高考化学一轮复习精品导学案专题75 化学反应速率 化学平衡图象原卷版.docx

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高考化学一轮复习精品导学案专题75化学反应速率化学平衡图象原卷版

化学反应速率和化学平衡图像类试题是高考的热点题型，该类试题经常涉及到的图像类型有物质的量（浓度）、速率—时间图像、含量—时间—温度（压强）图像、恒温、恒压曲线等，图像中蕴含着丰富的信息量，具有简明、直观、形象的特点，命题形式灵活，难度不大，解题的关键是根据反应特点，明确反应条件，认真分析图像充分挖掘蕴含的信息，紧扣化学原理，找准切入点解决问题。

该类题型在选择题和简答题中都有涉及，能够很好地考查学生分析问题和解决问题的水平，在复习备考中应引起充足的重视。

考点一、物质的量（浓度）、速率——时间图像

【例1】25℃时，在体积为2L的密闭容器中，气态物质A、B、C的物质的量n（mol）随时间t的变化如图所示，已知达到平衡后，降低温度，A的转化率增大。

（1）根据上图数据，写出该反应的化学方程式：

__________________________。

此反应的平衡常数表达式K＝________，从反应开始到第一次平衡时的平均速率v（A）为________。

（2）在5～7min内，若K值不变，则此处曲线变化的原因是________________________。

（3）下图表示此反应的反应速率v和时间t的关系图：

各阶段的平衡常数如下表所示：

t2～t3

t4～t5

t5～t6

t7～t8

K1

K2

K3

K4

K1、K2、K3、K4之间的关系为________（用“>”、“<”或“＝”连接）。

A的转化率最大的一段时间是________。

【归纳总结】

1．物质的量（或浓度）—时间图像

此类图像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，解题时要注意代表各物质曲线的折点（达平衡时刻），各物质的物质的量（或浓度）变化量的内在联系，即比例符合化学方程式中化学计量数比例关系等情况。

如2A

3B＋C的反应情况如图所示。

2．速率—时间图像

此类图像定性地揭示了v（正）、v（逆）随时间（含条件改变对速率的影响）而变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征，反映了平衡移动的方向。

如N2＋3H2

2NH3ΔH<0，建立平衡后，加热对速率的影响如图。

【变式探究】已知NO2和N2O4能够相互转化：

2NO2（g）

N2O4（g）（正反应为放热反应）。

现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一体积为1L的恒温密闭容器中，反应物浓度随时间变化关系如图所示，回答下列问题：

（1）图中共有两条曲线X和Y，其中曲线______表示NO2浓度随时间的变化；a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是________。

（2）前10min内用NO2表示的化学反应速率v（NO2）＝__________mol·L－1·min－1；反应实行至25min时，曲线发生变化的原因是_________________________________________________________。

（3）若要达到与最后相同的化学平衡状态，在25min时还能够采取的措施是________。

A．加入催化剂B．缩小容器体积

C．升高温度D．加入一定量的N2O4

【方法技巧】

根据速率—时间图像判断反应条件的方法

1．看图像中正、逆反应速率的变化趋势，两者是同等水准的变化，还是不同水准的变化。

同等水准的变化一般从压强（反应前后气体体积不变的反应）和催化剂考虑；若是不同水准的变化，从温度、浓度、压强（反应前后气体体积改变的反应）角度考虑。

2．对于反应速率变化不相等的反应，要注意观察改变某个条件瞬间，正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。

同时要联系外界条件对反应速率的影响规律，加以筛选、验证、排除。

考点二、含量—时间—温度（压强）图像

【例2】可逆反应aA（s）＋bB（g）

cC（g）＋dD（g）ΔH＝QkJ·mol－1，反应过程中，当其他条件不变时，某物质在混合物中的含量与温度（T）、压强（p）的关系如图所示，据图分析，以下说法准确的是（）。

A．T1>T2，ΔH>0B．T10

C．p1>p2，a＋b＝c＋dD．p1

【归纳总结】

常见形式有如下几种。

（C%指生成物的质量分数；B%指某反应物的质量分数）

【变式探究】在密闭容器中实行反应M（g）＋N（g）

Y（g）＋2Z（？

），产物Y在平衡混合物中的质量分数（Y%）在不同温度、压强条件下随时间的变化如下图所示，则下列叙述准确的是（）。

A．正反应为放热反应，Z是气体

B．正反应为放热反应，Z是固体或液体

C．正反应为吸热反应，Z是气体

D．正反应为吸热反应，Z是固体或液体

【解题技巧】

速率平衡图像题解题技巧

（1）先拐先平

在含量（转化率）—时间曲线中，先出现拐点的先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高、有催化剂、压强较大等。

