高中同步學案優化設計GAOZHONGTONGBUXUEANYOUHUASHEJI微專題2化學反應速率和化學平衡圖像PARTONE1.化學反應速率圖像及分析(1)“漸變”類v-t圖像及分析圖像分析結論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其他條件不變,t1時增大反應物的濃度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其他條件不變,t1時減小反應物的濃度專題闡釋圖像分析結論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其他條件不變,t1時增大生成物的濃度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其他條件不變,t1時減小生成物的濃度圖像t1時刻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是氣體總體積增大的反應正反應是氣體總體積減小的反應(2)“斷點”類v-t圖像及分析圖像分析結論t1時v'(正)、v'(逆)均突然增大且v'(正)=v'(逆),平衡不移動其他條件不變,t1時使用催化劑其他條件不變,t1時增大反應體系的壓強且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),平衡不移動其他條件不變,t1時減小反應體系的壓強且反應前后氣體體積無變化(3)“平臺”類v-t圖像及分析例1(2023·海南卷,13改編)工業上苯乙烯的生產主要采用乙苯脫氫工藝:

反應的正、逆反應速率(v)隨時間(t)的變化關系如圖所示。下列說法正確的是(

)A.曲線①表示的是逆反應的v-t關系B.t1、t2時刻體系均處于平衡狀態C.反應進行到t1時,Q>K(Q為濃度商)D.催化劑存在時,v1、v2都增大D解析開始時,反應物濃度最大,生成物濃度為0,則正反應速率最大,逆反應速率為0,故曲線①表示的是正反應的v-t關系,曲線②表示的是逆反應的v-t關系,A錯誤;t1時刻后一段時間,正、逆反應速率仍不斷變化,且不相等,故t1時刻體系未達到平衡狀態,B錯誤;t1時刻后,正反應速率減小,逆反應速率增大,則反應正向進行,故有Q<K,C錯誤;催化劑能降低反應的活化能,從而提高活化分子的百分數,使反應的v1、v2都增大,D正確。2.化學平衡圖像及分析(1)濃度(轉化率、百分含量等)—時間圖像及分析下列圖中,C%指生成物的百分含量,B%指反應物的百分含量。①溫度對化學平衡的影響②壓強對化學平衡的影響③催化劑對化學平衡的影響

(2)轉化率(質量分數、物質的量等)與壓強及溫度的關系圖像(α表示反應物的轉化率,n表示反應物平衡時的物質的量)圖①,若p1>p2>p3,則正反應為氣體體積減小的反應,正反應ΔH<0;圖②,若T1>T2,則正反應為放熱反應,正反應為氣體體積增大的反應。(3)兩類特殊圖像①對于化學反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),如圖所示,不同溫度下反應相同時間時物質的百分含量。M點前,表示從反應開始,v(正)>v(逆);M點為剛達到平衡點;M點后為平衡受溫度的影響情況,即升高溫度,A%增加或C%減少,平衡逆向移動,則有正反應ΔH<0。②對于化學反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),如圖所示,L線上所有的點都是平衡點。L線的上方(E點),A%大于此壓強時平衡體系中A%,則E點滿足v(正)>v(逆);同理L線的下方(F點)滿足v(正)<v(逆)。例2(2024·吉林卷)異山梨醇是一種由生物質制備的高附加值化學品；150℃時制備過程及相關物質濃度隨時間變化如圖所示，15h后異山梨醇濃度不再變化。下列說法錯誤的是（）A.3h時，反應②正、逆反應速率相等B.該溫度下的平均常數：①＞②C.

0~3h平均速率v（異山梨醇）=0.014mol·kg-1·h-1D.反應②加入催化劑不改變其平衡轉化率答案

A解析由題干結合圖像可知,3h時山梨醇的濃度基本為零，1，4-失水山梨醇的濃度先增加后減少，異山梨醇的濃度逐漸增加，在15h時基本不變，反應達到平衡。3h后，各物質的濃度還在變化，反應②未達平衡，正、逆反應速率不相等，A項錯誤；由圖可知，反應①中的反應物山梨醇最終幾乎完全消耗，所以反應①的平衡常數K1接近無窮大，而反應②中的反應物最終還有，故反應②的平衡常數K2

＜K1

，B項正確；

0~3h時異山梨醇的濃度變化為

0.042mol·kg-1，所以其平均速率v==0.014mol·kg-1·h-1，C項正確；催化劑只影響化學反應速率，不會改變平衡轉化率，

D項正確。思維建模解答化學反應速率和化學平衡圖像題的思維流程1.(2024·福建漳州十校聯考)已知可逆反應:A(g)+3B(g)2C(g)

ΔH<0。

已知在t1、t3、t5、t7時反應都達到了平衡,如果t2、t4、t6、t8時都只改變各不相同的一個反應條件,則下列對t2、t4、t6、t8時改變條件的判斷正確的是(

