创新设计2015届高考化学广东专用一轮总复习配套课件专题课堂八化学反应速率和化学平衡图像

专题课堂八化学反应速率和化学平衡图像题的解题策略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2A3B＋C的反应情况如图所示。考点一物质的量(浓度)、速率—时间图像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，以及平衡移动的方向。如N2＋3H22NH3ΔH0，建立平衡后，加热对速率的影响如图。【示例1】已知NO2和N2O4可以相互转化：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；反应进行至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时还可以采取的措施是________。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解析(1)曲线X在0～10min达到平衡时浓度变化了0.4mol·L－1，而曲线Y在0～10min达到平衡时变化了0.2mol·L－1，所以可得X曲线为NO2的浓度变化曲线；达到平衡时浓度不再随时间而发生变化，所以b、d点均表示反应已达到平衡状态。(2)NO2在0～10min达到平衡时浓度变化了0.4mol·L－1，所以用NO2表示的反应速率为0.04mol·L－1·min－1；而在25min时，NO2的浓度由0.6mol·L－1突变为1.0mol·L－1，而N2O4的浓度在25min时没有发生改变，所以可得此时改变的条件是向容器中加入了0.4molNO2。(3)加入NO2后平衡正向移动，所以若要达到与最后相同的化学平衡状态，还可通过增大压强，使平衡也同样正向移动；或者采取降低温度的方法，使平衡正向移动；也可以向容器中充入一定量N2O4，因为这样相当于增大容器中气体的压强，使得NO2的转化率提高，即达到与最后的平衡相同的平衡状态。答案(1)Xbd(2)0.04加入了0.4molNO2(或加入了NO2)(3)BD【应用1】一定温度下，在某密闭容器中发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)并达到平衡状态。若保持温度不变，在t0时刻改变外界条件，反应速率发生如右图所示的变化。则下列关于反应容器及反应条件变化的说法中正确的是()。A．容器为恒压容器时，充入适量HeB．容器为恒压容器时，充入适量HIC．容器为恒容容器时，充入适量HeD．容器为恒容容器时，充入适量HI解析恒容充入He时，对反应气体的浓度没有影响，正逆反应速率不变，所以C错。恒容充入HI时，相当于加压，而对于该反应，平衡不会移动，与图像不合，D错。恒压充入He，相当于减压，而对于该反应，减压平衡不会移动，与图像不合，A错。恒压充入HI时，体系的体积增大，H2和I2的浓度都变小，正反应速率减小；而充入的是纯HI，故HI的浓度增大，逆反应速率增大，而且最终达到平衡时，与原平衡态各物质的浓度完全一样，所以只有B对。答案B1．看图像中正、逆反应速率的变化趋势，两者是同等程度的变化，还是不同程度的变化。同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂考虑；若是不同程度的变化，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。根据速率—时间图像判断反应条件的方法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)考点二含量—时间—温度(压强)图像【示例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正确的是()。解析升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡时一氧化氮的含量小，且达到平衡时需要的时间短，故A正确，D错误；B项增大压强，平衡向逆反应方向移动，平衡时一氧化氮的含量小，且达到平衡时需要的时间短，故正确；C项有无催化剂只影响到达平衡状态的时间，不影响平衡移动，故正确。答案D【应用2】一定条件下，在体积为VL的密闭容器中，一氧化碳和氢气反应生成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，下图表示该反应在不同温度下的反应过程。关于该反应，下列说法正确的是(双选)()。A．反应达平衡后，升高温度，平衡常数K减小B．反应过程中使用Cu2O/ZnO作催化剂，二者均不参加反应C．500℃反应达到平衡时，用氢气物质的量浓度减少表示该反应的反应速率是：v(H2)＝nBV×tBmol·(L·min)－1D．300℃反应达到平衡后，若其他条件不变，将体积缩小到原来的12，平衡右移，氢气物质的量浓度增大解析由曲线看出，500℃时甲醇的平衡含量比300℃少，说明温度升高，平衡左移，则该反应为放热反应，故升高温度，平衡常数减小，A项正确；催化剂参与化学反应，生成中间产物，但最后又生成原来的物质，B项错误；500℃反应达到平衡时，用氢气物质的量浓度减少表示该反应的反应速率应为：v(H2)＝2×nBV×tBmol·(L·min)－1，C项错误；该反应为气体物质的量减小的反应，加压平衡右移，但平衡移动的结果不能抵消只能减弱这种条件的改变，故氢气的浓度还是增大，D项正确。