高考化学一轮Word版导学案第九章 学案44 化学反应速率化学平衡图象.docx

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高考化学一轮Word版导学案第九章学案44化学反应速率化学平衡图象

专题学案44　化学反应速率化学平衡图象

化学反应速率和化学平衡图象类试题是化学试题中的一种特殊题型，其特点是：

图象是题目的主要组成部分，把所要考查的化学知识寓于图中曲线上，具有简明、直观、形象的特点。

随着高考的不断改革以及对学科内能力要求的不断提高，这种数形结合的试题将频频出现。

预计这将是考查考生学科内综合能力的一种方向，高考试题考查这种题型的力度将加大。

1．题型分类

（1）分析外界条件对反应速率及化学平衡的影响；

（2）由图象判断反应特征（确定反应中各物质的化学计量数、判断热效应或气体物质化学计量数的变化关系）；

（3）由反应和图象判断图象中坐标或曲线的物理意义；

（4）由反应和图象判断符合图象变化的外界条件；

（5）由反应判断图象正误等。

2．解题指导

（1）看图象：

一看轴，即纵、横坐标的意义；二看点，即起点、拐点、交点、终点；三看线，即线的走向和变化趋势；四看辅助线，即等温线、等压线、平衡线等；五看量的变化，如浓度变化、温度变化、转化率变化、物质的量的变化等。

（2）依据图象信息，利用平衡移动原理，分析可逆反应的特征：

吸热还是放热，气体计量数增大、减小还是不变，有无固体或纯液体参加或生成等。

（3）先拐先平：

在化学平衡图象中，先出现拐点的反应先达到平衡，可能是该反应的温度高、浓度大、压强大或使用了催化剂。

（4）定一议二：

勒夏特列原理只适用于一个条件的改变，所以图象中有三个变量时，先固定一个量，再讨论另外两个量的关系。

3．分类识图

（1）速率—时间图　此类图象定性揭示了v正、v逆随时间（含条件改变对速率的影响）变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征，以及平衡移动的方向等。

如N2＋3H2

2NH3　ΔH<0，建立平衡后加热对速率的影响如图1。

试问：

①从图1中怎样判断化学平衡有“动”、“变”的特征？

②图1中t2～t3段，化学反应向什么方向进行？

（2）浓度—时间图　此类图象能说明平衡体系中各组分（或某一成分）在反应过程中的变化情况。

如A＋B

AB的反应情况如图2所示，此类图象要注意各物质曲线的折点（达平衡）时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及其比例符合化学方程式中的计量数关系。

试问：

从图2中怎样判断化学反应达到平衡状态？

（3）全程速率—时间图　如Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现如下情况，如图3所示，试解释各段发生变化的原因。

AB段（v渐增）：

________________________________________________________________________。

BC段（v渐小）：

________________________________________________________________________。

（4）含量—时间—温度（压强）图

常见形式有如下图所示的几种。

（C%指产物百分含量，B%指某反应物百分含量）在其他条件不变时，改变任一条件，如：

使用催化剂或温度升高或压强增大，都能缩短到达平衡的时间，这种图象的折点表示达到平衡的时间，反映了反应速率的大小，可以确定T（p）的高低（大小），水平线高低对应于平衡移动方向。

　图1　　　　　　　　图2

　图3　　　　　　　　图4

　图5　　　　　　　　图6

　图7　　　　　　　　图8

　图9　　　　　　　　图10

试问：

①从图1中，怎样判断a用了催化剂？

还有哪一类反应，不用催化剂而改变其它因素，其变化趋势也与图1完全相同？

②怎样从图5中判断出T2>T1，从图9中判断出p1>p2?

（5）恒压（温）线　该类图的纵坐标为物质的平衡浓度（c）或反应物的转化率（α），横坐标为温度（T）或压强（p），常见类型如下图：

　图1　　　　　　　　图2

试问：

①图1中，设纵坐标为α，p1>p2>p3从图中可读出哪些信息？

②图2中，设纵坐标为α，T1>T2从图中可读出哪些信息？

（6）速率—温度（压强）图　这类图有两种情况：

一是不隐含时间变化的速率—温度（压强）图，二是隐含时间变化的速率—温度（压强）图。

以2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）　ΔH<0为例，v—T（p）图如下图：

　图1　　　　　　　　图2

　图3　　　　　　　　图4

试说明从以上4个图中你分别读出了哪些主要信息？

典例导悟1

　在容积一定的密闭

容器中发生可逆反应A（g）＋2B（g）2C（g）　ΔH>0，平衡移动关系如右图所示。

下列说法正确的是（　　）

A．p1

B．p1>p2，纵坐标指C的质量分数

C．p1

D．p1

听课记录：

典例导悟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[可用aA（g）＋bB（g）

cC（g）表示]的化学平衡的影响，得到如下图象（图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示平衡转化率，

