专题2 化学平衡图像分析 答案

专题2 化学平衡图像分析题型一浓度时间图像1．恒温条件下，往容积为2L的密闭容器内加入0.4mol的N2和一定量的H2，在一定条件下发如下反应：N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g），反应中NH3物质的量变化情况如图，下列说法合理的是（）A．反应前l0min反应速率v（H2）=0.01mol•L﹣1•min﹣1B．N2平衡转化率为50%C．若平衡时气体总压强为开始时的80%，则12min时氨气的体积分数为25%D．其它条件不变，若改用5L容器达到平衡需要的时间将小于l0min【解答】解：A、反应前l0min反应速率v（NH3）==0.01mol•L﹣1•min﹣1，所以v（H2）=v（NH3）=×0.01mol•L﹣1•min﹣1=0.015mol•L﹣1•min﹣1，故A错误；B、N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）起始量（mol）：0.4 0变化量（mol）：0.1 0.3 0.2平衡量（mol）：0.3 0.2所以N2平衡转化率为：=25%，故B错误；C、设氢气的起始量为xmolN2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）起始量（mol）：0.4 xmol 0变化量（mol）：0.1 0.3 0.2平衡量（mol）：0.3 x﹣0.3 0.2所以×100%=80%，x=0.6mol，则12min时氨气的体积分数为×100%=25%，故C正确；D、体积变大浓度减小，反应速率减慢，达平衡所需时变长，所以平衡需要的时间大于l0min，故D错误；故选：C．2．在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X（g）⇌Y（g），温度T1、T2下X的物质的量浓度c（X）随时间t变化的曲线如图所示．下列叙述正确的是（）A．该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量B．T2下，在0～t1时间内，v（Y）=mol•L﹣1•min﹣1C．M点的正反应速率V正大于N点的逆反应速率V逆D．M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小【解答】解：由图可知，温度为T1先到达平衡，所以T1＞T2，温度越高，平衡时X的物质的量浓度越大，说明升高温度平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，故逆反应为吸热反应，正反应为放热反应；A、进行到M点X的转化率较低，由于正向是放热反应，所以反应进行到M点放出的热量少，故A错误；B、T2下，在0～t1时间内，X的浓度变化为：c（X）=（a﹣b）mol/L，则Y的浓度变化为c （Y）=c（X）=mol/L，所以v（Y）=mol•L﹣1•min﹣1，故B错误；C、根据图象可知，温度为T1时反应首先达到平衡状态；温度高反应速率快，到达平衡的时间少，则温度是T1＞T2；M点温度高于N点温度，且N点反应没有达到平衡状态，此时反应向正反应方向进行，即N点的逆反应速率小于N点的正反应速率，因此M点的正反应速率大于N点的逆反应速率，故C正确；D、M点时再加入一定量X，达到的新平衡与原平衡比较，压强增大，增大压强平衡正移，则X的转化率增大，所以M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率增大，故D错误；故选C．题型2 速率时间图像3．合成氨反应：N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）△H=﹣92.4kJ•mol﹣1，在反应过程中，正反应速率的变化如图．下列说法正确的是（）A．t1时升高了温度B．t2时使用了催化剂C．t3时增大了压强D．t4时降低了温度【解答】解：A．t1时正反应速率增大，且大于逆反应速率，则应为增大压强，故A错误；B．t2时正逆反应速率同等程度增大，则为使用了催化剂，故B正确；C．t3时正反应速率减小，且逆反应速率大于正反应速率，则为减小压强，故C错误；D．t4时反应速率瞬间不变，然后减小，应为减小生成物浓度，故D错误；故选：B．4．密闭容器中发生如下反应：A（g）+3B（g）⇌2C（g）△H＜0，根据下列速率﹣时间图象，回答下列问题．（1）下列时刻所改变的外界条件是：t1升高温度；t3使用催化剂；t4减小压强；（2）物质A的体积分数最大的时间段是t5～t6；（3）上述图象中C的体积分数相等的时间段是t2～t3、t3～t4；（4）反应速率最大的时间段是t3～t4．（5）t0～t1、t3～t4、t5～t6时间段的平衡常数K0、K3、K5的关系K0＞K3=K5．