第27講化學反應速率、平衡圖像目錄考情分析網(wǎng)絡構建考點一速率圖像【夯基·必備基礎知識梳理】知識點1速率—時間圖像知識點2速率—壓強(或溫度)圖像知識點3物質的量(或濃度)—時間圖像【提升·必考題型歸納】考向1考查速率-時間圖像考向2考查速率—壓強(或溫度)圖像考向3考查濃度或物質的的量-時間圖像考點二平衡圖象【夯基·必備基礎知識梳理】知識點1轉化率(或百分含量)—時間—溫度(或壓強)圖像知識點2恒溫線或恒壓線圖像知識點3反應過程中組分含量或濃度與溫度的關系圖像【提升·必考題型歸納】考向1考查轉化率(或百分含量)—時間—溫度(或壓強)圖像的分析判斷考向2考查恒溫線或恒壓線圖像的分析判斷考向3考查組分含量或濃度與溫度的關系圖像的分析判斷考向4考查化學平衡曲線外的非平衡點分析考點三圖像類分析方法【夯基·必備基礎知識梳理】知識點1速率圖像分析知識點2平衡圖像分析【提升·必考題型歸納】考向1考查化學反應速率圖像分析考向2考查化學平衡綜合圖像分析真題感悟考點要求考題統(tǒng)計考情分析速率圖像2023山東卷14題，4分2022河北卷13題，3分2021遼寧卷12題，3分分析近三年的高考試題，高考命題在本講有以下規(guī)律：化學反應速率和化學平衡圖像分析類試題經(jīng)常涉及的圖像類型有含量—時間—溫度(壓強)圖像、恒溫、恒壓曲線等，圖像中蘊含著豐富的信息，具有簡明、直觀、形象的特點，命題形式靈活，難度不大，解題的關鍵是根據(jù)反應特點，明確反應條件，認真分析圖像，充分挖掘蘊含的信息，緊扣化學原理，找準切入點解決問題。圖像作為一種思維方法在解題過程中也有著重要作用，可以將一些較為抽象的知識，轉化為圖像，然后進行解決。注意掌握從圖像中獲取有效信息，解答與化學反應速率和化學平衡有關的問題，如反應速率、反應轉化率、產(chǎn)率，提高轉化率的措施等；從圖表或圖像中獲取信息，計算轉化率、平衡常數(shù)等。平衡圖像2023湖南卷13題，4分2022廣東卷13題，4分2021江蘇卷14題，3分考點一速率圖像知識點1速率—時間圖像1.“漸變”類v－t圖像圖像分析結論t1時v′正突然增大，v′逆逐漸增大；v′正＞v′逆，平衡向正反應方向移動t1時其他條件不變，增大反應物的濃度t1時v′正突然減小，v′逆逐漸減小；v′逆＞v′正，平衡向逆反應方向移動t1時其他條件不變，減小反應物的濃度t1時v′逆突然增大，v′正逐漸增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反應方向移動t1時其他條件不變，增大生成物的濃度t1時v′逆突然減小，v′正逐漸減小；v′正＞v′逆，平衡向正反應方向移動t1時其他條件不變，減小生成物的濃度2.“斷點”類v－t圖像圖像t1時刻所改變的條件溫度升高降低升高降低適合正反應為放熱的反應適合正反應為吸熱的反應壓強增大減小增大減小適合正反應為氣體物質的量增大的反應適合正反應為氣體物質的量減小的反應3.“平臺”類v-t圖像圖像分析結論t1時v′正、v′逆均突然增大且v′正＝v′逆，平衡不移動t1時其他條件不變使用催化劑t1時其他條件不變增大反應體系的壓強且m＋n＝p＋q(反應前后氣體體積無變化)t1時v′正、v′逆均突然減小且v′正＝v′逆，平衡不移動t1時其他條件不變，減小反應體系的壓強且m＋n＝p＋q(反應前后氣體體積無變化)4.全程速率—時間圖像例如：Zn與足量鹽酸的反應，化學反應速率隨時間的變化出現(xiàn)如圖所示情況。原因：(1)AB段(v增大)，反應放熱，溶液溫度逐漸升高，v增大。(2)BC段(v減小)，溶液中c(H＋)逐漸減小，v減小。知識點2速率—壓強(或溫度)圖像1.對于速率～溫度曲線，溫度改變后，吸熱反應速率變化大，放熱反應速率變化小。即吸熱大變，放熱小變。