表示体积分数）。

根据图象，下列判断正确的是（　　）

A．反应Ⅰ：

若p1>p2，则此反应只能在高温下自发进行

B．反应Ⅱ：

此反应的ΔH<0，且T1

C．反应Ⅲ：

ΔH>0且T2>T1或ΔH<0且T2

D．反应Ⅳ：

T1

听课记录：

典例导悟3

　（2010·全国理综Ⅰ，27）在溶液中，反应A＋2B

C分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为c（A）＝0.100mol·L－1、c（B）＝0.200mol·L－1及c（C）＝0mol·L－1。

反应物A的浓度随时间的变化如下图所示。

请回答下列问题：

（1）与①比较，②和③分别仅改变一种反应条件。

所改变的条件和判断的理由是：

②________________________________________________________________________；

③________________________________________________________________________；

（2）实验②平衡时B的转化率为________；实验③平衡时C的浓度为____________；

（3）该反应的ΔH______0，其判断理由是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

（4）该反应进行到4.0min时的平均反应速率：

实验②：

vB＝______________________；

实验③：

vC＝______________________。

1．（2017·天津理综，6）

向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2（g）＋NO2（g）

SO3（g）＋NO（g）达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如右图所示。

由图可得出的正确结论是（　　）

A．反应在c点达到平衡状态

B．反应物浓度：

a点小于b点

C．反应物的总能量低于生成物的总能量

D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：

a～b段小于b～c段

2．（2017·北京理综，12）已知反应：

2CH3COCH3（l）

CH3COCH2COH（CH3）2（l），取等量CH3COCH3，分别在0℃和20℃下，测得其转化分数随时间变化的关系曲线（Y－t）如下图所示。

下列说法正确的是（　　）

A．b代表0℃下CH3COCH3的Y－t曲线

B．反应进行到20min末，CH3COCH3的

>1

C．升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率

D．从Y＝0到Y＝0.113，CH3COCH2COH（CH3）2的

＝1

3．（2017·全国理综Ⅰ，13）下图表示反应X（g）

4Y（g）＋Z（g）　ΔH<0，在某温度时X的浓度随时间变化的曲线：

下列有关该反应的描述正确的是（　　）

A．第6min后，反应就终止了

B．X的平衡转化率为85%

C．若升高温度，X的平衡转化率将大于85%

D．若降低温度，v正和v逆将以同样倍数减小

4．（2017·江苏，14改编）

I2在KI溶液中存在下列平衡：

I2（aq）＋I－（aq）

I

（aq）

某I2、、KI混合溶液中，I

的物质的量浓度c（I

）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）。

下列说法正确的是（　　）

A．反应I2（aq）＋I－（aq）

I

（aq）的ΔH>0

B．若温度为T1、T2，反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1>K2

C．若反应进行到状态D时，一定有v正

D．状态A与状态B相比，状态A的c（I2）大

5．已知图一表示的是可逆反应CO（g）＋H2（g）

C（s）＋H2O（g）　ΔH>0的化学反应速率（v）与时间（t）的关系，图二表示的是可逆反应2NO2（g）

N2O4（g）　ΔH<0的浓度（c）随时间t的变化情况。

下列说法中正确的是（　　）

A．图一t2时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强