【解答】解：（1）由上述分析可知，改变条件分别为t1为升高温度；t3为使用催化剂；t4为减小压强，故答案为：升高温度；使用催化剂；减小压强；（2）t0～t1为原平衡，t2～t3时平衡逆向移动，t3～t4时平衡不移动；t4～t5时平衡逆向移动，平衡逆向移动导致A的体积分数变大，则t5～t6时A的体积分数最大，故答案为：t5～t6；（3）t2～t3时平衡逆向移动，t3～t4时平衡不移动，则图象中C的体积分数相等的时间段是t2～t3、t3～t4，故答案为：t2～t3、t3～t4；（4）由图可知，纵坐标为反应速率，则反应速率最大的时间段是t3～t4，故答案为：t3～t4；（5）K与温度有关，该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动导致K减小，则t1为升高温度，其它时间段温度不变，则K0＞K3=K5，故答案为：K0＞K3=K5．题型3 含量温度时间图像5．（多选）T℃时在2L密闭容器中使X（g）与Y（g）发生反应生成Z（g）．反应过程中X、Y、Z的物质的量变化如图1所示；若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2，Y的体积百分含量与时间的关系如图2所示．下列分析正确的是（）A．容器中发生的反应可表示为：3X（g）+Y（g）⇌2Z（g）B．0～3min内，v（X）=0.2 mol•L﹣1•min﹣1C．其他条件不变升高温度，v正、v逆都增大，且重新平衡前v正＞v逆D．若改变条件，使反应进程如图3所示，则改变的条件可能是增大压强【解答】解：A．由t1知，X的物质的量减少量为（2.0﹣1.4）mol=0.6mol，Y的物质的量减少量为（1.6﹣1.4）mol=0.2mol，X、Y为反应物；Z的物质的量增加量为（0.8﹣0.4）mol=0.4mol，Z为生成物，同一化学反应同一时间段内，反应物减少的物质的量和生成物增加的物质的量之比等于其计量数之比，所以X、Y、Z的计量数之比=0.6mol：0.2mol：0.4mol=3：1：2，所以反应可表示为：3X（g）+Y（g）⇌2Z（g），故A正确；B．0～3min内，v（X）===0.1mol/（L．min），故B错误；C．升高温度，正逆反应速率同时增大；由t2知“先拐平数值大”，所以T2＞T1，升高温度Y 的含量减少，平衡向正反应方向移动，则正反应速率大于逆反应速率，即v正＞v逆，故C正确；D．由图1和图3知，反应物和生成物的变化量不变，但反应时间减小，说明改变的条件不影响化学平衡只影响反应速率，且该反应是一个反应前后气体体积减小的反应，所以只能是使用催化剂，故D错误；故选AC．6．在某容积一定的密闭容器中，有下列可逆反应：A（g）+B（g）⇌xC（g），有图Ⅰ所示的反应曲线，试判断对图Ⅱ的说法中正确的是（T表示温度，P表示压强，C%表示C的体积分数）（）A．P3＜P4，y轴表示B的体积分数B．P3＜P4，y轴表示混合气体的密度C．P3＞P4，y轴表示B的百分含量D．P3＞P4，y轴表示混合气体的平均摩尔质量【解答】解：依据图Ⅰ中a、b的相对位置知，先拐先平，压强大p2＞p1，增压（因p2＞p1），w（C）升高，平衡正向进行故x=1；由b、c的相对位置知，先拐先平，围堵高，升温（因为T1＞T2），w（C）降低，故正反应为放热反应．即该反应为：A（g）+B（g）⇌C（g）（正反应为放热反应），由反应式可知，升温和降压均可使反应向逆反应方向移动．由图（Ⅱ）知：因随着温度升高y降低，故y降低的方向必为压强减小的方向，则：A．P3＜P4，随着压强的减小，平衡向着逆向移动，则B的体积分数增大，与图象不符合，故A错误；B．P3＜P4，混合气体质量不变，体积不变，密度始终不变，与图象不符合，故B错误；C．P3＞P4，若y轴表示B的百分含量，随着温度升高，平衡向着逆向移动，B的百分含量增大，与图象不会不相符，故C错误；D．P3＞P4，平衡逆移气体总物质的量增大，所以气体的平均摩尔质量减小，与图象变化一致，故D正确；故选D．题型四转化率温度图像7．I2在KI溶液中存在下列平衡：I2（aq）+I﹣（aq）⇌I3﹣（aq）某I2、KI混合溶液中，I3﹣的物质的量浓度c（I3﹣）与温度T的关系如图所示（曲线上任何一点都表示平衡状态）．下列说法不正确的是（）A．反应I2（aq）+I﹣（aq）⇌I3﹣（aq）的△H＜0B．若温度为T1、T2，反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1＞K2C．若反应进行到状态D时，一定有v正＞v逆D．状态A与状态B相比，状态A的c（I2）大【解答】解：A、由图象曲线的变化趋势可知，当温度升高时，I3﹣的物质的量浓度减小，说明该反应的正反应为放热反应，反应I2（aq）+I﹣（aq）I3﹣（aq）的△H＜0，故A 正确；B、该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，温度越高，平衡常数越小，若温度为T1、T2，反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1＞K2，故B正确；C、若反应进行到状态D时，反应未达到平衡状态，若反应趋向于平衡，则反应向生成的I3﹣方向移动，则v正＞v逆，故C正确；D、状态A与状态B相比，B状态相当于在A的基础上升高温度，平衡向逆反应方向移动，则状态B的c（I2）大，故D错误．