（2）定一议二

当图像中有三个变量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。

（3）三步分析法

一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。

考点三、恒温（压）图像分析

【例3】用CO合成甲醇（CH3OH）的化学方程式为CO（g）＋2H2（g）

CH3OH（g）ΔH<0，按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。

下列说法准确的是（）。

A．温度：

T1＞T2＞T3

B．正反应速率：

v（b）＞v（d）v（a）＞v（c）

C．平衡常数：

K（a）＞K（c）K（b）＝K（d）

D．平均摩尔质量：

M（b）＞M（d）M（a）＜M（c）

【知识归纳】

该类图像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），常见类型如下所示：

如图2所示曲线是其他条件不变时，某反应物的最大转化率（α）与温度（T）的关系曲线，图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正>v逆的点是3，表示v正

【变式探究】研究和开发CO2和CO的创新利用是环境保护和资源利用双赢的课题。

CO可用于合成甲醇。

在压强为0.1MPa条件下，在体积为bL的密闭容器中充入amolCO和2amolH2，在催化剂作用下合成甲醇：

CO（g）＋2H2（g）

CH3OH（g）。

平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如下图：

（1）该反应属于________反应（填“吸热”或“放热”）。

（2）100℃时，该反应的平衡常数：

K＝________（用含a、b的代数式表示）。

若一个可逆反应的平衡常数K值很大，对此反应的说法准确的是________（填序号）。

a．该反应使用催化剂意义不大

b．该反应发生将在很短时间内完成

c．该反应达到平衡时至少有一种反应物百分含量很小

d．该反应一定是放热反应

（3）在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入amolCO、2amolH2，达到平衡时CO转化率________（填“增大”、“不变”或“减小”，下同），平衡常数________。

（4）在某温度下，向一容积不变的密闭容器中充入2.5molCO、7.5molH2，反应生成CH3OH（g），达到平衡时，CO转化率为90%，此时容器内压强为开始时压强的________倍。

【解题模板】

解化学反应速率与化学平衡图像题的思路——“一看、二想、三判断”

（1）一看——看图像。

①看轴：

弄清纵、横坐标的含义；②看线：

弄清线的走向、变化趋势及线的斜率；③看点：

弄清曲线上起点、拐点、交点、最高点与最低点的含义；④看量的变化：

弄清是浓度变化、温度变化、压强变化还是转化率变化；⑤看是否需要作辅助线：

如等温线、等压线等。

（2）二想——想规律。

联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。

（3）三判断——通过将图像分析和理论分析相结合，作出准确判断。

1．【2019年高考四川卷】一定条件下，CH4与H2O（g）发生反应：

CH4（g）+H2O（g）

CO（g）+3H2（g），设起始

=Z，在恒压下，平衡时

（CH4）的体积分数与Z和T（温度）的关系如图所示。

下列说法准确的是（）

A．该反应的焓变△H>0

B．图中Z的大小为a>3>b

C．图中X点对应的平衡混合物中

=3

D．温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后

（CH4）减小

2．【2019年高考海南卷】（9分）顺-1，2-二甲基环丙烷和反-1，2-二甲基环丙烷可发生如下转化：

该反应的速率方程可表示为：

v（正）=k（正）c（顺）和v（逆）=k（逆）c（反），k（正）和k（逆）在一定温度时为常数，分别称作正，逆反应速率常数。

回答下列问题：

（1）已知：

t1温度下，k（正）=0.006s－1，k（逆）=0.002s－1，该温度下反应的平衡常数值K1=_____；该反应的活化能Ea（正）小于Ea（逆），则

________0（填“小于”“等于”或“大于”）。

（2）t2温度下，图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是_______（填曲线编号），平衡常数值K2=_____；温度t2___t1（填“小于”“等于”或“大于”）,判断理由是______。

3．【2019年高考新课标Ⅱ卷】丙烯腈（CH2=CHCN）是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛（CH2=CHCHO）和乙腈CH3CN等，回答下列问题：

（1）以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存有下生成丙烯腈（C3H3N）和副产物丙烯醛（C3H4O）的热化学方程式如下：

①C3H6（g）+NH3（g）+

3/2O2（g）=C3H3N（g）+3H2O（g）△H=-515kJ/mol

②C3H6（g）+O2（g）=C3H4O（g）+H2O（g）△H=-353kJ/mol

两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是；有利于提升丙烯腈平衡产率的反应条件是；提升丙烯腈反应选择性的关键因素是。

（2）图（a）为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应温度为460OC．低于460OC时，丙烯腈的产率（填“是”或者“不是”）对应温度下的平衡产率，判断理由是；高于460OC时，丙烯腈产率降低的可能原因是（双选，填标号）

