2020-2021学年高一化学重难点探究人教版2019必修第二册08 化学反应速率及平衡图像问题的分析.docx

2020-2021学年高一化学重难点探究（人教版2019必修第二册）
重难点08
化学反应速率及平衡图像问题的分析
方法探究
一、化学平衡建立过程中反应速率变化图像
根据图像可进行如下分析：
二、化学平衡建立过程中物质的量变化图像
根据图像可进行如下分析：
1．分清反应物和生成物，物质的量减小的是反应物，物质的量增加的是生成物，生成物多数是以原点为起点。
2．根据相同时间内反应物和生成物的物质的量变化，可计算各物质的化学反应速率，再根据化学反应速率之比等于各自的化学计量数之比，可推出反应的化学方程式。
3．找出反应达到平衡的时间点，进而通过图中数据，可计算得到反应达到一定时间下，反应物的物质的量、生成物的物质的量以及反应物的转化率等。
三、有关化学反应速率和化学平衡的计算
解答有关化学反应速率和化学平衡的计算题时，一般需要写出化学方程式，列出起始量、变化量及平衡量，再根据题设其他条件和定律列方程求解。如：
　　　　　
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
起始/mol
a
b
0
0
转化/mol
mx
nx
px
qx
平衡/mol
a?mx
b?nx
px
qx
(1)关于反应物转化率的计算
A的转化率=×100%(计算式中A的量可以指反应物的物质的量、质量、浓度、体积等)
(2)关于某气体组分的体积分数的计算
气体A的体积分数=×100%
四、解答化学反应速率及化学平衡图像题的方法技巧
化学反应速率及化学平衡的图像，能直观描述反应进行的快慢、反应进行的程度等问题。图像题是化学中常见的一种题目，做这类题既要读文字内容，又要读图。解答化学反应速率图像题三步曲:“一看”、
“二想”、“三判断”;
“一看”——看图像
①看坐标轴:弄清纵、横坐标表示的含义;②看线:弄清线的走向、趋势;③看点:弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如曲线的折点、交点、最高点与最低点等;④看量的变化:弄清是物质的量的变化、浓度的变化还是转化率的变化等。
“二想”——想规律
如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系、各物质的速率之比与化学计量数之比的关系等。
“三判断”——通过对比分析，作出正确判断。
典例剖析
（2020·河南省高一月考）二氧化氮在火箭燃料中可用作氧化剂，在亚硝基法生严流酸甲可用作催化剂，但直接将二氧化氮排放会造成环境污染。已知反应CH4(g)
+2NO2(g)N2(g)
+CO2(g)
+
2H2O(g)
，起始时向体积为V的恒容密闭容器中通人2mol
CH4和3mol
NO2，测得CH4.、N2、H2O的物质的量浓度与时间的关系如图所示。
（1）容器体积V=_______L。
（2）图中表示H2O的物质的量浓度与时间关系的是曲线__________。(填“甲”“乙”或“丙”)。
（3）0
~5min内，用N2表示的化学反应速率为____________________mol·L-1·min-1。
（4）a、b、c三点中达到平衡的点是______。
达到平衡时，
NO2的转化率是___________
(物质平衡转化=转化的物质的量/起始的物质的量×100%)。
（5）a点时，c(CO2)
=__________mol·L-1(保留两位小数)
，n(
CH4):n(NO2)
=_________________。
【答案】（1）2
（2）甲
（3）0.1
（4）c
80%
或0.8
（5）0.33
4:5
【解析】依据图像，根据反应物、生成物反应前后物质的量变化之比等于物质的量之比确定甲、乙、丙三条曲线分别代表CH4.、N2、H2O中的哪种物质；依据单位时间内浓度的变化，计算出0
~5min内，用N2表示的化学反应速率；达到平衡时的判断依据。
（1）起始时向体积为V的恒容密闭容器中通人2
