2026鲁科版高中化学选择性必修1基础题--第2章　第3节　第3课时 化学反应速率和化学平衡图像

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2026鲁科版高中化学选择性必修1
第2章　化学反应的方向、限度与速率
第3节　化学反应的速率
第3课时　化学反应速率和化学平衡图像
基础过关练
题组一　化学反应速率~时间图像
1.(2025天津蓟州月考)根据v-t图分析外界条件改变对可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)　ΔH<0的影响。该反应的反应速率与时间的关系如图所示:
在t1、t3、t5、t7时反应都处于平衡状态,如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件,则下列对t2、t4、t6、t8时改变条件的判断正确的是 (　　)
A.使用了催化剂、增大压强、减小反应物浓度、降低温度
B.升高温度、减小压强、增大生成物浓度、使用了催化剂
C.增大反应物浓度、使用了催化剂、减小压强、升高温度
D.升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用了催化剂
2.(2025安徽阜阳三中调研)向一恒温密闭容器中投入一定量的Z和W,容器中发生可逆反应:Z( )+W( ) X(g)+Y( )　ΔH,在t1时刻反应达到平衡,在t2时刻缩小容器体积,t3时刻再次达到平衡状态后不再改变条件。下列有关说法中不正确的是 (　　)
A.该条件下,Z和W都不可能呈气态
B.t1~t2时间段与t3时刻后,反应体系中气体的平均摩尔质量相等
C.若该反应ΔH<0,则该反应的平衡常数K随温度升高而减小
D.若在该温度下此反应平衡常数表达式为K=c平(X),则t1~t2时间段与t3时刻后的X浓度不相等
题组二　浓度~时间图像
3.(2025安徽A10联盟期中)在2 L体积恒定且封闭的容器内进行反应:mX(g)+nY(g) pZ(g)。已知,t1 min时生成0.8 mol Z,整个反应过程中参与反应的各物质浓度随时间变化关系如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.化学方程式为3X(g)+Y(g) 3Z(g)
B.若移走0.1 mol Z,所达新平衡中X的体积分数减小
C.t0~t1 min内,用Z表示的平均反应速率为 mol·L-1·min-1
D.混合气体的密度不再变化时反应达到平衡状态
4.(2025广东东莞五校第一次联考)向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B,发生反应:xA(g)+2B(s) yC(g)　ΔH<0。在一定条件下,容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。
(1)该反应在0~10 min内的平均反应速率v(A)=　　　　。
(2)根据图像可确定x∶y=　　　　。
(3)0~10 min容器内压强　　　　(填“变大”“不变”或“变小”)。
(4)第10 min引起曲线变化的因素是　　　　(填序号,下同);第16 min引起曲线变化的因素是　　　　。
①减压　②增大A的浓度　③增大C的量　④升温　⑤降温　⑥加入催化剂
(5)若平衡Ⅰ的平衡常数为K1,平衡Ⅱ的平衡常数为K2,则K1　　　　(填“>”“=”或“<”)K2。
题组三　化学平衡图像
5.(不定项)(2025山东济宁名校联考)在容积固定的密闭容器中存在如下反应:A(g)+3B(g) 2C(g)　ΔH<0。某研究小组研究其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,并根据实验数据绘制下列关系图:
下列判断正确的是 (　　)
A.图Ⅰ研究的是温度对反应的影响,且乙的温度较高
B.图Ⅱ研究的是压强对反应的影响,且甲的压强较高
C.图Ⅲ研究的是温度对反应的影响,且乙的温度较低
D.图Ⅳ研究的可能是不同催化剂对反应的影响,且甲使用的催化剂催化效率较高
6.(2025黑龙江牡丹江第三高级中学期中)分析化学平衡图像,回答下列问题:
(1)可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)　ΔH,同时符合下列两图中各曲线。
则a+b　　　c+d,T1　　　T2,ΔH　　　0。(填“>”“<”或“=”)
(2)某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对反应A2(g)+3B2(g) 2AB3(g)的化学平衡状态的影响,得到如图所示的变化规律(图中T表示温度,n表示物质的量)。
若正反应吸热,则T1　　T2(填“>”“<”或“=”),对于a、b、c三点,AB3的平衡体积分数由大到小为　　　　　,A2的平衡转化率由大到小为　　　　　　。