)A.降低溫度、增大壓強、減小反應物濃度、使用催化劑B.使用催化劑、增大壓強、增大反應物濃度、升高溫度C.增大反應物濃度、使用催化劑、減小壓強、升高溫度D.升高溫度、減小壓強、增大反應物濃度、使用催化劑D專題精練解析t2時刻改變條件,v(正)瞬間增大,隨后v(正)仍逐漸增大,說明平衡逆向移動,只能升高溫度或增大壓強,而增大壓強會使平衡正向移動,故t2時刻改變條件是升高溫度。t4時刻改變條件,v(逆)瞬間減小,改變的條件只能是降低溫度或減小壓強,隨后v(逆)逐漸減小直至達到平衡,說明平衡逆向移動,故t4時刻改變的條件是減小壓強。t6時刻改變條件,v(逆)逐漸增大,說明平衡正向移動,曲線不存在“斷點”,則t6時刻改變條件是增大反應物濃度。t8時刻改變條件,正、逆反應同等程度地改變,平衡不移動,故改變的條件是使用催化劑。2.對密閉容器中進行的反應:X(g)+3Y(g)2Z(g),根據相關實驗數據繪制了如圖所示的圖像,下列說法錯誤的是(

)A.依據圖甲可判斷正反應為放熱反應B.在圖乙中,虛線可表示使用了催化劑后X的轉化率C.圖丙可表示減小壓強,平衡向逆反應方向移動D.依據圖丁中混合氣體的平均相對分子質量隨溫度的變化情況,可推知正反應的ΔH<0C解析依據圖像分析,溫度升高時逆反應速率大于正反應速率,平衡逆向進行,則逆向是吸熱反應,正向是放熱反應,A正確;使用催化劑化學反應速率增大,可縮短反應達到平衡的時間,化學平衡不移動,X的轉化率不變,B正確;正反應是氣體體積縮小的反應,減小壓強使平衡逆向移動,則v(正)<v(逆),但減小壓強化學反應速率減小,故v(正)、v(逆)均減小,C錯誤;溫度升高平均相對分子質量減小,由于氣體總質量不變,則氣體總物質的量變大,平衡逆向移動,說明逆反應是吸熱反應,正反應是放熱反應,即ΔH<0,D正確。3.(2024·浙江杭州聯考)可逆反應mA(s)+nB(g)pC(g)+qD(g)進行過程中,當其他條件不變時,C(g)的質量分數與溫度(T)和壓強(p)的關系如圖。根據圖中曲線分析,下列敘述正確的是(

)A.到達平衡后,若使用催化劑,C的質量分數增大B.平衡后,若升高溫度,平衡則向逆反應方向移動C.平衡后,增大A的量,有利于平衡向正反應方向移動D.化學方程式中一定有m+n<p+qB解析由圖甲知,T2先出現拐點,說明T2>T1,升高溫度,C%減小,則平衡逆向移動,升高溫度平衡向吸熱反應移動,故正反應為放熱反應;由圖乙可知,p2先出現拐點,故p2>p1,增大壓強,C%減小,則平衡逆向移動,增大壓強平衡向氣體體積減小的方向移動,故n<p+q。使用催化劑,可縮短達到平衡的時間,但平衡不移動,C的質量分數不變,A錯誤;升高溫度,C%減小,則平衡逆向移動,B正確;達到平衡后增加A的量,因A為固體,對平衡無影響,C錯誤;增大壓強,C%減小,則平衡逆向移動,增大壓強平衡向氣體體積減小的方向移動,故n<p+q,但不能確定m+n<p+q,D錯誤。4.對于可逆反應mA(s)+nB(g)eC(g)+fD(g),當其他條件不變時,C的體積分數[φ(C)]在不同溫度(T)和不同壓強(p)下隨時間(t)的變化關系如圖所示。下列敘述正確的是(

)A.達到平衡后,若使用催化劑,A(s)和B(g)的量都將減少B.正反應的ΔH<0C.化學方程式中,n>e+fD.達到平衡后,增大壓強或者升高溫度時平衡移動方向不一致B解析達到平衡后,使用催化劑,平衡不發生移動,反應體系中各物質的量均不發生變化,A錯誤;根據C的體積分數在不同溫度下隨時間的變化關系可知,T2比T1先出現拐點,說明T2>T1,T2時C的平衡體積分數比T1時小,說明升高溫度,平衡逆向移動,則逆反應為吸熱反應,正反應為放熱反應,正反應的ΔH<0,B正確;根據C的體積分數在不同壓強下隨時間的變化關系可知,p2比p1先出現拐點,說明p2>p1,p2時C的平衡體積分數比p1時小,說明增大壓強,平衡逆向移動,則化學方程式中n<e+f,C錯誤;由前面分析可知,增大壓強或者升高溫度時,平衡均逆向移動,D錯誤。5.向恒容密閉容器中通入X并發生反應:2X(g)Y(g),溫度T1、T2下X的物質的量濃度c(X)隨時間t變化的曲線如圖所示,下列敘述正確的是(

)A.正反應的活化能大于逆反應的活化能C.M點時再加入一定量X,平衡后X的轉化率增大D.該反應進行到M點放出的熱量大于進行到W點放出的熱量C解析由平衡圖像可知,不同溫度下反應達到平衡所需時間T1小于T2,則反應溫度T1高于T2,升高溫度,反應物X的濃度增大,說明平衡向逆反應方向移動,正反應為放熱反應,則正反應的活化能小于逆反應的活化能,