mol
CH4和3
mol
NO2，测得CH4.、N2、H2O的物质的量浓度与时间的关系如图所示，CH4是反应物，即起始时的物质的量浓度为1.0mol·L-1，依据c=，得V===2L；
（2）由(1)可知，丙代表CH4，从开始到平衡时，甲代表的物质的物质的量浓度增加量：1.2mol·L-1，乙代表的物质的物质的量浓度增加量：0.6mol·L-1，故从开始到平衡时，甲代表的物质的物质的量浓度增加量：1.2mol·L-1×2L=2.4mol；故从开始到平衡时，乙代表的物质的物质的量浓度增加量：0.6mol·L-1×2L=1.2mol，根据反应物、生成物反应前后物质的量变化之比等于物质的量之比，故甲代表H2O的物质的量浓度与时间关系，乙代表N2的物质的量浓度与时间关系；
（3）乙代表N2的物质的量浓度与时间关系，0
~5
min内，N2的物质的量浓度变化量为：0.5mol·L-1
-
0=0.5mol·L-1，v(N2)==0.1mol·L-1·min
-1；
（4）当达到平衡时反应物、生成物的浓度不再随着时间的变化而变化，故a、b、c三点中达到平衡的点是c；达到平衡时，c(N2)=0.6mol·L-1，即从开始平衡，N2的物质的量增加了：0.6mol·L-1×2L=1.2mol，CH4(g)
+2NO2(g)N2(g)
+CO2(g)
+
2H2O(g)
，依据方程式中反应物、生成物的物质的量的变化量之比等于化学计量数之比，即从开始到平衡，NO2的物质的量变化量为：1.2mol×2=2.4mol，故达到平衡时，
NO2的转化率是
=80%；
（5）设a点时的浓度为xmol·L-1，CH4(g)
+2NO2(g)N2(g)
+CO2(g)
+
2H2O(g)
，依据方程式中反应物、生成物的物质的量的变化量之比等于化学计量数之比，(1.0-x)：x=1:2，x=0.67，=0.67mol·L-1×2L=1.34mol，=1:2:1:1:2，a点时，=0.67mol，c(CO2)
==0.33mol·L-1；=0.67mol，=1.34mol，故a点时，n(
CH4):n(NO2)=(2mol-0.67mol)：(3mol-1.34mol)=4:5。
精选习题
1．（2020·南城县第二中学高一开学考试）某密闭容器中发生如下反应：X（g）+3Y（g）?2Z（g）；△H＜0．上图表示该反应的速率（v）随时间
（t）变化的关系，t2、t3、t5时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法中不正确的是（　　）
A．时加入了催化剂
B．时降低了温度
C．时增大了压强
D．时间内转化率最高
【答案】C
【解析】A.由图可知，t2时刻，改变条件，正、逆反应速率同等程度增大，平衡不移动，该反应正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应移动，不可能是改变压强，故改变条件为使用催化剂，故A正确，不符合题意；
B.t3时刻，改变条件，正、逆反应速率降低，且逆反应速率降低更多，平衡向正反应移动，该反应正反应是放热反应，温度降低，平衡向正反应移动，故可能为降低温度，故B正确，不符合题意；
C.t5时刻，改变条件，正、逆反应速率都增大，且逆反应速率增大更多，平衡向逆反应移动，该反应正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应移动，不可能是改变压强，该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应移动，故改变条件为升高温度，故C错误，符合题意；
D.t2时刻，使用催化剂，平衡不移动，X的转化率不变，t3时刻，降低温度，平衡向正反应移动，X的转化率增大，t5时刻，升高温度，平衡向逆反应移动，X的转化率降低，则t4～t5内转化率最高，故D正确，不符合题意；
本题答案选C。
2．一定温度下，向容积为2