以mA＋nBpC＋qD；△Ｈ＝Ｑ為例2.對于速率～壓強曲線，壓強改變后，氣體體積之和大的一側反應速率變化大，氣體體積之和小的一側反應速率變化小。以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)；△Ｈ＝Ｑ為例【名師點撥】這類圖像中曲線的意義是外界條件(如溫度、壓強等)對正、逆反應速率影響的變化趨勢及變化幅度。圖中交點是平衡狀態(tài)，壓強或溫度增大，正反應速率增大得快，平衡正向移動。知識點3物質的量(或濃度)—時間圖像這類圖像能說明平衡體系中各組分在反應過程中的濃度變化情況。1、識圖：在c-t圖中，一般橫坐標表示時間，縱坐標表示濃度或物質的量等變化，分析圖時要抓住隨著時間的變化曲線的基本走勢問題，其重點及易錯點應抓住曲線的斜率，某一時刻曲線的斜率大小就表示該時刻反應的速率快慢，曲線越陡表示反應的速率越大，曲線越平緩表示反應的速率越小。2、規(guī)律：①若為溫度變化引起，溫度較高時，反應達平衡所需時間短。②若為壓強變化引起，壓強較大時，反應達平衡所需時間短。③若為是否使用催化劑，使用適宜催化劑時，反應達平衡所需時間短。3、實例：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。(1)由圖像得出的信息①_________是反應物，_________是產(chǎn)物。②t3s時反應達到_________狀態(tài)，X、Y并沒有全部反應，該反應是_________反應。③0～t3s時間段：Δn(X)＝_________mol，Δn(Y)＝_________mol，Δn(Z)＝_________mol。(2)根據(jù)圖像可進行如下計算①某物質的平均速率、轉化率，如v(X)＝eq\f(n1－n3,V·t3)mol·L－1·s－1；Y的轉化率＝eq\f(n2－n3,n2)×100%。②確定化學方程式中的化學計量數(shù)之比，如X、Y、Z三種物質的化學計量數(shù)之比為__________________。4、易錯提醒：解該類圖像題要注意各物質曲線出現(xiàn)折點(達到平衡)的時刻相同，各物質濃度變化的內在聯(lián)系及比例符合化學方程式中的化學計量數(shù)關系。考向1考查速率-時間圖像例1.在容積不變的密閉容器中存在如下反應：2A（g）＋B（g）3C（g）；ΔH<0，某研究小組研究了其他條件不變時，改變某一條件對上述反應的影響，下列分析正確的是溶液進行下列實驗，結合實驗，下列說法正確的是A．圖Ⅰ表示的是t1時刻增大反應物的濃度對反應速率的影響B(tài)．圖Ⅱ表示的一定是t1時刻加入催化劑后對反應速率的影響C．圖Ⅲ表示的是溫度對化學平衡的影響，且乙的溫度較高D．圖Ⅲ表示的是不同催化劑對平衡的影響，且甲的催化效率比乙高【變式訓練】如圖表示反應2SO2(g)＋O22SO3(g)+Q的正反應速率隨時間的變化情況，試根據(jù)圖中曲線判斷下列說法可能正確的是A．t1時只減小了壓強；B．t1時只降低了溫度；C．t1時增加了SO2和O2的濃度，平衡向正反應方向移動；D．t1時減小SO2濃度的同時，增加了SO3的濃度；考向2考查速率—壓強(或溫度)圖像例2.下列各圖是溫度(或壓強)對2A(s)＋2B(g)2C(g)＋D(g)ΔH<0的正、逆反應速率的影響，曲線交點表示建立平衡時的溫度或壓強，其中正確的是()A．B．C．D．【變式訓練】可逆反應mA(g)?nB(g)+pC(s)；△H=Q，溫度和壓強的變化對正、逆反應速率的影響分別符合如圖中的兩個圖象，以下敘述正確的是：()A．m＞n，Q＜0 B．m＞n+p，Q＞0C．m＞n，Q＞0 D．m＜n+p，Q＜0考向3考查濃度或物質的的量-時間圖像例3．