“化學反應速率、化學平衡圖像”類型與突破專題講座四第七章化學反應速率和化學平衡一、利用圖像“斷點”探究外因對反應速率的影響二、常規圖像分類突破三、陌生圖像突破內容索引NEIRONGSUOYIN01一、利用圖像“斷點”探究外因對反應速率的影響1.當可逆反應達到一種平衡后，若某一時刻外界條件發生改變，都可能使速率—時間圖像的曲線出現不連續的情況，根據出現“斷點”前后的速率大小，即可對外界條件的變化情況作出判斷。如圖：t1時刻改變的條件可能是使用了催化劑或增大壓強(僅適用于反應前后氣體物質的量不變的反應)。知識梳理ZHISHISHULI2.常見含“斷點”的速率變化圖像分析圖像t1時刻所改變的條件溫度升高降低升高降低正反應為放熱的反應正反應為吸熱的反應壓強增大減小增大減小正反應為氣體物質的量增大的反應正反應為氣體物質的量減小的反應1.(2018·馬鞍山二中質檢)對于反應2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)

ΔH＜0已達平衡，如果其他條件不變時，分別改變下列條件，對化學反應速率和化學平衡產生影響，下列條件與圖像不相符的是(O～t1：v正＝v逆；t1時改變條件，t2時重新建立平衡)解題探究JIETITANJIU√解析分析時要注意改變條件瞬間v正、v逆的變化。增加O2的濃度，v正增大，v逆瞬間不變，A正確；增大壓強，v正、v逆都增大，v正增大的倍數大于v逆，B正確；升高溫度，v正、v逆都瞬間增大，C錯誤；加入催化劑，v正、v逆同時同倍數增大，D正確。2.(2018·長沙模擬)對于反應：X(g)＋Y(g)

2Z(g)

ΔH＜0的反應，某一時刻改變外界條件，其速率隨時間的變化圖像如圖所示。則下列說法符合該圖像的是A.t1時刻，增大了X的濃度B.t1時刻，升高了體系溫度C.t1時刻，降低了體系溫度D.t1時刻，使用了催化劑√解析由圖像可知，外界條件同等程度地增大了該反應的正、逆反應速率。增大X的濃度、升高(或降低)體系溫度均不會同等程度地改變正、逆反應速率，A、B、C錯誤；使用催化劑可同等程度地改變正、逆反應速率，D正確。3.在一密閉容器中發生反應N2＋3H2

2NH3

ΔH＜0，達到平衡后，只改變某一個條件時，反應速率與反應時間的關系如圖所示。回答下列問題：(1)處于平衡狀態的時間段是_______(填字母，下同)。A.t0～t1

B.t1～t2

C.t2～t3

D.t3～t4

E.t4～t5

F.t5～t6解析根據圖示可知，t0～t1、t2～t3、t3～t4、t5～t6時間段內，v正、v逆相等，反應處于平衡狀態。ACDF(2)判斷t1、t3、t4時刻分別改變的一個條件。A.增大壓強

B.減小壓強

C.升高溫度D.降低溫度

E.加催化劑

F.充入氮氣t1時刻____；t3時刻____；t4時刻____。解析t1時，v正、v逆同時增大，且v逆增大得更快，平衡向逆反應方向移動，所以t1時改變的條件是升溫。t3時，v正、v逆同時增大且增大量相同，平衡不移動，所以t3時改變的條件是加催化劑。t4時，v正、v逆同時減小，但平衡向逆反應方向移動，所以t4時改變的條件是減小壓強。CEB(3)依據(2)中的結論，下列時間段中，氨的百分含量最高的是_____。A.t0～t1

B.t2～t3C.t3～t4

D.t5～t6解析根據圖示知，t1～t2、t4～t5時間段內平衡均向逆反應方向移動，NH3的含量均比t0～t1時間段的低，所以t0～t1時間段內NH3的百分含量最高。√(4)如果在t6時刻，從反應體系中分離出部分氨，t7時刻反應達到平衡狀態，請在圖中畫出反應速率的變化曲線。答案

解析t6時刻分離出部分NH3，v逆立刻減小，而v正逐漸減小，在t7時刻二者相等，反應重新達到平衡，據此可畫出反應速率的變化曲線。02二、常規圖像分類突破典型圖像示例DIANXINGTUXIANGSHILI1.圖像類型(1)濃度—時間如A(g)＋B(g)