L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示，对该反应的推断合理的是
A．该反应的化学方程式为6A+2D3B+4C
B．反应进行到1
s时，v(A)=v(B)
C．反应进行到5
s时，B的平均反应速率为0.06
mol/(L·s)
D．反应进行到5
s时，v(A)=v(B)=v(C)=v(D)
【答案】C
【解析】A．由图可知，反应达到平衡时A物质增加了1.2
mol、D物质增加了0.4
mol、B物质减少了0.6
mol、C物质减小了0.8
mol，所以A、D为生成物，变化的物质的量之比为3∶1，B、C为反应物，变化的物质的量之比为3∶4，反应方程式为3B+4C6A+2D，故A错误；B．反应到1
s时，v(A)===0.3
mol/(L·s)，v(C)===0.1
mol/(L·s)，所以v(A)≠v(C)，故B错误；C．反应进行到5
s时，v(B)===0.06
mol/(L·s)，故C正确；D．反应进行到5
s时，虽然已达平衡状态，但各物质的反应速率不相等，故D错误；答案为C。
3．（2020·东台市安丰中学高一期中）为了研究碳酸钙与盐酸反应的反应速率，某同学通过实验测定碳酸钙固体与足量稀盐酸反应生成CO2的体积随时间的变化情况，绘制出下图所示的曲线。下列有关说法中不正确的是
A．在0-t1、t1-t2、t2-t3?中，t1-t2生成的CO2气体最多
B．因反应放热，导致0-t1内的反应速率逐渐增大
C．t2-t3的速率V(CO2)=
mL/s
D．将碳酸钙固体研成粉末，则曲线甲将变成曲线乙
【答案】D
【解析】A、反应速率越大，在图象中曲线的斜率就越大，所以反应最快的是t1～t2，根据纵坐标可知生成气体最多的是t1～t2，选项A正确；B、0-t1随反应的进行，反应物的浓度是减小的，但速率是增大的，这说明反应一定是放热反应，温度升高导致反应速率增大，选项B正确；C、根据图中信息可知，t2-t3的速率V(CO2)=
mL/s，选项C正确；D、若将碳酸钙固体研成粉末，反应物的接触面积增大，反应速率增大，则曲线应在甲的左边，选项D不正确。答案选D。
4．（2020·河北承德第一中学高一）mA(g)＋nB(g)pC(g)的速率和平衡的影响图像如下，下列判断正确的是
A．由图1可知，T1＜T2，该反应正反应为吸热反应
B．由图2可知，该反应m＋n﹤p
C．图3中，表示反应速率v正>v逆的是点3
D．图4中，若m＋n＝p，则a曲线一定使用了催化剂
【答案】C
【解析】A选项，图1，根据先拐先平衡数值大得出T1＜T2，从下到上，温度降低，C%增大，平衡正向移动，降温向放热方向移动即正反应为放热反应，故A错误；
B选项，图2加压，C%增大，加压向正向即体积减小方向移动，因此该反应m＋n>p，故B错误；
C选项，图3，曲线表示平衡，点3在相同温度下，B转化率比平衡时转化率小，说明要向平衡方向即正向移动，因此反应速率v正>v逆，故C正确；
D选项，图4，若m＋n＝p，则a曲线可能使用了催化剂或加压，故D错误。
综上所述，答案为C。
【点睛】
改变外界条件，生成物或反应物的百分含量没变，一般情况可能为加催化剂或等体积反应加压。
5．（2020·金华市曙光学校高一开学考试）不同温度下，在2A(aq)B(aq)反应体系中，A浓度与反应时间的关系如图所示。下列说法正确的是。（
）
A．温度：T1＞T2
B．a点的反应速率小于b点的反应速率
C．b点的反应速率为瞬时速率，难以在实验过程中直接测定
D．T1温度下，0~1h时间段，该反应的平均反应速率v(B)=0.9mol·L?1·h?1
【答案】C
【解析】A.
由“先拐先平数值大”知，同一时间时，曲线斜率越大，化学反应速率越快，温度越高，根据图可知，T2曲线斜率大，则T1B.
a、b点上，反应都正向移动，温度相同，a点上A的浓度大，所以a点的反应速率大于b点的反应速率，B错误；
C.
化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，b点的反应速率为瞬时速率，难以在实验过程中直接测定，C正确；
D.