A．催化剂活性降低B．平衡常数变大C．副反应增多D．反应活化能增大

（3）丙烯腈和丙烯醛的产率与n（氨）/n（丙烯）的关系如图（b）所示。

由图可知，最佳n（氨）/n（丙烯）约为，理由是。

进料氨、空气、丙烯的理论体积约为

1．（2019·福建理综，12）在一定条件下，N2O分解的部分实验数据如下：

反应时间/min

0

10

20

30

40

50

c（N2O）/（mol·L－1）

0.100

0.090

0.080

0.070

0.060

0.050

反应时间/min

60

70

80

90

100

c（N2O）/（mol·L－1）

0.040

0.030

0.020

0.010

0.000

下图能准确表示该反应相关物理量变化规律的是（）。

（注：

图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相对应时间，c1、c2均表示N2O初始浓度且c1

2．（2019·安徽卷，11）一定条件下，通过下列反应能够制备特种陶瓷的原料MgO：

MgSO4（s）＋CO（g）

MgO（s）＋CO2（g）＋SO2（g）ΔH＞0。

该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后，若仅改变图中横坐标x的值，重新达到平衡后，纵坐标y随x变化趋势合理的是（）。

选项

x

y

A

温度

容器内混合气体的密度

B

CO的物质的量

CO2与CO的物质的量之比

C

SO2的浓度

平衡常数K

D

MgSO4的质量（忽略体积）

CO的转化率

1．有一化学平衡mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g），如图表示的是A的转化率与压强、温度的关系。

下列叙述准确的是（）。

A．正反应是放热反应；m＋n>p＋q

B．正反应是吸热反应；m＋n

C．正反应是放热反应；m＋n

D．正反应是吸热反应；m＋n>p＋q

2．已知可逆反应：

4NH3（g）＋5O2（g）

4NO（g）＋6H2O（g）ΔH＝－1025kJ·mol－1。

若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不准确的是（）。

3．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，平衡移动关系如下图所示。

下列说法准确的是（）。

A．p1

B．p1>p2，纵坐标指C的质量分数

C．p1

D．p1

4．在容积不变的密闭容器中实行反应：

2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）ΔH<0。

下列各图表示当其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，其中分析准确的是（）。

A．图Ⅰ表示温度对化学平衡的影响，且甲的温度较高

B．图Ⅱ表示t0时刻使用催化剂对反应速率的影响

C．图Ⅲ表示t0时刻增大O2的浓度对反应速率的影响

D．图Ⅳ中a、b、c三点中只有b点已经达到化学平衡状态

3．近年来，我国北京等地出现严重雾霾天气，据研究，雾霾的形成与汽车排放的CO、NO2等有毒气体相关。

对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体相互反应转化为无毒气体，反应方程式为4CO（g）＋2NO2（g）===4CO2（g）＋N2（g）ΔH＝－1200kJ·mol－1。

对于该反应，温度不同（T2>T1）其他条件相同时，下列图像准确的是（）。

4．T℃时，将气体X与气体Y置于一密闭容器中，反应生成气体Z，反应过程中各物质的浓度变化如图Ⅰ所示。

保持其他条件不变，在T1、T2两种温度下，Y的体积分数变化如图Ⅱ所示。

下列结论准确的是（）。

A．t2时，保持其他条件和物质状态不变，增大压强，化学平衡向逆反应方向移动

B．其他条件不变，若升高温度，正、逆反应速率均增大，且X的转化率增大

C．图Ⅱ中T1>T2，正反应是吸热反应

D．T℃时，若密闭容器中各物质起始浓度为：

0.4mol/LX、0.4mol/LY、0.2mol/LZ，保持其他条件不变，达到平衡时Z的浓度为0.4mol/L

5．科学家采用“组合转化”技术，将CO2在一定条件下转化为重要的化工原料乙烯：

2CO2（g）＋6H2（g）

C2H4（g）＋4H2O（g），正反应为吸热反应，该反应达到平衡后，改变横坐标表示的反应条件，下列图示错误的是（）。

6．某恒容密闭容器中充入一定量SO2和O2实行反应：

2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）ΔH<0，反应速率（v）与温度（T）、SO2的体积分数[V（SO2）%]与压强（p）的关系分别如图甲、图乙所示。