（2023·天津南開·南開中學校考模擬預測）向剛性容器中投入與(足量)發(fā)生反應：(相對分子質量：M大于N)。測得不同溫度下體積分數(shù)隨時間t的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是A．內，B．溫度升高，容器內氣體的密度減小C．℃，再投入，平衡時D．【變式訓練】（2023·河北邢臺·統(tǒng)考一模）室溫下，某溶液初始時僅溶有M，同時發(fā)生以下兩個反應：①；②。反應①的速率可表示為，反應②的速率可表示為(、為速率常數(shù))。體系中生成物濃度(c)隨時間(t)變化的曲線如圖所示。下列說法錯誤的是A．0~10s內，M的平均反應速率B．溫度不變，反應過程中的值不變C．反應①的活化能比反應②的活化能大D．溫度升高，體系中的值減小考點二平衡圖像知識點1轉化率(或百分含量)—時間—溫度(或壓強)圖像該類圖像中常常與化學平衡知識相聯(lián)系，重在考查化學平衡相關知識點。這類圖像反映了反應物或生成物的量在不同溫度（壓強）下對時間的關系，解題時要注意一定條件下物質含量不再改變時，應是化學反應達到平衡的特征。1.識圖：一般當轉化率達到一個定值，即轉化率或百分含量保持不變，該反應達到化學平衡，我們可以借助圖像中曲線的數(shù)值大小，進一步結合影響平衡的一些外界因素，分析整合，得出相關結論。已知不同溫度或壓強下，反應物的轉化率α(或百分含量)與時間的關系曲線，推斷溫度的高低及反應的熱效應或壓強的大小及氣體物質間的系數(shù)的關系。2.規(guī)律：“先拐先平，數(shù)值大”原則分析反應由開始(起始物質相同時)達到平衡所用時間的長短可推知反應條件的變化。①若為溫度變化引起，溫度較高時，反應達平衡所需時間短。如圖甲中T2>T1。②若為壓強變化引起，壓強較大時，反應達平衡所需時間短。如圖乙中p1>p2。③若為使用催化劑引起，使用適宜催化劑時，反應達平衡所需時間短。如圖丙中a使用催化劑。3.實例：正確掌握圖像中反應規(guī)律的判斷方法[以mA(g)＋nB(g)pC(g)中反應物A的轉化率αA為例說明]①圖甲中，T2>T1，升高溫度，αA降低，平衡逆向移動，正反應為放熱反應。②圖乙中，p1>p2，增大壓強，αA升高，平衡正向移動，則正反應為氣體體積縮小的反應。③若縱坐標表示A的百分含量，則甲中正反應為吸熱反應，乙中正反應為氣體體積增大的反應。知識點2恒溫線或恒壓線圖像該類圖像的縱坐標為物質的平衡濃度（反應物或生成物）或反應物的轉化率，橫坐標為溫度或壓強。1.識圖：(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減小的反應，ΔH＜0；圖②，若T1>T2，則正反應為放熱反應。解答此類圖像問題，往往可作分析時可沿橫軸作一條平行于縱軸的虛線——恒壓線或恒溫線，然后進行定一議二，從而可解決問題。2.規(guī)律：(1)“定一議二”原則：可通過分析相同溫度下不同壓強時反應物A的轉化率大小來判斷平衡移動的方向，從而確定反應方程式中反應物與產(chǎn)物氣體物質間的系數(shù)的大小關系。如乙中任取兩條壓強曲線研究，壓強增大，αA增大，平衡正向移動，正反應為氣體體積減小的反應，甲中任取一曲線，也能得出結論。(2)通過分析相同壓強下不同溫度時反應物A的轉化率的大小來判斷平衡移動的方向，從而確定反應的熱效應。如利用上述分析方法，在甲中作垂直線，乙中任取一曲線，即能分析出正反應為放熱反應。知識點3反應過程中組分含量或濃度與溫度的關系及非平衡點圖像1.反應過程中組分含量或濃度與溫度的關系圖像對于化學反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在相同時間段內，M點前，表示化學反應從反應物開始，則v正>v逆，未達平衡；M點為剛達到的平衡點。