T1温度下，0~1h时间段，，则生成的B的浓度为0.5mol/L，，D错误；故答案为：C。
6．(1)在某一容积为2
L的密闭容器中，某一反应中A、B、C、D四种气体的物质的量n(mol)随时间t(min)的变化曲线如图所示：
回答下列问题：
①该反应的化学方程式为__________________________________。
②前2
min用A的浓度变化表示的化学反应速率为________。在2
min时，图像发生改变的原因是________(填字母)。
A．增大压强
B．降低温度
C．加入催化剂
D．增加A的物质的量
(2)在100
℃时，将0.01
mol的四氧化二氮气体充入0.1
L的密闭容器中发生反应，隔一定时间对该容器内的物质进行分析，得到如下表格：
时间/s
浓度/mol·L?1
0
20
40
60
80
100
c(N2O4)/mol·L?1
0.100
0.070
0.050
c3
a
b
c(NO2)/mol·L?1
0.000
0.060
c2
0.120
0.120
0.120
请填空：
①该反应的化学方程式________________________，达到平衡时四氧化二氮的转化率为_______。
②在0～20
s内，四氧化二氮的平均反应速率为______，哪一时间段______(指0～20、20～40、40～60、60～80、80～100
s)反应速率最大并解释______。
【答案】(1)①4A+5B6C+4D
②0.1
mol·L?1·min?1
AC
(2)①N2O42NO2
60%
②0.001
5
mol·L?1·s?1
0～20
s
开始时反应物的浓度最大
【解析】(1)①根据图像可知达到平衡时A、B、C、D改变的物质的量分别为0.8
mol、1.0
mol、1.2
mol、0.8
mol，且A、B的物质的量减少，应为反应物；C、D的物质的量增加，应为生成物，故反应的化学方程式为4A+5B6C+4D；②前2
min时，A的物质的量变化为0.4
mol，浓度是0.2
mol/L，则v(A)=0.2
mol/L÷2
min=0.1
mol·L?1·min?1；从图像可知2～3
min时图像的斜率变大，说明化学反应速率变快。增大压强、加入催化剂均增大化学反应速率，而降低温度减小化学反应速率。增加A的物质的量，虽能加快化学反应速率，但图像要产生突变，故A、C正确；答案为AC；
(2)①根据表中数据可知起始时NO2的浓度为0，说明N2O4是生成物，则该反应的化学方程式为N2O42NO2；平衡时NO2的浓度为0.120
mol/L，则根据方程式可知消耗N2O4是0.06
mol/L，所以达到平衡时四氧化二氮的转化率为0.06/0.10×100%=60%。
②由表可知，20
s时NO2的浓度为0.060
mol/L，则根据方程式可知消耗N2O4是0.03
mol/L，所以在0～20
s内，四氧化二氮的平均反应速率为0.03
mol/L÷20
s=0.0015
mol·L?1·s?1；由于开始时反应物的浓度最大，所以0～20
s内反应速率最大。
7．某反应在体积为5
L的恒容密闭的绝热容器中进行，各物质的量随时间的变化情况如下图所示(已知A、B、C均为气体)。
(1)该反应的化学方程式为____________。
(2)反应开始至2
min时，B的平均反应速率为__________。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是______。
A．υ(A)=2υ(B)
B．容器内气体密度不变
C．υ逆(A)=υ正(C)
D．各组分的物质的量相等
E.
混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
(4)由图求得平衡时Ａ的转化率为_____________。
(5)为了研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，某同学设计了如下一系列的实验：将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的容器中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。
实验
混合溶液
A
B
C
D
E
F
4
mol/L
H2SO4(mL)
30
V1
V2
V3
V4
V5
饱和CuSO4溶液(mL)
0
0.5
2.5
5
V6
20
H2O(mL)
V7
V8
V9
V10
10
0
①请完成此实验设计，其中：V1=________，V6=_________。
②该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因____________________。
【答案】(1)2A
+
B2C
(2)0.1
mol/(L·min)
(3)CE
(4)40%