下列说法不准确的是（）。

A．图甲中，曲线1表示逆反应速率与温度的关系

B．图甲中，d点表示温度为T0时，反应已经达到平衡

C．图乙中，温度恒定时，a、b两点对应的反应速率：

va>vb

D．图乙中，温度恒定时，c点的反应正在向逆反应方向实行

7．密闭容器中实行的可逆反应：

aA（g）＋bB（g）

cC（g）在不同温度（T1和T2）及压强（p1和p2）下，混合气体中B的质量分数w（B）与反应时间（t）的关系如图所示。

下列判断准确的是（）。

A．T1c，正反应为吸热反应

B．T1>T2，p1

C．T1p2，a＋b

D．T1>T2，p1>p2，a＋b>c，正反应为放热反应

8．有一反应：

2A＋B

2C，其中A、B、C均为气体，右图中的曲线是该反应在不同温度下的平衡曲线，x轴表示温度，y轴表示B的转化率，图中有a、b、c三点，如图所示，则下列描述准确的是（）。

A．该反应是放热反应

B．b点时混合气体的平均摩尔质量不再变化

C．T1温度下a点表示若想达到平衡，能够采取增大压强的方法

D．c点可表示v（正）＜v（逆）

9．合成氨反应为：

N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）。

图1表示在一定的温度下此反应过程中的能量的变化。

图2表示在2L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线。

图3表示在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响。

下列说法准确的是（）。

A．该反应为自发反应，由图1可得加入适当的催化剂，E和ΔH都减小

B．图2中0～10min内该反应的平均速率v（H2）＝0.045mol·L－1·min－1，从11min起其他条件不变，压缩容器的体积为1L，则n（N2）的变化曲线为d

C．图3中a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N2的转化率最高的是b点

D．图3中T1和T2表示温度，对应温度下的平衡常数为K1、K2，则：

T1>T2，K1>K2

10．一定温度下，将1molA和1molB气体充入2L密闭容器，发生反应：

A（g）＋B（g）

xC（g）＋D（s）ΔH>0，t1时达到平衡。

在t2、t3时刻分别改变反应的一个条件，测得容器中气体C的浓度随时间变化如图所示。

下列说法准确的是（）。

A．t1～t3间该反应的平衡常数均为4

B．反应方程式中的x＝1

C．t2时刻改变的条件是使用催化剂

D．t3时刻改变的条件是移去少量物质D

11．在一定条件下，容积分别为1L和2L的甲、乙两密闭容器中同时充入2molA和2molB的混合气体，发生如下反应：

2A（g）＋B（g）xC（g）ΔH＝QkJ·mol－1，保持甲、乙两容器温度不变且相同，两容器中相关A的量随时间的变化如图：

（1）根据上述图像判断，x________3（填“>”“＝”或“<”）。

写出该反应的平衡常数表达式：

K＝________，已知温度升高时，K值减小，则Q________0（填“>”“＝”或“<”）。

（2）用B物质表示从0～3min内乙容器中反应的平均速率v（B）＝________。

（结果保留三位小数）

（3）能说明甲容器中反应达到平衡状态的是________（填编号）。

a．2n（A）＝n（B）＝x·n（C）

b．c（A）、c（B）、c（C）保持一个定值

c．x·v逆（B）＝v正（C）

d．甲容器中气体的密度保持不变

（4）甲、乙两容器中反应达到平衡时所耗时间相同，原因可能是__________________________。

12．反应A（g）

B（g）＋C（g）在容积为1.0L的密闭容器中实行，A的初始浓度为0.050mol·L－1。

温度T1和T2下A的浓度与时间关系如图所示。

回答下列问题：

（1）上述反应的温度T1________T2，平衡常数K（T1）________K（T2）。

（填“大于”、“小于”或“等于”）

（2）若温度T2时，5min后反应达到平衡，A的转化率为70%，则：

①平衡时体系总的物质的量为_____________________________________________________。

②反应的平衡常数K＝___________________________________________________________。

③反应在0～5min区间的平均反应速率v（A）＝________。

13．火力发电厂释放出大量二氧化碳，对燃煤废气实行脱碳等处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。

将CO2转化为甲醇是一种新型脱碳技术，其反应为CO2（g）＋3H2（g）

CH3OH（g）＋H2O（g）ΔH。

（1）取五份等体积的CO2和H2的混合气体（物质的量之比均为1∶3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ（CH3OH）与反应温度T的关系曲线如图Ⅰ所示，则上述CO2转化为甲醇的反应的ΔH________0（填“>”、“<”或“＝”）。

（2）如图Ⅱ是在恒温密闭容器中，压强为p1时H2的体积分数随时间t的变化曲线，请在图中画出该反应在p2（p2>p1）时H2的体积分数随时间t的变化曲线。

（3）在一恒温恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2，实行上述反应。

测得CO2和CH3OH（g）的物质的量浓度随时间的变化如图Ⅲ所示。

则0～10min内，氢气的平均反应速率为________；该温度下，反应的平衡常数为________（保留三位有效数字）；10min后，向该容器中再充入1molCO2和3molH2，则再次达到平衡时CH3OH（g）的体积分数________（填“增大”、“减小”或“不变”）。