2026人教版高中化学选择性必修1--专题强化练3　化学平衡图像（含解析）

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2026人教版高中化学选择性必修1
第二章　化学反应速率与化学平衡
专题强化练3　化学平衡图像
题型1　速率—时间图像
1.(2025广西百色联考)合成氨是工业合成中的重要反应。在某恒容密闭容器中发生该反应,其能量示意图(图1)和速率—时间图(图2)如下,下列说法错误的是 (　　)
图1
图2
A.合成氨的热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-(E3-E1) kJ·mol-1
B.图1中虚线部分改变的条件与图2中t2 min时改变的条件相同
C.图2中t3 min时改变的条件可以是减小压强
D.t5 min时改变的条件可以使平衡正向移动
题型2　浓度—时间图像
2.(甄选真题)(2024海南高考)已知298 K,101 kPa时,CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49.5 kJ·mol-1。该反应在密闭的刚性容器中分别于T1、T2温度下进行,CO2的初始浓度为0.40 mol·L-1,c(CO2)-t关系如图所示。下列说法错误的是 (　　)
A.T1>T2
B.T1下反应达到平衡时c(CH3OH)=0.15 mol·L-1
C.使用催化剂1的反应活化能比催化剂2的大
D.使用催化剂2和催化剂3的反应历程相同
题型3　物质的量分数(体积分数)—温度图像
3.(2025辽宁名校质检)往20 L恒容密闭容器中通入1 mol CO2,发生的反应为2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)　ΔH>0,在不同温度下达到平衡时,各物质的体积分数变化如图所示,下列说法正确的是 (　　)
A.增大压强平衡逆向移动,K减小
B.平衡常数:KaC.曲线Ⅲ代表CO2(g)体积分数随温度的变化
D.d点时,c(O2)=0.025 mol·L-1
4.(2025北京首师大附中月考)CO2催化加氢制甲醇,在减少CO2排放的同时实现了CO2的资源化,该反应可表示为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),保持起始反应物n(H2)∶n(CO2)=3∶1反应至平衡状态,T=250 ℃时x(CH3OH)随压强变化的曲线和p=5×105 Pa时x(CH3OH)随温度变化的曲线如图:
已知:x(CH3OH)表示平衡体系中甲醇的物质的量分数。
下列说法正确的是 (　　)
A.该反应的ΔH>0
B.a、b交点处化学平衡常数值相同
C.当p=5×105 Pa、T=230 ℃时,达平衡后x(CH3OH)<0.05
D.当x(CH3OH)=0.10时,H2的平衡转化率约为33%
题型4　化学平衡综合创新图像
5.(2025山东部分学校联考)将CaCO3加热至T ℃,部分发生分解,达到平衡时Kp=p0 kPa。T ℃时,在一真空密闭刚性容器中加入过量的CaCO3,再充入一定量的H2,加入催化剂使其发生反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)(忽略其他副反应),测得该反应中物质分压如图所示(t1 s前,CO2的分压未给出),则下列说法错误的是 (　　)
A.t2 s时向容器中充入一定量CO2气体,CO2的物质分压变化曲线为①
B.a点的坐标为(t1,p0)
C.H2的平衡转化率为50%
D.T ℃反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)的压强平衡常数Kp=10
6.(创新题·新情境)(2025湖北武汉第三中学月考)设为相对压力平衡常数,其表达式写法为在浓度平衡常数表达式中,用气体的相对分压[等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100 kPa)]代替浓度。反应A(g) B(s)+2C(g)的ln随温度的变化如图所示,1 000 K时,将1 mol N2(不参加反应)和1 mol A(g)充入恒容密闭容器中发生该反应,已知初始总压为100 kPa,达到平衡时p(A)=25 kPa。下列说法正确的是　 (　　)
A.反应A(g) B(s)+2C(g)的ΔH<0
B.1 000 K时,平衡体系中C的体积分数为50%
C.1 000 K时,A的平衡转化率为50%
D.1 000 K时,该反应用分压代替浓度计算所得平衡常数Kp=2 500 (kPa)2
7.(2025湖南长沙一中月考)一定条件下,分别向体积为1 L的恒容密闭容器中充入气体,发生反应:2X(g)+Y(g) Z(g),测得实验①、②、③反应过程中体系压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 (　　)