(5)①30
10
②当加入一定量CuSO4后，生成的单质Cu沉积在Zn表面，降低了Zn与H2SO4溶液的接触面积
【解析】(1)由图象可以看出，A、B的物质的量逐渐减小，则A、B为反应物，C的物质的量逐渐增多，所以C为生成物，当反应到达2
min时，△n(A)=2
mol，△n(B)=1
mol，△n(C)=2
mol，化学反应中，各物质的物质的量的变化值与化学计量数呈正比，则△n(A)∶△n(B)∶△n(C)=2∶1∶2，所以反应的化学方程式为：2A+B2C。
(2)由图象可以看出，反应开始至2分钟时，△n(B)=1
mol，B的平均反应速率为：=0.1
mol/(L·min)。
(3)A．v(A)=2v(B)不能说明正反应和逆反应的关系，故无法判断反应是否达到平衡，故A错误；B．容器内气体的总质量不变，体积不变，混合气体的密度始终不变，无法判断是否达到平衡状态，故B错误；C．在该反应中A和C的计量数相等，当v逆(A)=v正(C)时，正逆反应速率相等，说明反应已达平衡状态了，故C正确；D．容器内各物质的物质的量相等，不能说明各组分的浓度不再变化，无法判断是否达到平衡状态，故D错误；E．混合气体的质量始终不变，气体的总物质的量不确定，当混合气体的平均相对分子质量不再改变，可说明此时是平衡状态，故E正确；答案为CE。
(4)平衡时A的转化率为×100%=40%。
(5)①要对比实验效果，那么除了反应的物质的量不一样以外，要保证其它条件相同，而且是探究硫酸铜量的影响，那么每组硫酸的量要保持相同，六组反应的总体积也应该相同。A组中硫酸为30
mL，那么其它组硫酸量也都为30
mL，而硫酸铜溶液和水的总量应相同，F组中硫酸铜20
mL，水为0，那么总量为20
mL，所以V6=10
mL，V1=30
mL；②因为锌会先与硫酸铜反应，直至硫酸铜反应完才与硫酸反应生成氢气，硫酸铜量较多时，反应时间较长，而且生成的铜会附着在锌片上，会阻碍锌片与硫酸继续反应，氢气生成速率下降。
8．中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%。CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中，充入
1mol
CO2和3mol
H2，一定条件下反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。
（1）从3
min到9
min，υ(H2)=________；
（2）能说明上述反应达到平衡状态的是____________（填编号）。
A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1（即图中交叉点）
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化
C．单位时间内消耗3mol
H2，同时生成1mol
H2O
D．CO2的体积分数在混合气体中保持不变
（3）平衡时CO2的转化率为______________。
（4）平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数是__________________。
（5）一定温度下，第9分钟时υ逆(CH3OH)
_______（填“大于”、“小于”或“等于”）第3分钟时υ正(CH3OH)。
【答案】（1）0.125mol·L－1·min－1
（2）D
（3）75﹪
（4）30﹪
（5）小于
【解析】【分析】（1）3min到9min，根据CO2浓度变化计算CO2化学反应速率，利用计量数之比得到v（H2）；
（2）化学反应达到平衡状态时正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的物理量不变；
（3）由图象可知平衡时CO2为0.25mol/L，可知消耗0.75mol/L，以此计算转化率；
（4）结合各物质的平衡浓度，利用三段式法计算；
（5）第9分钟时达到平衡，υ逆（CH3OH）=υ正（CH3OH），随着反应的进行，正反应速率逐渐减小．
【详解】
（1）3min到9min,CO2浓度变化为0.5mol/L?0.25mol/L=0.25mol/L,CO2反应速率为：0.25mol/L÷(9min?3min)=0.256mol/(L?min),v(H2)=3×v(CO2)=0.125mol/(L?min)，
故答案为0.125
mol/(L?min)；
（2）A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1(即图中交叉点)，浓度相等而不是不变，故A错误；
B.
反应前后，气体质量不变，容器体积不变，则气体密度始终不变，不能判断是否平衡，故B错误；
C.
单位时间内每消耗3molH2,同时生成1molH2O，从反应开始到平衡始终相等，不一定平衡，故C错误；
D.