B．若图一t2时改变的条件是增大压强，则反应的ΔH增大

C．图二t1时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强

D．若图二t1时改变的条件是增大压强，则混合气体的平均相对分子质量将减小

6．根据下列有关图象，说法正确的是（　　）

①由图Ⅰ知，反应在T1、T3处达到平衡，且该反应的ΔH<0

②由图Ⅱ知，反应在t6时刻，NH3体积分数最大

③由图Ⅱ知，t3时采取减小反应体系压强的措施

④图Ⅲ表示在10L容器、850℃时的反应，由图知，到4min时，反应放出51.6kJ的热量

A．①③B．②④

C．③④D．②③

题号

1

2

3

4

5

6

答案

1．化学反应的快慢和限度

2．化学反应的方向

专题学案44　化学反应速率　化学平衡图象

【专题探究区】

3．

（1）①t1～t2段，t3之后都表示平衡状态，其中反应速率均不为0，说明化学平衡是动态平衡。

t2时，反应速率因温度升高而改变，打破了原平衡，说明化学平衡是可变化的。

②t2～t3段，v逆>v正，说明化学反应向逆反应方向进行。

（2）从t1开始各物质的浓度均不再发生变化，且都不为0，说明该反应是可逆反应，各物质的浓度（含量）一定，达到平衡状态。

（3）因反应为放热反应，随反应的进行，温度渐增，导致反应速率增大　随反应的进行，溶液中c（H＋）渐小，导致反应速率减小

（4）①因为a先达平衡且与b的平衡状态时C%的含量相同，即该因素应只是提高了反应速率而未使平衡移动，故a使用了催化剂，另外如H2（g）＋I2（g）2HI（g）等等体积反应，若改变压强，也仅是反应速率改变，平衡不发生移动，C%不变，其变化趋势也与图1完全相同。

②图5中，T2温度下反应先达平衡，故T2温度高，反应速率快，同理，图9中，p1压强下反应先达平衡，故p1时速率快，p1压强大。

（5）①采用“定一议二”的方法读图，图1中，在温度T1时作辅助线，如图3所示，即可得出：

a．一定压强下（如p3）温度升高，α减小，说明平衡向左移动，该反应的ΔH<0。

b．一定温度下（T1），压强增大、α增大，说明平衡向右移动，该反应的正反应是体积缩小的反应。

②同理图2中，在p1压强时作辅助线，如图4所示，则可得出：

a．压强增大，α增大，说明平衡正向移动，该反应的正反应是体积缩小的反应。

b．温度升高，α增大，说明平衡正向移动，该反应的正反应是吸热反应，ΔH>0。

（6）①图1中，说明T升高，v正、v逆均增大，v逆>v正，平衡逆向进行，ΔH<0。

②图2中，T1温度下是一个平衡，T2温度下又是一个新平衡（因v正＝v逆）说明温度升高，v逆、v正均增大，且v逆>v正，平衡逆向移动，ΔH<0。

③图3中，p增大，v正、v逆均增大且v正>v逆，平衡正向进行，该反应是气体体积缩小的反应。

④图4中，p增大，v正、v逆均增大，v正>v逆，平衡正向移动，从p1下的平衡移动到p2下的平衡，该反应也是气体体积缩小的反应。

典例导悟

1．B　[根据图象分析知纵坐标所代表的物理量随温度的升高而增大，结合上述反应知随温度升高平衡将向正向移动，所以增大的物理量有A、B的转化率，C的质量分数和混合气体的平均摩尔质量；由题给反应知，随压强的增大，A、B的转化率，C的质量分数和混合气体的平均摩尔质量均增大，故B正确。

]

2．B　[这是一道综合性较强的题目，涉及图象的分析及平衡移动和反应的方向。

反应Ⅰ中在恒压下温度升高，α（A）减小，即升高温度平衡向左移动，则正反应为放热反应，ΔH<0；由p1>p2知，恒定温度时压强越大，α（A）越大，即增大压强平衡向右移动，说明此反应为气体分子数减少的反应（a＋b>c），即为熵减反应，ΔS<0。

放热熵减反应只能在低温下自发进行，A错误；反应Ⅱ中在T2温度下反应先达到平衡状态，说明T2>T1。

温度越高平衡时C的物质的量越少，即升高温度平衡向左移动，则正反应为放热反应，ΔH<0，B正确；反应Ⅲ中在同一温度下，增加B的物质的量平衡向右移动，（C）增大；但当B的物质的量达到一定程度后，对C的稀释作用会大于平衡右移对C的影响，（C）又减小，出现如图所示的曲线。

若T2>T1，温度越高（C）越小，即升高温度平衡向左移动，则正反应为放热反应，ΔH<0，C错误；反应Ⅳ中在恒温下压强变化对α（A）没有影响，说明压强变化不能影响平衡，此反应为气体分子数不变的反应（a＋b＝c），反应过程中熵变很小，ΔS≈0；若T1>T2，恒压下温度越高，α（A）越大，说明升高温度平衡向右移动，正反应为吸热反应，ΔH>0，则ΔH－TΔS>0，反应不易自发进行，D错误。