实验 充入气体量 反应条件
① 2 mol X(g)+1 mol Y(g) 恒温(25 ℃)
② 1 mol Z(g) 恒温(25 ℃)
③ 1 mol Z(g) 绝热
A.曲线Ⅰ对应实验②
B.正反应为吸热反应
C.气体的总物质的量:ncD.b点平衡常数比c点平衡常数小
答案与分层梯度式解析
1.D　由图1可知,合成氨的热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-(E3-E1) kJ·mol-1,A正确;图1中虚线部分活化能降低,图2中t2~t3 min正、逆反应速率同时加快且相等(破题关键),则改变的条件相同,即加入了催化剂,B正确;图2中t3 min时正、逆反应速率都减小,且逆反应速率大于正反应速率,则改变的条件可以是减小压强,C正确;t5 min时正、逆反应速率都增大,且v逆>v正,改变的条件可以是升高温度,平衡逆向移动,D错误。
方法点拨　 化学反应速率与化学平衡图像题的解题思路
2.D　T1温度下平衡时c(CO2)比T2时大,即T1到T2平衡正向移动(破题关键),正反应是一个放热反应,降低温度平衡正向移动,所以T1>T2,A正确;T1温度下达到平衡时c(CO2)=0.25 mol·L-1,Δc(CO2)=0.40 mol·L-1-0.25 mol·L-1=0.15 mol·L-1,则T1温度下反应达到平衡时c(CH3OH)=0.15 mol·L-1,B正确;在温度均为T1时,使用催化剂1达到平衡所需要的时间比催化剂2更长,则使用催化剂1的反应活化能比催化剂2的大,C正确;使用催化剂2和催化剂3达到平衡所需要的时间是相同的,但温度不同,反应速率不同,说明使用催化剂2和催化剂3的反应历程不相同,D错误。
3.C　增大压强平衡逆向移动,但温度不变K不变,A错误;题图中温度a　　　　　2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)
n始/mol 1 0 0
Δn/mol 2x 2x x
n平/mol 1-2x 2x x
则1-2x=x,解得x=,c(O2)=≈0.017 mol·L-1,D错误。
4.D
设起始时CO2和H2的物质的量分别为1 mol和3 mol,平衡时生成甲醇为a mol,建立如下三段式:
　　　　CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
n始/mol 1 3 0 0
Δn/mol a 3a a a
n平/mol 1-a 3-3a a a
由x(CH3OH)=0.10得=0.10,解得a≈0.33,则H2的平衡转化率为×100%=33%,D正确。
5.A　由反应CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)的平衡常数Kp=p(CO2)=p0 kPa(破题关键)知,t2 s时向容器中充入一定量CO2气体,则CO2的平衡分压突然增大,但达到平衡时应与t2 s时相同,故曲线①不为CO2的物质分压变化,A错误;a点CO2的分压为p0 kPa,坐标为(t1,p0),B正确;H2的平衡转化率为×100%=50%,C正确;平衡时CO2、H2、CO、H2O(g)的平衡分压分别为p0 kPa、10p0 kPa、10p0 kPa、10p0 kPa,则压强平衡常数Kp==10,D正确。
6.C
1 000 K时,1 mol N2和1 mol A(g)充入恒容密闭容器中,初始总压为100 kPa,则初始p(N2)=p(A)=50 kPa,达到平衡时p(A)=25 kPa(破题关键),列出三段式:
　　　　　A(g) B(s)+2C(g)　N2(不反应)
p始/kPa 50 0 50
Δp/kPa 25 50
p平/kPa 25 50 50
平衡体系中C的体积分数为×100%=40%,B错误;1 000 K时, A的平衡转化率为×100%=50%,C正确;平衡时用分压代替浓度所得平衡常数Kp==100 kPa(解题技法),D错误。
7.D　恒温恒容条件下,气体的压强之比等于气体物质的量之比,起始时实验②与实验③的压强相等,实验①的压强是实验②、③的3倍,则曲线Ⅰ对应实验①,A错误;实验①与实验②的温度相同,实验①与实验②达到平衡时压强相等,二者互为等效平衡(破题关键),曲线Ⅱ对应实验②,则曲线Ⅲ对应实验③,实验②与实验③充入的Z一样多,实验③达到平衡所用的时间比实验②长,在恒容条件下实验③的温度低,反应速率较慢,说明Z(g)生成X(g)和Y(g)的反应是吸热反应,则2X(g)+Y(g) Z(g)的正反应为放热反应,B错误;根据pV=nRT,c、d两点的压强相同,V相同,由于Z(g)生成X(g)和Y(g)反应吸热,c点的温度比d点低,则c点气体物质的量更多,故气体的总物质的量:nc>nd,C错误;正反应是放热反应,温度越低,平衡常数越大,故b点平衡常数小于c点,D正确。
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