M點后為平衡受溫度的影響情況，即升溫，A%增大(C%減小)，平衡逆向移動，ΔH<0。2.化學平衡曲線外的非平衡點分析對于化學反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L線上所有的點都是平衡點。左上方(E點)，A%大于此壓強或溫度時平衡體系中的A%，E點必須向正反應方向移動才能達到平衡狀態(tài)，所以，E點v正>v逆；則右下方(F點)v正<v逆。考向1考查轉化率(或百分含量)—時間—溫度(或壓強)圖像的分析判斷例1．（2023·遼寧沈陽·統(tǒng)考二模）在起始溫度均為T℃、容積均為10L的密閉容器A(恒溫)、B(絕熱)中均加入和4molCO，發(fā)生反應。已知：、分別是正、逆反應速率常數(shù)，，，A、B容器中的轉化率隨時間的變化關系如圖所示。下列說法中正確的是A．Q點與P點的平衡常數(shù)大小為：B．與濃度比為1∶1時，標志此反應已達平衡C．T℃時，D．用CO的濃度變化表示曲線N在0～100s內的平均速率為【變式訓練】（2023·河北滄州·滄州市第二中學校聯(lián)考三模）在2L剛性密閉容器中充入足量的Cu粉和2molNO2(g)，發(fā)生反應：2NO2(g)+4Cu(s)4CuO(s)+N2(g)△H。在不同溫度下，NO2的轉化率與時間的關系如圖1所示；反應速率與時間的關系如圖２所示。下列說法錯誤的是

已知：該條件下，NO2不發(fā)生反應生成N2O4。A．△H＜0B．v正：a點＜b點C．圖2中t0min時改變的條件是增大N2濃度D．T1溫度下，平衡常數(shù)K=1.875考向2考查恒溫線或恒壓線圖像的分析判斷例2．（2023·全國·模擬預測）可以利用碳、氮的化合物在一定條件下發(fā)生反應緩解環(huán)境污染。向某密閉容器中充入5molCO和4molNO，發(fā)生反應：

，平衡時NO的體積分數(shù)與溫度、壓強的關系如圖所示。下列說法正確的是A．溫度：B．若D點為平衡點，則D點的正反應速率與G點的逆反應速率可能相等C．E點時NO的平衡轉化率為25%D．在實際應用中為提高效率，需要研發(fā)在高溫下具有高活性的高效催化劑【變式訓練】（2023·廣東揭陽·普寧二中實驗學校校聯(lián)考二模）納米二氧化鈦催化劑可用于工業(yè)上合成甲醇：，按投料比將與充入恒容密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應，測得的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示。下列說法錯誤的是A．B．C．N點轉化率、平衡常數(shù)均大于M點D．、壓強下，Q點對應的考向3考查組分含量或濃度與溫度的關系圖像的分析判斷例3.（2023·海南省直轄縣級單位·嘉積中學校考三模）在二氧化碳加氫制甲烷的反應體系中，主要發(fā)生反應的熱化學方程式如下：反應I：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH=-164.7kJ·mol-1反應Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.2kJ·mol-1反應Ⅲ：2CO(g)+2H2(g)CO2(g)+CH4(g)ΔH=-247.1kJ·mol-1向恒壓、密閉容器中通入1molCO2和4molH2，平衡時CH4、CO、CO2的物質的量隨溫度的變化曲線如圖所示。則圖中曲線A表示的物質是

A．CO B．CH4 C．CO2 D．無法確定【變式訓練】（2023·河北邢臺·邢臺市第二中學校聯(lián)考三模）一定溫度下，有兩個體積均為2L的恒容密閉容器Ⅰ和Ⅱ，向Ⅰ中充入1molCO和2mol，向Ⅱ中充入2molCO和4mol，均發(fā)生下列反應并建立平衡：。測得不同溫度下CO的平衡轉化率如圖所示。下列說法正確的是