CO2的体积分数在混合气体中保持不变，说明正逆反应速率相等，达平衡状态，故D正确；
故答案为D；
（3）由图象可知平衡时CO2的为0.25mol/L,可知消耗0.75mol/L,则转化率为0.75×100%=75%，
故答案为75%；
（4）
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始(mol/L):1
3
0
0
转化(mol/L):0.75
2.25
0.75
0.75
平衡(mol/L):0.25
0.75
0.75
0.75
则平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数为0.75÷(0.25+0.75+0.75+0.75)×100%=30%，
故答案为30%；
（5）第9分钟时达到平衡,υ逆(CH3OH)=υ正(CH3OH),随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,则第9分钟时υ逆(CH3OH)小于第3分钟时υ正(CH3OH).，
故答案为小于。
【点睛】
可逆反应处于平衡状态的判断依据：同一物质的正逆反应速率相等，物质的百分含量不变，据此分析。
9．（2019·威远中学校高一月考）I．一定温度下，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示：
（1）写出该反应的化学方程式_________。
（2）下列叙述中不能说明上述反应达到平衡状态的是___________。
A．当X与Y的反应速率之比为1∶1
B．在混合气体中X的质量百分数保持不变
C．混合气体的平均摩尔质量不随时间的变化而变化
D．混合气体的密度不随时间的变化而变化
E．X、Y、Z的浓度之比为1∶1∶2
（3）为使该反应的反应速率减小，可采取的措施是__________。
A．恒压时充入Ne　　B．适当升高温度
C．缩小容器的体积
D．选择高效催化剂．
II．一定温度下将3mol的A及3molB混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)+B(g)
xC(g)+2D(g)，经过5分钟后反应达到平衡，测得A的转化率为60﹪，C的平均反应速率是0.18mol/(L·min)。求：
（1）平衡时B的浓度=___________mol/L。
（2）D的平均反应速率υ(D)=__________mol/(
L·min)。
（3）x=______。
【答案】I.（1）X(g)+Y(g)2Z(g)
（2）ACDE
（3）A
II．（1）1.2
（2）0.12
（3）3
【解析】【分析】I.（1）根据化学反应中各物质的物质的量的变化量与化学计量数之比呈正比书写化学方程式；
（2）根据可逆反应平衡状态时的实质和特征，结合反应方程式中物质的化学计量数关系判断平衡状态；
（3）根据影响化学反应速率的因素分析判断；
II.根据A起始时的物质的量及转化率计算转化量，根据速率定义式计算V(A)，然后根据速率比等于化学计量数的比，结合V(C)大小，计算V(B)、V(D)及x值。
【详解】（1）由图象可以看出X、Y的物质的量减小，Z的物质的量增多，则X、Y为反应物，Z为生成物，化学反应中各物质的物质的量变化量与化学计量数之比呈正比，则有Y：X：Z=(1.20mol-0.41mol)：(.0mol-0.21mol)：1.58mol=1：1：2，由于最后三种物质都存在，可见该反应为可逆反应，则反应的化学方程式为X+Y2Z；
（1）A.X、Y是反应物，方程式的系数相同，在任何情况下二者反应速率都相等，因此不能根据X与Y的反应速率之比为1：1判断平衡状态，A符合题意；
B.若反应达到平衡状态，任何一组分的质量不变，则物质的质量分数不变，故在混合气体中X的质量百分数保持不变可以判断反应处于平衡状态，B不符合题意；
C.由于反应前后气体的质量不变，气体的物质的量不变，所以混合气体的平均摩尔质量总是不随时间的变化而变化，故不能据此判断平衡状态，C符合题意；
D.由于反应前后气体的质量不变，气体的体积不变，所以混合气体的密度总是不随时间的变化而变化，故不能据此判断平衡状态，D符合题意；
E.X、Y、Z的浓度之比为1：1：2可能处于平衡状态，也可能不是平衡状态，E符合题意；
故合理选项是ACDE；
（3）A.恒压时充入Ne，容器的容积扩大，物质的浓度减小，反应速率减小，A符合题意；
B.适当升高温度，物质的内能增加，反应速率加快，B不符合题意；
C.缩小容器的体积，物质的浓度增大，化学反应速率加快，C不符合题意；
D.选择高效催化剂，化学反应速率加快，D不符合题意；
故合理选项是A；