AB(g)(2)含量—時間—溫度(壓強)(C%指產物的質量分數，B%指某反應物的質量分數)(3)恒壓(或恒溫)線(α表示反應物的轉化率，c表示反應物的平衡濃度)圖①，若p1>p2>p3，則正反應為氣體體積

的反應，ΔH

0；圖②，若T1>T2，則正反應為

反應。減小＜放熱(4)幾種特殊圖像①對于化學反應mA(g)＋nB(g)

pC(g)＋qD(g)，M點前，表示從反應物開始，v正>v逆；M點為剛達到平衡點(如下圖)；M點后為平衡受溫度的影響情況，即升溫，A的百分含量增加或C的百分含量減少，平衡左移，故正反應ΔH＜0。②對于化學反應mA(g)＋nB(g)

pC(g)＋qD(g)，L線上所有的點都是平衡點(如下圖)。L線的左上方(E點)，A的百分含量大于此壓強時平衡體系的A的百分含量，所以，E點v正>v逆；則L線的右下方(F點)，v正＜v逆。2.解題步驟3.解題技巧(1)先拐先平在含量(轉化率)—時間曲線中，先出現拐點的先達到平衡，說明該曲線反應速率快，表示溫度較高、有催化劑、壓強較大等。(2)定一議二當圖像中有三個量時，先確定一個量不變，再討論另外兩個量的關系，有時還需要作輔助線。(3)三步分析法一看反應速率是增大還是減小；二看v正、v逆的相對大小；三看化學平衡移動的方向。1.有一化學平衡mA(g)＋nB(g)

pC(g)＋qD(g)，如圖表示的是A的轉化率與壓強、溫度的關系。下列敘述正確的是A.正反應是放熱反應；m＋n>p＋qB.正反應是吸熱反應；m＋n＜p＋qC.正反應是放熱反應；m＋n＜p＋qD.正反應是吸熱反應；m＋n>p＋q解題探究JIETITANJIU√解析圖像中有三個變量，應定一個量來分別討論另外兩個量之間的關系。定壓強，討論T與A的轉化率的關系：同一壓強下，溫度越高，A的轉化率越高，說明正反應是吸熱反應；定溫度，討論壓強與A的轉化率的關系：同一溫度下，壓強越大，A的轉化率越高，說明正反應是氣體體積縮小的反應，即m＋n>p＋q。2.(2018·惠州高三模擬)T0時，在2L的密閉容器中發生反應：X(g)＋Y(g)

Z(g)(未配平)，各物質的物質的量隨時間變化的關系如圖a所示。其他條件相同，溫度分別為T1、T2時發生反應，X的物質的量隨時間變化的關系如圖b所示。下列敘述中正確的是A.該反應的正反應是吸熱反應B.T0時，從反應開始到平衡時：

v(X)＝0.083mol·L－1·min－1C.圖a中反應達到平衡時，Y的

轉化率為37.5%D.T1時，若該反應的平衡常數K的值為50，則T1<T0√解析根據“先拐先平，數值大”的原則可推知，T1>T2，溫度越高，X的物質的量越大，則平衡向左移動，正反應放熱，A項不正確；由圖a可知X、Y、Z物質的量變化之比為1∶1∶2，則反應為X(g)＋Y(g)

2Z(g)，則T0時平衡常數的值為33.3<50，平衡常數越小，溫度越高，D項正確。3.(2018·郴州質檢)一定條件下，CO2(g)＋3H2(g)

H2O(g)＋CH3OH(g)

ΔH＝－53.7kJ·mol－1；向2L恒容恒溫密閉容器中充入1molCO2和2.8molH2反應，圖中過程Ⅰ、Ⅱ是在兩種不同催化劑作用下建立平衡的過程中CO2的轉化率[α(CO2)]隨時間(t)的變化曲線。下列說法中不正確的是A.m點：v正＞v逆B.活化能：過程Ⅱ＞過程ⅠC.n點時該反應的平衡常數K＝50D.過程Ⅰ，t2時刻改變的反應條件可能是升高溫度√解析m點CO2的轉化率不是最大，反應向正反應方向進行，因此v正＞v逆，A項正確；過程Ⅰ首先達到平衡狀態，說明反應速率快，因此活化能：過程Ⅱ＞過程Ⅰ，B項正確；n點時CO2的轉化率是80%，則根據方程式可知