A．該反應的B．L、M兩點容器內正反應速率：C．曲線①表示容器Ⅱ的變化過程D．N點對應溫度下該反應的平衡常數(shù)考向4考查化學平衡曲線外的非平衡點分析例4.（2023·北京海淀·101中學校考三模）CO2催化加氫合成二甲醚是一種CO2轉化方法，其過程中主要發(fā)生下列反應：反應Ⅰ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H1反應Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H2恒壓，投入1molCO2和適當過量的H2，CO2平衡轉化率和平衡時CH3OCH3的選擇性隨溫度的變化如圖。其中：CH3OCH3的選擇性=×100%下列說法中不正確的是A．△H1＞0，△H2＜0B．溫度高于300℃，反應Ⅰ正移程度超過反應Ⅱ逆移程度C．220℃時，反應一段時間后，測得CH3OCH3的選擇性為48%(即圖中A點)。此時反應Ⅰ和Ⅱ均未達到平衡狀態(tài)D．若平衡時CH3OCH3的選擇性為48%，則體系中c(CH3OCH3)∶c(CO)=48∶52【變式訓練】（2023·遼寧沈陽·統(tǒng)考三模）汽車尾氣中NO產(chǎn)生的反應為：，一定條件下，等物質的量的(g)和(g)在恒容密閉容器中反應，如圖曲線a表示該反應在溫度T下濃度隨時間的變化，曲線b表示該反應在某一起始反應條件改變時濃度隨時間的變化。下列說法中正確的是

A．溫度T下，混合氣體的密度不變，說明反應達平衡B．溫度T下，該反應的平衡常數(shù)C．曲線a對應條件下，D．曲線b對應的條件改變一定是升高溫度考點三圖像類分析方法知識點1速率圖像分析方法1.識圖這類圖像定性地揭示了反應過程中v（正）、v（逆）隨時間（含條件改變對化學反應速率的影響）而變化的規(guī)律，體現(xiàn)了平衡的“逆、動、等、定、變、同”的基本特征，以及平衡移動的方向。分析這類圖像的重點及易錯點是圖像中演變出來的相關面積，曲線下方陰影部分的面積大小就表示在該時間段內某物質的濃度的變化量。另外，由v-t圖可知，在一般情況下，同一個反應有先快后慢的特點，生成等量產(chǎn)物（或消耗等量反應物），所需的時間逐漸變長。2.常見v-t圖像分析方法(1)看圖像中正、逆反應速率的變化趨勢,看二者是同等程度的變化,還是不同程度的變化。同等程度的變化一般從壓強(反應前后氣體體積不變的反應)和催化劑角度考慮;若是不同程度的變化,可從溫度、濃度、壓強(反應前后氣體體積改變的反應)角度考慮。(2)對于反應速率變化程度不相等的反應,要注意觀察改變某個條件瞬間,正、逆反應速率的大小關系及變化趨勢。同時要聯(lián)系外界條件對反應速率的影響規(guī)律,加以篩選、驗證、排除。(3)改變條件判斷v(正)、v(逆)的相對大小時,可以從平衡移動方向討論,若平衡正移,v(正)>v(逆),若平衡逆移,v(正)<v(逆)。知識點2平衡圖像分析方法1.思維建模2.解題步驟第一步：看特點。即分析可逆反應方程式，觀察物質的狀態(tài)、氣態(tài)物質分子數(shù)的變化(正反應是氣體分子數(shù)增大的反應，還是氣體分子數(shù)減小的反應)、反應熱(正反應是放熱反應，還是吸熱反應)等。第二步：識圖像。即識別圖像類型，一看“面”（理清橫坐標、縱坐標表示的含義）；二看“線”（分析曲線的走向和變化趨勢，它與橫坐標、縱坐標的關系）；三看“點”（重點分析特殊點——起點、拐點、交點、終點的含義）；四看是否要作輔助線（如等溫線、等壓線等），五看定量圖像中有關量的多少問題。