(3)对于化学反应mA(g)+nB(g) qC(g)+pD(g),A的百分含量与压强的关系如图所示,L线上所有的点都是平衡点。
则m+n　 　p+q(填“>”“<”或“=”,下同),E点v正　 　v逆。
能力提升练
题组一　借助图像综合考查化学反应速率和化学平衡
1.(2025河北石家庄二中月考)下列图示与对应的叙述相符的是 (　　)
图1
图2
图3
图4
A.图1表示在一定温度下,反应mA(s)+nB(g) pC(g)　ΔH>0,B的平衡转化率与压强变化的关系,则x点正反应速率大于逆反应速率
B.图2是可逆反应A(g)+B(s) C(g)+D( )　ΔH>0的速率—时间图像,在t1时刻改变的条件只能是加入催化剂
C.图3表示对于化学反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),A的百分含量与温度(T)变化的关系,则该反应的ΔH<0
D.图4中阴影部分面积的含义是v(正)-v(逆)
2.(2025山东济南平阴实验高级中学月考)下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像,其中图像和实验结论正确的是 (　　)
　　　　
　　　　
A.图①中该反应的ΔS<0,且ΔH>0
B.图②表示在一定条件下,c(X)随时间t的变化,则正反应的ΔH<0,M点正反应速率C.图③表示在恒温恒容的密闭容器中,按不同投料比充入CO(g)和H2(g)进行反应,若平衡时CO(g)和H2(g)的转化率相等,则a=2
D.图④中曲线表示一定压强下NO的平衡转化率随温度的变化,A、B、C三点表示不同温度、压强下NO的平衡转化率,则压强最小的是B点,化学平衡常数最小的是A点
题组二　化学平衡中数形结合的考查
3.(2025山东青岛二中月考)设为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用气体的相对分压[等于其分压(kPa)除以p0(p0=100 kPa)]代替浓度。反应A(g) B(s)+2C(g)的ln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
4.(2025广东东莞五校联考)CO2催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术,该过程发生下列反应:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-58.6 kJ·mol-1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH=+41.2 kJ·mol-1
0.5 MPa下,将n(H2)∶n(CO2)=3∶1的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器,测得CO2的转化率、CH3OH或CO的选择性[×100%]以及CH3OH的收率(CO2的转化率×CH3OH的选择性)随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH=+99.8 kJ·mol-1
B.曲线a表示CH3OH的选择性随温度的变化
C.图中所示270 ℃时,对应CO2的转化率为21%
D.在210~250 ℃之间,CH3OH的收率增大是由CH3OH的选择性增大导致
5.(2025山东济南一中学情检测)研究SO2尾气的处理及回收利用具有重要意义。
Ⅰ.SO2尾气的处理
一种煤炭脱硫技术是把硫元素以CaSO4的形式固定下来,可以减少SO2的排放,但产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,从而降低脱硫效率。相关的热化学方程式如下:
①CaSO4(s)+CO(g) CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)　ΔH1=+210.5 kJ·mol-1
②CaSO4(s)+CO(g) CaS(s)+CO2(g)　ΔH2=-47.3 kJ·mol-1
(1)反应CaO(s)+3CO(g)+SO2(g) CaS(s)+3CO2(g)　ΔH3=　　　　 kJ·mol-1。该反应在T ℃达平衡后,减小反应容器的体积,使压强增大,再次达平衡时c(SO2)　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)反应①②的平衡常数的对数lgK随温度的变化曲线如图所示,其中曲线Ⅰ代表反应　　(填“①”或“②”)。从减少SO2排放的角度考虑,本体系适宜的反应条件是　　　　　　　。
A.低温低压　　　　B.低温高压
C.高温高压　　　　D.高温低压
Ⅱ.SO2的回收利用