CO2(g)＋3H2(g)

H2O(g)＋CH3OH(g)起始濃度(mol·L－1)

0.5

1.4

0

0轉化濃度(mol·L－1)

0.4

1.2

0.4

0.4平衡濃度(mol·L－1)

0.1

0.2

0.4

0.4過程Ⅰ，t2時刻CO2的轉化率降低，說明平衡向逆反應方向移動，由于正反應放熱，因此改變的反應條件可能是升高溫度，D項正確。4.臭氧在煙氣脫硝中的反應為2NO2(g)＋O3(g)

N2O5(g)＋O2(g)。若此反應在恒容密閉容器中進行，相關圖像如下，其中對應分析結論正確的是AB平衡后升溫，NO2含量降低0～2s內，v(O3)＝0.2mol·L－1·s－1CDv正：b點>a點b點：v逆>v正恒溫，t1時再充入O3√解析由圖可知該反應為放熱反應，平衡后升高溫度，NO2含量升高，A項錯誤；0～2s內，v(O3)＝0.1mol·L－1·s－1，B項錯誤；升高溫度，NO2含量升高，速率增大，v正：b點>a點，b點反應逆向進行，故v逆>v正，C項正確；t1時再充入O3，平衡正向移動，v正＞v逆，D項錯誤。03三、陌生圖像突破典型圖像示例DIANXINGTUXIANGSHILI新型圖像往往根據實際工業生產，結合圖像，分析投料比、轉化率、產率的變化。此類題目信息量較大，能充分考查學生讀圖、提取信息、解決問題的能力，在新課標高考中受到命題者的青睞。1.轉化率—投料比—溫度圖像[例1]將燃煤廢氣中的CO2轉化為甲醚的反應原理為2CO2(g)＋6H2(g)

CH3OCH3(g)＋3H2O(g)已知在壓強為aMPa下，該反應在不同溫度、不同投料比時，CO2的轉化率見右圖：此反應______(填“放熱”或“吸熱”)；若溫度不變，提高投料比[n(H2)/n(CO2)]，則K將______(填“增大”“減小”或“不變”)。解析當投料比一定時，溫度越高，CO2的轉化率越低，所以升溫，平衡左移，正反應為放熱反應。平衡常數只與溫度有關，不隨投料比的變化而變化。放熱不變2.根據圖像判斷投料比[例2]采用一種新型的催化劑(主要成分是Cu—Mn合金)，利用CO和H2制備二甲醚(DME)。主反應：2CO(g)＋4H2(g)

CH3OCH3(g)＋H2O(g)副反應：CO(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋2H2(g)

CH3OH(g)測得反應體系中各物質的產率或轉化率與催化劑的關系如圖所示。則催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為_____時最有利于二甲醚的合成。解析由圖可知當催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為2.0時，CO的轉化率最大，生成的二甲醚最多。2.03.廢物回收及污染處理圖像[例3]

(1)一定條件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化劑對燃煤煙氣進行回收。反應為2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)

ΔH＝－270kJ·mol－1①其他條件相同、催化劑不同，SO2的轉化率隨反應溫度的變化如圖1，Fe2O3和NiO作催化劑均能使SO2的轉化率達到最高，不考慮催化劑價格因素，選擇Fe2O3的主要優點是____________________________________________________________________。Fe2O3作催化劑時，在相對較低溫度可獲得較高的SO2轉化率，從而節約能源②某科研小組用Fe2O3作催化劑。在380℃時，分別研究了[n(CO)∶n(SO2)]為1∶1、3∶1時SO2轉化率的變化情況(圖2)。則圖2中表示n(CO)∶n(SO2)＝3∶1的變化曲線為____。a(2)目前，科學家正在研究一種以乙烯作為還原劑的脫硝(NO)原理，其脫硝機理示意圖如圖3，脫硝率與溫度、負載率(分子篩中催化劑的質量分數)的關系如圖4所示。

