專題六化學速率平衡圖表分析與數據處理【考情分析】從近幾年看，化學反應速率和化學平衡的考查，試題的創新性、探究性逐年提升，如：考查問題多樣化的平衡圖像問題，通過設計新穎的速率、平衡計算以及通過圖像、表格獲取信息、數據等試題在情境上、取材上都有所創新，而且化學反應速率與化學平衡還與元素化合物知識相互聯系，綜合考查，并且兩者的結合也日趨緊密。如2015·全國卷Ⅰ·28，2016·全國卷Ⅱ·27，2017·全國卷Ⅰ·28，2018·全國卷Ⅰ·28，2018·全國卷Ⅱ·27等。1.常見速率、平衡圖像(1)物質的量(或濃度)－時間圖像例如，某溫度時，在定容(VL)容器中，X、Y、Z三種物質的物質的量隨時間的變化曲線如圖所示。(2)含量—時間—溫度(壓強)常見形式有如下幾種。(C%指生成物的質量分數；B%指某反應物的質量分數)(3)恒壓(溫)的圖像分析該類圖像的縱坐標為物質的平衡濃度(c)或反應物的轉化率(α)，橫坐標為溫度(T)或壓強(p)，常見類型如下所示：如圖2所示曲線是其他條件不變時，某反應物的最大轉化率(α)與溫度(T)的關系曲線，圖中標出的1、2、3、4四個點，表示v正＞v逆的點是3，表示v正＜v逆的點是1，而2、4點表示v正＝v逆。2.解答化學平衡圖像題兩個原則和三個步驟(1)兩個原則①先拐先平。例如，在轉化率—時間圖上，先出現拐點的曲線先達到平衡，此時推理可得該變化的溫度高、濃度大、壓強高。②定一論二。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。(2)三個步驟①看懂圖像：看圖像要五看。一看面，即看清橫坐標和縱坐標；二看線，即看線的走向、變化趨勢；三看點，即看曲線的起點、終點、交點、拐點、原點、極值點等；四看要不要作輔助線、如等溫線、等壓線；五看定量圖像中有關量的多少。②聯想規律：聯想外界條件對化學反應速率和化學平衡的影響規律。③推理判斷：結合題中給定的化學反應和圖像中的相關信息，根據有關知識規律分析作出判斷。考點指導1化學平衡中的表格數據處理【典例1】

(海南高考)硝基苯甲酸乙酯在OH－存在下發生水解反應：t/s0120180240330530600700800α/%033.041.848.858.069.070.471.071.0(1)列式計算該反應在120～180s與180～240s區間的平均反應速率___________________________、________________________；比較兩者大小可得出的結論是___________________________________________。(2)列式計算15℃時該反應的平衡常數___________________________________。(3)為提高O2NC6H4COOC2H5的平衡轉化率，除可適當控制反應溫度外，還可采取的措施有_______________________________________________________(要求寫出兩條)。【解題指南】解答本題時應注意以下兩點：(1)表格數據的處理。(2)化學反應速率及化學平衡移動的影響因素。(3)化學平衡常數的應用。(3)提高反應物的轉化率，是使化學平衡向正反應方向移動，除了控制溫度外，根據化學反應特點(溶液間進行的反應)，壓強不能改變平衡，因此可以增大另一種反應物的濃度提高轉化率，還可以減少生成物濃度(即移走生成物)增大反應物的轉化率。【對點訓練】1.(廣東高考)H2O2是一種綠色氧化還原試劑，在化學研究中應用廣泛。

(1)某小組擬在同濃度Fe3＋的催化下，探究H2O2濃度對H2O2分解反應速率的影響。限選試劑與儀器：30%H2O2、0.1mol·L－1Fe2(SO4)3、蒸餾水、錐形瓶、雙孔塞、水槽、膠管、玻璃導管、量筒、秒表、恒溫水浴槽、注射器。①寫出本實驗H2O2分解反應方程式并標明電子轉移的方向和數目：_____________________________________________________________________。②設計實驗方案：在不同H2O2濃度下，測定________(要求所測得的數據能直接體現反應速率大小)。

③設計實驗裝置，完成如圖所示的裝置示意圖。④參照下表格式，擬定實驗表格，完整體現實驗方案(列出所選試劑體積、需記錄的待測物理量和所擬定的數據；數據用字母表示)。

(2)利用圖(a)和圖(b)中的信息，按下圖(c)裝置(連通的A、B瓶中已充有NO2氣體)進行實驗。可觀察到B瓶中氣體顏色比A瓶中的________(填“深”或“淺”)，其原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。