(3)SO2与Cl2反应可制得磺酰氯(SO2Cl2),反应为SO2(g)+Cl2(g) SO2Cl2(g)。按物质的量之比1∶1把SO2与Cl2充入一个压强为p的恒压密闭容器中发生上述反应,SO2的平衡转化率与温度T的关系如图所示。
①M点的压强平衡常数Kp　　　　(用含p的表达式表示,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×体积分数)。
②M点平衡后保持恒温恒压,向该容器中充入惰性气体He,SO2的平衡转化率会　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.D　t2时正、逆反应速率都突然增大,且逆反应速率大于正反应速率,平衡向逆反应方向移动,应是升高了温度;t4时正、逆反应速率都突然减小,且逆反应速率大于正反应速率,平衡向逆反应方向移动,应是减小了压强;t6时逆反应速率在原有基础上逐渐增大,而正反应速率突然增大,平衡向正反应方向移动,应是增大了反应物的浓度;t8时正、逆反应速率都突然增大且增大程度相同,平衡不移动,应是加入了催化剂;故选D。
名师点睛
常见含“断点”的v-t图像
图像
t1时刻 所改变 的条件 温 度 升高 降低
正反应为放热反应
压 强 增大 减小
正反应为气体物质的量增大的反应
图像
t1时刻 所改变 的条件 温 度 升高 降低
正反应为吸热反应
压 强 增大 减小
正反应为气体物质的量减小的反应
2.D　
根据图像可知,正反应速率不随反应时间和压强的改变而改变,可知Z和W都不是气体,A项正确。X是气体,Y可能不是气体,也可能是气体,若Y不是气体,体系中只有X为气体,反应过程中气体的摩尔质量始终不变(等于X的摩尔质量);若Y是气体,体系中的X和Y的物质的量之比恒为1∶1,反应体系中气体的平均摩尔质量不会改变,B项正确。若该反应ΔH<0,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数K减小,C项正确。确定反应的化学平衡常数只与温度有关,该温度下平衡常数的表达式K=c平(X)是定值,则t1~t2时间段与t3时刻后的c(X)相等(易错点),D项错误。
3.C　由反应开始到t1 min,X、Y、Z三种气体的物质的量变化之比为(0.8×2 mol-0.2×2 mol)∶(0.5×2 mol-0.3×2 mol)∶0.8 mol=3∶1∶2,即这三种物质的化学计量数之比为m∶n∶p=3∶1∶2,A项错误;若移走0.1 mol Z,反应正向进行,但所达新平衡等效于在原平衡基础上减压所得新平衡,减压,平衡向气体体积增大的方向移动(破题关键),X的体积分数增大,B项错误;t0~t1 min内用Z表示的平均反应速率为v(Z)= mol·L-1·min-1= mol·L-1·min-1,C项正确;该反应中气体质量始终不变,体积不变(恒为2 L),则混合气体的密度一直保持不变,混合气体的密度不变不能说明反应达平衡状态,D项错误。
4.答案　(1)0.02 mol·L-1·min-1　(2)1∶2　(3)变大　(4)④⑥　④　(5)>
解析　(1)0~10 min内,v(A)==0.02 mol·L-1·min-1。
(2)根据图像可知,0~10 min内A的物质的量浓度减少0.20 mol·L-1,C的物质的量浓度增加0.40 mol·L-1,故x∶y=1∶2。
(3)正反应是气体分子数增大的反应,容器容积不变,因此0~10 min容器内压强变大。
(4)根据图像可知,第10 min时改变条件后,A、C的浓度连续变化且反应速率加快(破题关键),故改变的条件是升温或加入催化剂;第16 min时改变条件后,A的浓度逐渐增大,C的浓度逐渐减小,说明平衡逆向移动,故改变的条件是升温。
(5)升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,第16 min时改变的条件是升温,则K1>K2。
名师点睛
浓度~时间变化图像的特征
(1)增大(或减小)某物质的浓度,则该物质浓度曲线发生突变。
(2)改变压强(压缩或扩大容器体积),各物质的浓度曲线都发生突变。
(3)改变温度,各物质浓度曲线逐渐增大或减小,没有突变。
5.CD　升高温度化学反应速率加快,生成C的速率甲小于乙,所以甲的温度较低,ΔH<0,升高温度,平衡向逆反应方向移动,所以乙中C的平衡浓度应该较甲中的小,A项错误;加压会导致化学反应速率加快,B的转化速率甲小于乙,所以甲的压强较小,B项错误;甲达平衡所需时间短,所以甲的温度较高,ΔH<0,升高温度,平衡向逆反应方向移动,所以温度较高的甲中B的平衡转化率较小,C项正确;催化剂不影响平衡移动(易错点),甲达平衡所需时间短,故甲使用的催化剂催化效率较高,D项正确。
6.答案　(1)>　<　<　(2)<　b>a>c　c>b>a　(3)<　>
