成： CH3COOH(l)＋C2H5OH(l)CH3COOC2H5(l)＋H2O(l)　ΔH＝－2.7 kJmol－1 已知純物質和相關恒沸混合物的常壓沸點如下表： 純物質 沸點/℃ 恒沸混合物(質量分數(shù)) 沸點/℃ 乙醇 78.3 乙酸乙酯(0.92)＋水(0.08) 70.4 乙酸 117.9 乙酸乙酯(0.69)＋乙醇(0.31) 71.8 乙酸乙酯 77.1 乙酸乙酯(0.83)＋乙醇(0.08)＋水(0.09) 70.2 (1)關于該反應，下列說法不合理的是________。 A．反應體系中硫酸有催化作用 B．因為化學方程式前后物質的化學計量數(shù)之和相等，所以反應的ΔS等于零 C．因為反應的ΔH接近于零，所以溫度變化對平衡轉化率的影響大 D．因為反應前后都是液態(tài)物質，所以壓強變化對化學平衡的影響可忽略不計 (2)一定溫度下該反應的平衡常數(shù)K＝4.0。若按化學方程式中乙酸和乙醇的化學計量數(shù)比例投料，則乙酸乙酯的平衡產率y＝________；若乙酸和乙醇的物質的量之比為n∶1，相應平衡體系中乙酸乙酯的物質的量分數(shù)為x，請在圖2中繪制x隨n變化的示意圖(計算時不計副反應)。 (3)工業(yè)上多采用乙酸過量的方法，將合成塔中乙酸、乙醇和硫酸混合液加熱至110 ℃左右發(fā)生酯化反應并回流，直到塔頂溫度達到70～71 ℃，開始從塔頂出料?？刂埔宜徇^量的作用有__________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)近年，科學家研究了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法： 2C2H5OH(g)CH3COOC2H5(g)＋2H2(g) 在常壓下反應，冷凝收集，測得常溫下液態(tài)收集物中主要產物的質量分數(shù)如圖3所示。 關于該方法，下列推測合理的是________。 A．反應溫度不宜超過300 ℃ B．增大體系壓強，有利于提高乙醇平衡轉化率 C．在催化劑作用下，乙醛是反應歷程中的中間產物 D．提高催化劑的活性和選擇性，減少乙醚、乙烯等副產物是工藝的關鍵 解析：(一)由題意結合電解圖，可得在陽極區(qū)Cl－失去電子生成Cl2，而在陰極區(qū)H＋得到電子生成H2，陽極區(qū)的陽離子(CH3)4N＋通過陽離子交換膜進入陰極區(qū)與OH－結合生成(CH3)4NOH，且能在d區(qū)收集，其電池總反應式為2(CH3)4NCl＋2H2O2(CH3)4NOH＋H2↑＋Cl2↑。 (二)(2)設CH3COOH和CH3CH2OH起始物質的量為1 mol，平衡時轉化的物質的量為x mol 則 CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O 起始量/mol　　1　　　　1 轉化量/mol 　x　　　 x　　　　　　x　　　　x 平衡量/mol 1－x 1－x x x 則＝4，可得x＝，乙酸乙酯的平衡產率為≈0.67。 答案：(一)(1)d　(2)2(CH3)4NCl＋2H2O通電,2(CH3)4NOH＋H2↑＋Cl2↑ (二)(1)BC　(2)0.67(或67%) (3)提高乙醇轉化率；提高反應溫度，從而加快反應速率；有利于后續(xù)產物分離　(4)ACD