第三步：聯(lián)想化學反應速率、化學平衡移動原理，特別是影響因素及使用前提條件等。利用規(guī)律“先拐先平，數(shù)值大”判斷，即曲線先出現(xiàn)拐點，先達到平衡，其溫度、壓強越大。第四步：圖表與原理整合。逐項分析圖表，重點看圖表是否符合可逆反應的特點、化學反應速率和化學平衡原理。3.解題技巧①先拐先平：在含量—時間曲線中，先出現(xiàn)拐點的則先達到平衡，說明該曲線表示的溫度較高或壓強較大。②定一議二：在含量—T/p曲線中，圖像中有三個變量，先確定一個量不變，再討論另外兩個量的關系(因平衡移動原理只適用于“單因素”的改變)。即確定橫坐標所示的量后，討論縱坐標與曲線的關系或確定縱坐標所示的量后(通常可畫一垂線)，討論橫坐標與曲線的關系。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。4.易錯點撥（1）“先拐先平”與速率快慢的誤區(qū)：在反應速率與化學平衡圖像中，我們容易錯誤認為曲線先出現(xiàn)拐點，則反應速率一定快，由此得出反應溫度或壓強、濃度一定大等錯誤觀點。正確的分析應該是先出現(xiàn)拐點，先平衡，即常說的“先拐先平”，但比較反應速率快慢時，應該依據(jù)曲線斜率的大小，斜率大，反應速率快，如下面圖像，盡管曲線b先平衡，但其反應速率小于曲線a對應的速率。（2）未達到平衡的曲線誤認為是平衡時的曲線。如根據(jù)下面圖像判斷某反應正反應為放熱反應還是吸熱反應時，從o—a—b階段，誤認為升高溫度，生成物濃度增大，反應向正反應方向進行，所以該正反應為吸熱反應。該錯誤結論的得出原因在于o—a—b階段時，該反應并沒有達到平衡狀態(tài)，b點為平衡時狀態(tài)，通過b—c階段可以得出，在平衡狀態(tài)下，若升高溫度，生成物濃度減少，平衡逆向移動，所以該反應的正反應為放熱反應。（3）圖像中涉及定量問題時，應該注意相關“量”與反應原理的對應關系。如合成氨中，若H2、N2的濃度按照3:1置入反應裝置中，盡管H2、N2的濃度不斷減少，根據(jù)反應原理，二者減少量應該滿足3:1的關系，顯然下面圖像中曲線的變化是錯誤的結論。考向1考查化學反應速率圖像分析例1.（2023·廣東·校聯(lián)考模擬預測）某溫度下，向VL恒容密閉容器中通入4molX(g)，發(fā)生反應：①2X(g)=Y(g)+4Z(g)，②。反應體系中X、Y、Z的物質的量隨時間t的變化曲線如圖所示。下列說法錯誤的是A．25min時，氣體X反應完全B．0~10min內，氣體X的平均反應速率為C．25min時，向該體系中僅通入1mol后，反應②的平衡不發(fā)生移動(保持其他條件不變)D．該溫度下，反應②的平衡常數(shù)L?mol【變式訓練】（2023·廣東惠州·統(tǒng)考一模）在體積為1L的恒容密閉容器中充入1molCO2和3molH2，一定條件下反應：。測得CO2和H2的濃度隨時間變化如圖所示。下列說法正確的是A．平衡時的轉化率為75%B．平衡后充入惰性氣體，平衡向正向移動C．該條件下，第9min時大于第3min時D．混合氣體的密度不隨時間的變化而變化，則說明上述反應達到平衡狀態(tài)考向2考查化學平衡綜合圖像分析例2.（2023·廣東江門·統(tǒng)考一模）一定量的CO2與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中反應：C(s)+CO2(g)?2CO(g)，平衡時，體系中氣體體積分數(shù)與溫度的關系如下圖所示：已知：氣體分壓(p分)=氣體總壓(p總)×體積分數(shù)。下列說法錯誤的是A．該反應△H>0B．550℃時，充入惰性氣體將使v正>v逆C．650℃時，反應達平衡后CO2的轉化率為25.0%D．925℃時，用平衡