故选D．8．用CO合成甲醇的反应为：CO（g）+2H2（g）═CH3OH （g）△H＜0．按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示．下列说法正确的是（）A．温度：T1＞T2＞T3B．正反应速率：v（a）＞v（c） v（b）＞v（d）C．平衡常数：K（a）＞K（b） K（b）=K（d）D．平均摩尔质量：M（a）＞M（c） M（b）＜M（d）【解答】解：A．该反应为放热反应，温度越低，CO的转化率越大，则T1＜T2＜T3，故A错误；B．由图可知，a、c两点压强相同，平衡时a点CO转化率更高，该反应为放热反应，温度越低，CO的转化率越大，故温度T1＜T3，温度越高，反应速率越快，故υ（a）＜υ（c）．b、d两点温度相同，压强越大，反应速率越大，b点大于d点压强，则v（b）＞v（d），故B 错误；C．由图可知，a、b两点压强相同，平衡时a点CO转化率更高，该反应为放热反应，故温度T1＜T2，降低温度平衡向正反应方向移动，则K（a）＞K（b），平衡常数只与温度有关，b、d两点温度相同，平衡常数相同，则K（b）=K（d），故C正确；D．CO转化率的越大，n总越小，由M=可知，a点n总小，则M（a）＞M（c），M（b）＞M（d），故D错误；故选C．9．对于反应N2O4（g）⇌2NO2（g）在温度一定时，平衡体系中NO2的体积分数（NO2）%随压强的变化情况如图所示（实线上的任何一点为对应压强下的平衡点），下列说法正确的是（）A．A、C两点的正反应速率的关系为A＞CB．A、B、C、D、E各状态中，v（正）＜v（逆）的是状态EC．维持P1不变，E→A所需时间为x；维持P2不变，D→C所需时间为y，则x＜yD．使E状态从水平方向到达C状态后，再沿平衡曲线到达A状态，从理论上来讲，可选用的条件是从P1突然加压至P2，再由P2无限缓慢降压至P1【解答】解：A、增大压强，反应速率增大，C点压强大于A点压强，所以v（A）＜v（C），故A错误；B、处于曲线上的状态为平衡状态，E点NO2的物质的量少于平衡状态时的物质的量，反应应向生成NO2的方向移动，此时v（正）＞v（逆），D点NO2的物质的量多于平衡状态时的物质的量，反应向逆反应方向移动，此时v（正）＜v（逆），故B错误；C、压强越大，反应速率越大，达到平衡状态时用的时间越少，E→A和D→C的物质的量相等，应为x＞y，故C错误；D、从p1突然加压至p2，瞬间平衡没有移动，NO2的体积分数不变，再缓慢降压时，平衡向正反应方向移动，NO2的体积分数逐渐增大，故D正确；故选D．题型五化学平衡图像综合分析10．下列研究目的和示意图相符的是（）示意图A．A B．B C．C D．D【解答】解：A、依据先拐先平压强大，P1＞P2，三氧化硫含量随压强增大而增大，图象变化中不符合，故A错误；B、依据先拐先平温度大，反应是放热反应，升温平衡逆向进行，氨气物质的量减小，图象中不符合，故B错误；C、增大二氧化碳浓度，平衡逆向进行，逆反应速率瞬间增大，正反应速率瞬间不变，图象中改变条件正反应方向进行不符合，故C错误；D、等质量钾和钠，钾没摩尔质量为39g/mol，钠摩尔质量为23g/mol，依据电子守恒可知与水反应，钾生成的氢气少，但钾活泼性大于钠，反应快先反应完，图象符合，故D正确；故选D．11．已知反应：2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）△H＜0．某温度下，将2mol SO2和1mol O2置于10L密闭容器中，反应达平衡后，SO2的平衡转化率（α）与体系总压强（p）的关系如图甲所示．则下列说法正确的是（）A．由图甲知，A点SO2的平衡浓度为0.4 mol/LB．由图甲知，B点SO2、O2、SO3的平衡浓度之比为2：1：2C．达平衡后，缩小容器容积，则反应速率变化图象可以用图乙表示D．压强为0.50 MPa时不同温度下SO2转化率与温度关系如丙图，则T2＞T1【解答】解：A、二氧化硫起始浓度为=0.2mol/L，由甲图可知A点SO2的转化率为0.8，所以△c（SO2）=0.8×0.2mol/L=0.16mol/L，故二氧化硫的平衡浓度为0.2mol/L﹣0.16mol/L=0.04mol/L，故A错误；B、由甲图可知B点SO2的转化率为0.85，所以△c（SO2）=0.85×0.2mol/L=0.17mol/L，则：2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）开始（mol/L）：0.2 0.1 0变化（mol/L）：0.17 0.085 0.17平衡（mol/L）：0.03 0.015 0.17所以B点SO2、O2、SO3的平衡浓度之比为0.03：0.015：0.17=6：3：34，故B错误；C、达平衡后，缩小容器容积，反应混合物的浓度都增大，正、逆反应速率都增大，体系压强增大，平衡向体积减小的反应移动，即平衡向正反应移动，故V（正）＞V（逆），故C正确；D、由到达平衡的时间可知，温度为T1，先到达平衡，反应速率快，温度越高反应速率越快，故T2＜T1，故D错误；故选C．。