①寫出該脫硝原理總反應的化學方程式：____________________________________________。②為達到最佳脫硝效果，應采取的條件是____________________。6NO＋3O2＋2C2H43N2＋350℃、負載率3.0%4CO2＋4H2O(3)汽車使用乙醇汽油并不能減少NOx的排放，這使NOx的有效消除成為環保領域的重要課題。某研究小組在實驗室以Ag-ZSM-5為催化劑，測得NO轉化為N2的轉化率隨溫度變化情況如圖5所示。若不使用CO，溫度超過775K，發現NO的分解率降低，其可能的原因是___________________________________________________；在n(NO)/n(CO)＝1的條件下，應控制的最佳溫度在_______左右。NO分解870K反應是放熱反應，升高溫度不利于分解反應進行1.(2018·山西省實驗中學月考)將一定量氨基甲酸銨(NH2COONH4)加入密閉容器中，發生反應NH2COONH4(s)

2NH3(g)＋CO2(g)。該反應的平衡常數的負對數(－lgK)值隨溫度(T)的變化曲線如圖所示，下列說法中不正確的是A.該反應的ΔH>0B.NH3的體積分數不變時，該反應一定達到平衡

狀態C.A點對應狀態的平衡常數K(A)的值為10－2.294D.30℃時，B點對應狀態的v正<v逆解題探究JIETITANJIU√解析此題的關鍵是弄清－lgK越小，K越大，由圖中數據可知隨溫度的升高，－lgK逐漸減小，說明隨溫度的升高，化學平衡向右移動，正反應為吸熱反應，A項正確；A點時，－lgK＝2.294，C項正確；由B點對應的數值可知此時Q>K，反應向逆反應方向進行，v正<v逆，D項正確。2.以二氧化碳和氫氣為原料制取乙醇的反應為2CO2(g)＋6H2(g)

CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)。某壓強下的密閉容器中，按CO2和H2的物質的量比為1∶3投料，不同溫度下平衡體系中各物質的物質的量百分數(y%)隨溫度變化如圖所示。下列說法正確的是A.a點的平衡常數小于b點B.b點，v正(CO2)＝v逆(H2O)C.a點，H2和H2O的物質的量相等D.其他條件恒定，充入更多H2，v(CO2)不變√解析從圖像可知，溫度越高氫氣的含量越高，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，平衡常數減小，故平衡常數：a>b，A錯誤；b點只能說明該溫度下，CO2和H2O的濃度相等，不能說明v正(CO2)＝v逆(H2O)，B錯誤；從圖像可知，a點H2和H2O的物質的量百分數相等，故物質的量相等，C正確；其他條件恒定，充入更多H2，反應物濃度增大，正反應速率增大，v(CO2)也增大，D錯誤。3.在恒容密閉容器中進行反應：2CO2(g)＋6H2(g)

C2H5OH(g)＋3H2O(g)

ΔH。在某壓強下起始時按不同氫碳比

投料(如圖中曲線①②③)，測得CO2的平衡轉化率與溫度的關系如圖所示，下列有關說法正確的是A.該反應的ΔH>0B.氫碳比：①<②<③C.其他條件不變的情況下，增大容器的體積可提

高CO2的轉化率D.若起始CO2的濃度為2mol·L－1、H2為4mol·L－1，

在圖中曲線③氫碳比條件下進行，則400K時該反應的平衡常數數值約為1.7√解析根據圖像可知，在氫碳比相等的條件下，隨著溫度的升高，CO2的轉化率降低，說明升高溫度，平衡向逆反應方向移動，因此正反應是放熱反應，ΔH<0，A錯誤；氫碳比越大，CO2的轉化率越高，根據圖像可知，在溫度相等的條件下，CO2的轉化率：①>②>③，則氫碳比：①>②>③，B錯誤；正反應是氣體體積減小的反應，因此其他條件不變的情況下，縮小容器的體積，壓強增大，平衡向正反應方向進行，可提高CO2的轉化率，C錯誤；根據圖像可知，400K時曲線③中CO2的轉化率是50%，這說明消耗CO21mol·L－1，則消耗氫氣3mol·L－1，生成乙醇和水蒸氣分別是0.5mol·L－1、1.5mol·L－1，剩余CO2和氫氣分別是1mol·L－1、1mol·L－1，該溫度下平衡常數K＝

≈1.7，D正確。4.[2015·全國卷Ⅰ，2