II.发生反应3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)，由于反应在2L的密闭容器内进行，n(A)=3mol，A的转化率是60%，则A转化量为△n=3mol×60%=1.8mol。
（1）根据反应方程式的系数可知：每有3molA发生反应，同时消耗1molB，则A反应了1.8mol，所以B反应了0.6mol，则5min时B物质的浓度为c(B)=(3mol-0.6mol)÷2L=1.2mol/L；
（2）A转化量为△n=3mol×60%=1.8mol，容器的容积为2L，反应时间为5min，所以V(A)==0.18mol/(L·min)，由于V(A)：V(D)=3:2，所以V(D)=V(A)=0.12
mol/(L·min)；
（3）V(A):V(C)=3:x，V(A)=V(C)=0.18mol/(L·min)，所以x=3。
【点睛】
本题考查物质的量随时间的变化曲线，化学反应速率的计算、化学平衡状态的判断以及化学平衡的计算，注意把握化学方程式的判断方法。
10．（2019·惠民县第一中学高一一模）Ⅰ.已知NO2和N2O4之间发生可逆反应：2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色)
（1）在烧瓶A和B中盛有相同浓度的NO2与N2O4的混合气体，中间用止水夹夹紧，浸入到盛有水的烧杯中，如图所示。
分别向两个烧杯中加入浓硫酸和NH4NO3固体，观察到的现象是：A中气体红棕色加深，B中____。这说明，当条件改变时，原来的化学平衡将被破坏，并在新的条件下建立起新的平衡，即发生_____。
（2）如图是在一定温度下，某固定容积的密闭容器中充入一定量的NO2气体后，反应速率(v)与时间(t)的关系曲线。下列叙述正确的是______。
a．t1时，反应未达到平衡，
NO2浓度在减小
b．t2时，反应达到平衡，反应不再进行
c．t2～t3，各物质浓度不再变化
d．t2～t3，各物质的浓度相等
e．0～t2，N2O4浓度增大
f．反应过程中气体的颜色不变
Ⅱ.某研究性学习小组欲研究影响锌和稀硫酸反应速率的外界条件，下表是其实验设计的有关数据：
（1）在此5组实验中，判断锌和稀硫酸反应速率大小，最简单的方法可通过定量测定锌完全消失所需的时间进行判断，其速率最快的实验是_____(填实验序号)。
（2）对锌和稀硫酸反应，实验1和2表明，____对反应速率有影响。
（3）进行实验2时，小组同学根据实验过程绘制的标准状况下的气体体积V与时间t的图像如图所示。
在OA、AB、BC三段中反应速率最快的是__，2～4min内以硫酸的浓度变化表示的反应速率（假设溶液的体积不变）=_____。
【答案】Ⅰ.（1）B中红棕色变浅
化学平衡的移动
（2）ace
Ⅱ.（1）5
（2）固体反应物的表面积
（3）AB
0.06mol·L-1·min-1
【解析】【分析】Ⅰ.（1）浓硫酸的稀释是放热过程，硝酸铵的溶解过程是吸热过程，结合勒夏特列原理可知；
（2）在2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色)反应中，随着反应的进行，反应物的物质的量逐渐减少，生成物的物质的量逐渐增多，当达到平衡状态时，反应物、生成物的物质的量不再改变，曲线为水平直线，以此判断题中各项；
Ⅱ.
（1）第5组实验时温度最高，浓度最大，也滴加了硫酸铜溶液，利用了Zn-Cu原电池；
（2）1和2除固体表面积不同外，其它因素相同；
（3）速率=浓度变化量/时间。
【详解】Ⅰ.（1）浓硫酸的稀释是放热过程，硝酸铵的溶解过程是吸热过程，所以盛有浓硫酸的烧杯中溶液温度升高、溶解硝酸铵的烧杯中溶液温度降低，A中气体颜色加深，说明正反应是放热反应，降低温度平衡正向移动，所以B中红棕色变浅。这说明，当条件改变时，原来的化学平衡将被破坏，并在新的条件下建立起新的平衡，即发生化学平衡的移动；
（2）a．t1时，反应未达到平衡，正反应速率大于逆反应速率，所以平衡正向移动，则NO2浓度在减小，故a正确；
b．t2时，正逆反应速率相等，所以反应达到平衡，反应仍然进行，为动态平衡状态，故b错误；c．t2～t3，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，所以各物质浓度不再变化，故c正确；d．t2～t3，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，所以各物质浓度不再变化，但各物质的浓度不相等，故d错误；e．0～t2，正反应速率大于逆反应速率，平衡正向移动，则N2O4浓度增大，故e正确；f．反应过程中气体的颜色变浅，达到平衡后颜色不再改变，故f错误；答案选ace；
Ⅱ.