]

3．

（1）②加催化剂；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度未变

③温度升高；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度减小

（2）40%（或0.4）　0.06mol·L－1

（3）>　升高温度，平衡向正方向移动，故该反应是吸热反应

（4）0.014mol·L－1·min－1　0.009mol·L－1·min－1

解析　

（1）②与①相比，反应物A的起始浓度和平衡浓度相同，但达到平衡所用的时间缩短，说明化学平衡没有发生移动，只是反应速率加快了，由于该反应是在溶液中进行的，改变压强不会影响化学反应速率，改变温度会改变化学反应速率和使化学平衡移动，所以反应②应为使用了催化剂；③与①相比，平衡时间缩短，A的平衡浓度减小，说明化学平衡向正反应方向移动了，故改变的反应条件为升高了温度，该反应的正反应是吸热反应。

（2）对于实验②　　　　　A　＋　2B　

　C

0.1000.2000

0.0400.0800.040

0.0600.1200.040

故B的平衡转化率为：

×100%＝40%

（4）该反应进行到4min时，实验②中，A的浓度为0.072mol·L－1，减少了0.028mol·L－1，则参加反应的B的量为0.056mol·L－1，故vB＝

＝0.014mol·L－1·min－1；实验③中，A的浓度为0.064mol·L－1，减少了0.036mol·L－1，生成C的浓度为0.036mol·L－1，vC＝

＝0.009mol·L－1·min－1。

【专题集训区】

1．D　[A项反应在c点时v正达最大值，随后v正逐渐减小，并非保持不变，故c点时反应未达平衡状态；B项由正反应速率变化曲线可知，a点的速率小于b点，但开始时通入SO2和NO2，反应由正反应方向开始，故a点反应物的浓度大于b点；C项在c点之前，反应物的浓度逐渐减小，容器的容积保持不变，v正逐渐增大说明反应的温度逐渐升高，该反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量；D项由v正变化曲线可知，a～b段的正反应速率小于b～c段的正反应速率，Δt1＝Δt2时，a～b段消耗SO2的物质的量小于b～c段，故a～b段SO2的转化率小于b～c段。

]

2．D　[A项由于b曲线先达到平衡，可知b曲线的温度高，所以A错；B项反应到20min末，CH3COCH3的

<1，故B错；C项由图像可知升高温度可以缩短反应时间，但同时会降低平衡转化率，故C错；根据图像，不难得出D正确。

]

3．B　[第6min时，可逆反应达到平衡状态，反应并未停止，A错；X的平衡转化率φ＝

×100%＝

×100%＝85%，B正确；该反应正向为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，X的转化率减小，C错误；降低温度，平衡正向移动，v正、v逆均减小，但两者不是同样倍数减小（逆反应减小的趋势大），D错误。

]

4．B　[由图象知：

c（I

）随温度升高而减小，故该可逆反应正向为放热反应，ΔH<0，A错误；升高温度，可逆反应逆向移动，反应的化学平衡常数减小，即K1>K2，B正确；反应进行到状态D时，c（I

）

）。

故可逆反应正向进行的程度大，即v正>v逆，C不正确；状态A―→状态B，c（I

）减小，化学平衡逆向移动，c（I2）增大，即状态B的c（I2）大，D错误。

]

5．A　[由图一可知，t2时正、逆反应速率均加快且发生突变，化学平衡正向移动，可能是升高了温度也可能是增大了压强，根据ΔH所表示的意义，不管平衡如何移动，ΔH不变，所以A正确，B错；由图二可知，t1时改变平衡条件的瞬间，NO2和N2O4的浓度均增大，然后c（NO2）减小，c（N2O4）增大，平衡向正反应方向移动，改变的条件可能是给体系增大压强，但不可能是由温度改变引起，选项C错；若增大压强，平衡正向移动，N2O4的体积分数增加，因此混合气体的平均相对分子质量增大，D错。

]

6．C　[①，T1、T3处未达平衡，T2处达平衡状态。

由图Ⅱ得：

t1～t2应该是NH3的质量分数最大的时候，因t3、t5时刻平衡都逆向移动，NH3的体积分数减小。

t3时v逆、v正都减小，且v逆>v正，则采取的措施是减小压强。

由图Ⅲ可知：

反应1molCO放热43kJ。

容积为10L，平衡时消耗n（CO）＝n（H2O）＝1.2mol⇒放热为51.6kJ。

]