答案AD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：考点三恒压(温)线图像分析如图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v逆的点是1，而2、4点表示v正＝v逆。【示例3】在恒容密闭容器中存在下列平衡：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)。CO2(g)的平衡物质的量浓度c(CO2)与温度T的关系如图所示。下列说法错误的是()。A.反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的ΔH0B．在T2时，若反应处于状态D，则一定有v正v逆C．平衡状态A与C相比，平衡状态A的c(CO)大D．使用合适的催化剂能提高CO的转化率解析选项A，由图像可知，升温，c(CO2)增大，说明升温平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应，即ΔH0；选项B，D状态→B状态，c(CO2)减小，平衡向逆反应方向移动，故一定有v正v逆；选项C，因T1T3，且生成CO的反应为放热反应，故平衡状态A的c(CO)大；选项D，催化剂只能改变反应速率，对转化率无影响。答案D【应用3】在容积一定的密闭容器中发生可逆反应A(g)＋2B(g)2C(g)ΔH0，平衡移动关系如右图所示。下列说法正确的是()。A．p1p2，纵坐标指A的质量分数B．p1p2，纵坐标指C的质量分数C．p1p2，纵坐标指A的转化率D．p1p2，纵坐标指混合气体的平均摩尔质量解析根据图像分析知纵坐标所代表的物理量随温度的升高而增大，结合上述反应知温度升高平衡将向正反应方向移动，所以增大的物理量有A、B的转化率，C的质量分数和混合气体的平均摩尔质量；由题给反应知，随压强的增大，A、B的转化率，C的质量分数和混合气体的平均摩尔质量均增大，故B正确。答案B【示例4】(2013·江苏南通调研，15)温度为T时，向VL的密闭容器中充入一定量的A和B，发生反应：A(g)＋B(g)C(s)＋xD(g)ΔH0，容器中A、B、D的物质的量浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是()。考点四速率平衡综合图像A．前10min的平均反应速率v(D)＝0.15mol·L－1·min－1B．该反应的平衡常数表达式K＝cC·c2DcA·cBC．若平衡时保持温度不变，压缩容器体积，平衡向逆反应方向移动D．反应至15min时，改变的条件是降低温度解析反应在前10min的平均反应速率v(D)＝3.0mol·L－1/10min＝0.3mol·L－1·min－1，A错误；根据速率比等于化学计量数之比，可知x＝2，因C是固体，不能写入化学平衡常数表达式中，B错误；反应前后气体的化学计量数相等，压缩容器体积平衡不移动，C错误；由图像知，15min时，D浓度减小，A、B浓度增大，而且变化较大，可知改变的条件是降低温度，D正确。答案D【应用4】(2013·安徽3月模拟，13)在容积不变的密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH0。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，其中分析正确的是()。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解析根据“先拐先平条件高”判断乙的温度较高，A错误；t0时刻，v正、v逆同时增大，而且增大倍数相同，故此时使用了催化剂，B正确；t0时刻增大O2的浓度，v正突然增大，v逆在原平衡基础上增大，具有连续性，C错误；图Ⅳ中a、b、c三点都是在不同温度下的平衡点，D错误。答案B【应用5】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。下列说法正确的是()。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dC．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：T1T2，K1K2解析加入催化剂，活化能E减小，但反应热ΔH不变，A错；图3中c点起始时加入的H2最多，N2的转化率最高，C错；因合成氨正反应是放热反应，升高温度，平衡左移，图3中当n(H2)相同时，T1温度下达到平衡时NH3%高于T2温度下达到平衡时NH3%，所以T1T2，D错。答案B1．先拐先平在含量(转化率)—时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，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。速率平衡图像题解题技巧