（1）第5组实验时温度最高，浓度最大，也滴加了硫酸铜溶液，利用了Zn-Cu原电池，因此反应速率最快，锌完全消失所需的时间最短；
（2）1和2除固体表面积不同外，其它因素相同，是考查固体反应物的表面积对速率的影响；
（3）从图中看出2-4分钟内产生氢气最多，故AB这段时间内反应速率最大；2-4分钟内，产生氢气179.2mL-44.8mL=134.4mL，物质的量为=6×10-3mol，根据反应方程式：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑可知，参加反应硫酸的物质的量为：6×10-3mol，v（H2SO4）=0.06mol?L-1?min-1。
11．（2020·河北省沧州市一中高一月考）(1)氨气可作为脱硝剂，在恒温恒容密闭容器中充入一定量的
NO
和
NH3，在
一定条件下发生反应：6NO(g)
+
4NH3(g)
5N2(g)
+6H2O(g)。
①能说明该反应已达到平衡状态的标志是
___________。
a．反应速率
v(
NH3)
=v(
N2)
b．容器内压强不再随时间而发生变化
c．容器内
N2
的物质的量分数不再随时间而发生变化
d．容器内
n(NO)∶n(NH3)∶n(N2)∶n(H2O)
=
6∶4∶5∶6
e．12molN-H
键断裂的同时生成
5mol
N≡N
键
f．混合气体的总质量不随时间的变化而变化
②某次实验中测得容器内
NO
及
N2
的物质的量随时间变化如图所示，图中
b
点
对应的速率关系是v(正)
___________
v(逆)（填﹥、﹤或=），d
点对应的速率关系是v(正)
___________
v(逆)（填﹥、﹤或=）。
(2)298
K
时，若已知生成标准状况下
2.24LNH3时放出热量为
4.62kJ。在该温度下，取
1molN2和
3mol
H2
放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应。测得反应放出的热量总小于
92.4
kJ，
其原因是___________。
(3)一定条件下，在
2L密闭容器内，反应
2NO2(g)N2O4(g)
ΔH＝－180
kJ·mol－1，n(NO2)随时间变化如下表：
①用
N2O4
表示
0～2
s
内该反应的平均速率为__________。在第
5s
时，NO2
的转化
率为____________。（转化率是指某一反应物转化的百分率。）
②根据上表可以看出，随着反应进行，反应速率逐渐减小，其原因是______________。
【答案】（1）bc
＞
=
（2）该反应是可逆反应，1molN2和3molH2不可能完全反应，所以放出的热量总是小于92.4kJ
（3）0.00375?mol?L-1?s-1
87.5%
随着反应的进行，二氧化氮的物质的量浓度减小，反应速率减小
【解析】
(1)①a．该反应达到平衡状态时，5v(NH3)正=4v(N2)逆，v(
NH3)
=v(
N2)，不能判断正逆反应速率的关系，故a错误；b．该反应是一个反应前后气体体积增大的可逆反应，当反应达到平衡状态时，容器内压强不随时间的变化而变化，所以能判断反应是否达到平衡状态，故b正确；c．容器内N2的物质的量分数不再随时间而发生变化，说明N2浓度不再改变，能判断达到平衡状态，故c正确；d．容器内
n(NO)∶n(NH3)∶n(N2)∶n(H2O)
=
6∶4∶5∶6，不能说明浓度是否发生变化，不能判断达到平衡状态，故d错误；e．12molN-H
键断裂的同时一定会生成
5mol
N≡N
键，都表示正反应速率，不能判断达到平衡状态，故e错误；f．反应前后都是气体，混合气体的总质量始终不变，混合气体的总质量不随时间的变化而变化，不能判断达到平衡状态，故f错误；故答案为：bc；
②图中b点没有达到平衡，反应仍在正向进行，所以图中b点对应的速率关系是v(正)＞v(逆)；d点达到平衡状态，ν(正)=ν(逆)相等，故答案为：＞；=；
(2)
标准状况下，2.24LNH3的物质的量==0.1mol，放出4.62kJ的热量，则生成2mol氨气放热×4.62kJ=92.4kJ，92.4kJ/mol是1molN2?和3molH2完全反应放出的热量，因此将1molN2?和3molH2在此条件下反应，放出的热量一定小于92.4kJ。
(3)①用NO2表示0～2s内该反应的平均速度为=0.0075?mol?L-1?s-1；则用
N2O4
表示
0～2
s
内该反应的平均速率为×0.0075?mol?L-1?s-1=0.00375?mol?L-1?s-1，在第5s时，NO2的转化率为×100%=87.5%，故答案为：0.00375?mol?L-1?s-1；87.5%；
②根据上表可以看出，随着反应进行，反应速率逐渐减小，其原因是随着反应的进行，二氧化氮的物质的量浓度减小，反应速率减小，故答案为：随着反应的进行，二氧化氮的物质的量浓度减小，反应速率减小。