物理量實驗序號V[0.1mol·L－1Fe2(SO4)3]/mL

……1a

……2a

……③④

V(H2O2)/mLV(H2O)/mLV(O2)mLt/s1

b2bed2

2bbef或

V(H2O2)/mLV(H2O)/mLt/sV(O2)mL1

b2bed2

2bbef考點指導2速率、平衡圖像分析請回答下列問題：(1)反應Ⅰ能自發進行的反應條件是___________________________________________。

(2)對于氣體參與的反應，表示平衡常數Kp時用氣體組分(B)的平衡壓強p(B)代替該氣體物質的量濃度c(B)，則反應Ⅱ的Kp＝________(用表達式表示)。

(3)假設某溫度下，反應Ⅰ的速率(v1)大于反應Ⅱ的速率(v2)，則下列反應過程能量變化示意圖正確的是________。(4)通過監測反應體系中氣體濃度的變化可判斷反應Ⅰ和Ⅱ是否同時發生，理由是_____________________________________________________________________。

(5)圖1為實驗測得不同溫度下反應體系中CO初始體積百分數與平衡時固體產物中CaS質量百分數的關系曲線。則降低該反應體系中SO2生成量的措施有________。

A.向該反應體系中投入石灰石

B.在合適的溫度區間內控制較低的反應溫度

C.提高CO的初始體積百分數

D.提高反應體系的溫度

(6)恒溫恒容條件下，假設反應Ⅰ和Ⅱ同時發生，且v1＞v2，請在圖2中畫出反應體系中c(SO2)隨時間t變化的總趨勢圖。(5)A項，向該反應體系中投入石灰石，分解產生CO2，使反應Ⅰ逆向移動，可降低體系中SO2的生成量，正確；由圖可知，當CO初始體積分數相同時，溫度越低，CaS質量分數越高，由此可知，在合適的溫度區間內控制較低的反應溫度，能減小SO2的生成量，B正確，D錯誤；C項，由圖可看出，提高CO的初始體積百分數曲線呈上升趨勢，CaS的含量升高，生成SO2的量將降低，正確。(6)隨著反應Ⅰ的進行，c(SO2)逐漸增加，當反應Ⅰ剛達到平衡時c(SO2)最大，又由于反應Ⅰ的速率(v1)大于反應Ⅱ的速率(v2)，反應Ⅰ先達到平衡，隨著反應Ⅱ的進行，CO2的濃度不斷增大，使反應Ⅰ平衡逆向移動，SO2的濃度將逐漸減少至反應Ⅱ達到平衡時不再變化，圖像見答案。【解題指南】解答本題時應注意以下四點：(1)活化能對化學反應速率的影響。(2)化學平衡常數的多維表示方法(3)圖像的審讀及解題信息的獲取。(4)做圖能力的訓練。【對點訓練】2.(新課標全國卷)乙醇是重要的有機化工原料，可由乙烯氣相直接水合法或間接水合法生產。回答下列問題：

甲醇制烯烴反應2CH3OH(g)===C2H4(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－29.1kJ·mol－1乙醇異構化反應C2H5OH(g)===CH3OCH3(g)ΔH3＝＋50.7kJ·mol－1則乙烯氣相直接水合反應C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。與間接水合法相比，氣相直接水合法的優點是____________________________________________________________________________________________________。(3)下圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉化率與溫度、壓強的關系(其中nH2O∶nC2H4＝1∶1)。①列式計算乙烯水合制乙醇反應在圖中A點的平衡常數Kp＝________(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質的量分數)。②圖中壓強p1、p2、p3、p4的大小順序為______________，理由是_____________________________________________________________________________________。③氣相直接水合法常用的工藝條件為：磷酸/硅藻土為催化劑，反應溫度290℃、壓強6.9MPa，n(H2O)∶n(C2H4)＝0.6∶1。乙烯的轉化率為5%。若要進一步提高乙烯的轉化率，除了可以適當改變反應溫度和壓強外，還可以采取的措施有________、________。解析(1)乙烯與濃硫酸反應生成C2H5OSO3H，C2H5OSO3H與水反應生成CH3CH2OH，根據原子守恒配平，即可得相應化學方程式：CH2===CH2＋H2SO4(濃)―→C2H5OSO3H，C2H5OSO3H＋H2O―→C2H5OH＋H2SO4。(2)2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH1＝－23.9kJ·mol－1

①2CH3OH(g)===C2H4(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－29.1kJ·mol－1

②C2H5OH(g)===CH3OCH3(g)ΔH3＝＋50.7kJ·mol－1

③根據蓋斯定律，由①－②－③得：C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)ΔH＝－45.5kJ·mol－1。濃硫酸具有強腐蝕性，且濃硫酸與有機物反應常伴有副反應，產生SO2、CO2等氣體，直接水合反應過程中沒有用到濃硫酸，故可有效避免對設備