解析　(1)由图乙可知,增大压强正反应速率增大程度较逆反应速率更大,说明增大压强平衡正向移动,而增大压强平衡向气体体积减小的方向移动,所以a+b>c+d;温度越高,反应速率越快,达到平衡时所需时间越短,由图甲可知T1(2)若正反应为吸热反应,则升高温度平衡正向移动,生成物AB3的平衡体积分数增大,所以T1a>c;对于多气体参与的可逆反应,增大某一反应物的浓度,其余反应物的平衡转化率增大,自身的转化率将减小,故A2的平衡转化率:c>b>a。
(3)由题图可知,增大压强,反应物A的百分含量增大,说明增大压强使平衡逆向移动,而增大压强将使平衡向气体体积减小的方向移动,即m+nv逆。
能力提升练
1.C　由题图1知,x点没有达到平衡状态,在等压条件下,需要降低B的转化率,反应才能达到平衡状态,反应向逆反应方向进行,即正反应速率小于逆反应速率,A错误;t1时刻正、逆反应速率突然增大且增大程度相同,平衡没有移动,如果D为固体或纯液体,因为B为固态,A、C为气态,且A、C化学计量数相等,所以t1时刻还可能是增大了压强,B错误;A为反应物,根据图像知,M点为平衡点,M点右侧,随温度升高,A%增大,说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,该反应的正反应为放热反应,即ΔH<0,C正确;根据反应速率的定义,阴影部分面积的含义是物质的量浓度的变化量,即[v(正)-v(逆)]与时间的乘积,D错误。
名师点睛
化学反应速率与化学平衡图像题的解题思路
2.C　在相同温度下,随压强增大,Z的体积分数减小,说明加压平衡逆向移动,逆反应方向气体分子数减小,正反应方向气体分子数增大,即ΔS>0;升高温度,Z的体积分数增大,说明平衡正向移动,即正反应为吸热反应,ΔH>0,故A错误。图②中温度为T1时反应更快达到平衡,即T1>T2,温度升高,X的平衡浓度增大,故正反应的ΔH<0,M点正反应速率=M点逆反应速率>W点逆反应速率>N点逆反应速率,故B错误。图③,当投料比等于化学计量数之比时,所有反应物的转化率相等,若平衡时CO(g)和H2(g)的转化率相等,则a=2,故C正确。图④中曲线表示一定压强下NO的平衡转化率随温度的变化,由反应可知,减小压强,平衡逆向移动,NO的平衡转化率减小;升高温度,NO的平衡转化率减小,说明平衡逆向移动,K减小;A、B、C三点中A点温度最低,但NO的平衡转化率最小,则压强最小的是A点,A、B、C三点中B点温度最高,则化学平衡常数最小的是B点,故D错误。
3.C　由题图可知,随温度升高,ln增大(即增大)说明升高温度,平衡正向移动,该反应为吸热反应,ΔH>0,A项错误;由题图可知,1 000 K时ln=0,即=1,可得p2(C)=p(A)×p0(破题关键),达到平衡时p(A)=25 kPa,则p(C)=50 kPa,平衡体系中C的体积分数为×100%=40%,B项错误;恒温恒容条件下,压强之比等于物质的量之比,初始状态时p(A)=50 kPa,平衡状态时p(A)=25 kPa,A的平衡转化率为×100%=50%,C项正确;1 000 K时,平衡时总压为125 kPa,B是固体,由以上分析知A的平衡转化率为50%,所以平衡时C的物质的量为1 mol,A的物质的量为0.5 mol,该反应用分压代替浓度计算所得平衡常数Kp==100 kPa,D项错误。
4.C　由反应Ⅰ-反应Ⅱ得CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH=(-58.6-41.2) kJ·mol-1=-99.8 kJ·mol-1,A错误。
5.答案　(1)-399.7　增大　(2)②　B　(3)①　②减小
解析　(1)根据盖斯定律可知,由②×4-①可得CaO(s)+3CO(g)+SO2(g) CaS(s)+3CO2(g)　ΔH3,故ΔH3=-47.3 kJ·mol-1×4-(+210.5 kJ·mol-1)=-399.7 kJ·mol-1,该反应是反应前后气体物质的量减小的反应,平衡时,减小反应容器的体积,增大压强,此反应将向正反应方向移动,n(SO2)会减小,但二氧化硫浓度会增大。(2)曲线Ⅰ随温度升高,lg K减小(即K减小),说明升温平衡逆向移动,则该反应的ΔH<0,故曲线Ⅰ代表反应②;反应①生成SO2,为减少SO2的排放,应使反应①逆向移动,降低温度、增大压强,均可以使反应①平衡逆向移动,故选B。(3)①反应所处压强恒为p,M点SO2的平衡转化率为50%,假设起始加入SO2、Cl2均为1 mol,列出三段式(解题技法)如下:
　　　 SO2(g)+Cl2(g) SO2Cl2(g)
起始/mol　　1　　 1 　　0
转化/mol　　0.5　　0.5　　0.5
平衡/mol　　0.5　　0.5　　0.5
所以M点SO2、Cl2、SO2Cl2的分压均为p,平衡常数Kp=;②恒温恒压条件下向该容器中充入惰性气体He,平衡逆向移动,SO2的平衡转化率会减小。
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