1、,“化学反应速率、化学平衡图像”类型与突破,专题讲座四,大一轮复习讲义,第7章 化学反应的方向、限度与速率,一、利用图像“断点”探究外因对反应速率的影响,二、常规图像分类突破,内容索引 NEIRONGSUOYIN,三、陌生图像突破,01,一、利用图像“断点”探究外因对反应速率的影响,知识梳理,ZHISHISHULI,1.当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可能使速率时间图像的曲线出现不连续的情况，根据出现“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断。如图：,t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。,2.常见含“断
2、点”的速率变化图像分析,1.(2018马鞍山二中质检)对于反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g) H0已达平衡，如果其他条件不变时，分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生影响，下列条件与图像不相符的是(Ot1：v正v逆；t1时改变条件，t2时重新建立平衡),解题探究,JIETITANJIU,解析 分析时要注意改变条件瞬间v正、v逆的变化。增加O2的浓度，v正增大，v逆瞬间不变，A正确； 增大压强，v正、v逆都增大，v正增大的倍数大于v逆，B正确； 升高温度，v正、v逆都瞬间增大，C错误； 加入催化剂，v正、v逆同时同倍数增大，D正确。,解析 由图像可知，外界条件同等程度地增大了该反
3、应的正、逆反应速率。增大X的浓度、升高(或降低)体系温度均不会同等程度地改变正、逆反应速率，A、B、C错误； 使用催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率，D正确。,2.(2018长沙模拟)对于反应：X(g)Y(g)2Z(g) H0的反应，某一时刻改变外界条件，其速率随时间的变化图像如图所示。则下列说法符合该图像的是 A.t1时刻，增大了X的浓度 B.t1时刻，升高了体系温度 C.t1时刻，降低了体系温度 D.t1时刻，使用了催化剂,解析 根据图示可知，t0t1、t2t3、t3t4、t5t6时间段内，v正、v逆相等，反应处于平衡状态。,3.在一密闭容器中发生反应N23H22NH3 H0，达到平衡后
4、，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。 回答下列问题： (1)处于平衡状态的时间段是_(填字母，下同)。 A.t0t1 B.t1t2 C.t2t3 D.t3t4 E.t4t5 F.t5t6,ACDF,解析 t1时，v正、v逆同时增大，且v逆增大得更快，平衡向逆反应方向移动，所以t1时改变的条件是升温。t3时，v正、v逆同时增大且增大量相同，平衡不移动，所以t3时改变的条件是加催化剂。t4时，v正、v逆同时减小，但平衡向逆反应方向移动，所以t4时改变的条件是减小压强。,(2)判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。 A.增大压强 B.减小压强 C.升高温度 D.降低温度 E
5、.加催化剂 F.充入氮气 t1时刻_；t3时刻_ ；t4时刻_ 。,C E B,解析 根据图示知，t1t2、t4t5时间段内平衡均向逆反应方向移动，NH3的含量均比t0t1时间段的低，所以t0t1时间段内NH3的百分含量最高。,(3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是_。 A.t0t1 B.t2t3 C.t3t4 D.t5t6,A,解析 t6时刻分离出部分NH3，v逆立刻减小，而v正逐渐减小，在t7时刻二者相等，反应重新达到平衡，据此可画出反应速率的变化曲线。,(4)如果在t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化曲线。,02,
6、二、常规图像分类突破,典型图像示例,DIANXINGTUXIANGSHILI,1.图像类型 (1)浓度时间 如A(g)B(g)AB(g),(2)含量时间温度(压强) (C%指产物的质量分数，B%指某反应物的质量分数),(3)恒压(或恒温)线 (表示反应物的转化率，c表示反应物的平衡浓度),图，若p1p2p3，则正反应为气体体积_的反应，H_0； 图，若T1T2，则正反应为_反应。,减小,放热,(4)几种特殊图像 对于化学反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，M点前，表示从反应物开始，v正v逆；M点为刚达到平衡点(如下图)；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分
7、含量减少，平衡左移，故正反应H0。,对于化学反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，L线上所有的点都是平衡点(如下图)。L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以，E点v正v逆；则L线的右下方(F点)，v正v逆。,2.解题步骤,3.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
8、向。,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。下列叙述正确的是 A.正反应是放热反应；mnpq B.正反应是吸热反应；mnpq C.正反应是放热反应；mnpq D.正反应是吸热反应；mnpq,解题探究,JIETITANJIU,解析 图像中有三个变量，应定一个量来分别讨论另外两个量之间的关系。定压强，讨论T与A的转化率的关系：同一压强下，温度越高，A的转化率越高，说明正反应是吸热反应；定温度，讨论压强与A的转化率的关系：同一温度下，压强越大，A的转化率越高，说明正反应是气体体积缩小的反应，即mnpq。,2.(2018惠州高三模拟)T0时
9、，在2 L的密闭容器中发生反应：X(g)Y(g)Z(g)(未配平)，各物质的物质的量随时间变化的关系如图a所示。其他条件相同，温度分别为T1、T2时发生反应，X的物质的量随时间变化的关系如图b所示。下列叙述中正确的是,A.该反应的正反应是吸热反应 B.T0时，从反应开始到平衡时：v(X)0.083 molL1min1 C.图a中反应达到平衡时，Y的转化率为37.5% D.T1时，若该反应的平衡常数K的值为50，则 T1T0,解析 根据“先拐先平，数值大”的原则可推知，T1T2，温度越高，X的物质的量越大，则平衡向左移动，正反应放热，A项不正确；,由图a可知X、Y、Z物质的量变化之比为112，则
10、反应为X(g)Y(g)2Z(g)，则T0时平衡常数的值为33.350，平衡常数越小，温度越高，D项正确。,3.(2018郴州质检)一定条件下，CO2(g)3H2(g)H2O(g)CH3OH(g) H53.7 kJmol1；向2 L恒容恒温密闭容器中充入1 mol CO2和2.8 mol H2反应，图中过程、是在两种不同催化剂作用下建立平衡的过程中CO2的转化率(CO2)随时间(t)的变化曲线。下列说法中不正确的是 A.m点：v正v逆 B.活化能：过程过程 C.n点时该反应的平衡常数K50 L2mol2 D.过程，t2时刻改变的反应条件可能是升高温度,解析 m点CO2的转化率不是最大，反应向正反
11、应方向进行，因此v正v逆，A项正确； 过程首先达到平衡状态，说明反应速率快，因此活化能：过程过程，B项正确； n点时CO2的转化率是80%，则根据方程式可知,CO2(g)3H2(g)H2O(g)CH3OH(g) 起始浓度(molL1) 0.5 1.4 0 0 转化浓度(molL1) 0.4 1.2 0.4 0.4 平衡浓度(molL1) 0.1 0.2 0.4 0.4,过程，t2时刻CO2的转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，由于正反应放热，因此改变的反应条件可能是升高温度，D项正确。,4.臭氧在烟气脱硝中的反应为2NO2(g)O3(g)N2O5(g)O2(g)。若此反应在恒容密闭容器中进行
12、，相关图像如下，其中对应分析结论正确的是,解析 由图可知该反应为放热反应，平衡后升高温度，NO2含量升高，A项错误； 02 s内，v(O3)0.1 molL1s1，B项错误； 升高温度，NO2含量升高，速率增大，v正：b点a点，b点反应逆向进行，故v逆v正，C项正确； t1时再充入O3，平衡正向移动，v正v逆，D项错误。,03,三、陌生图像突破,典型图像示例,DIANXINGTUXIANGSHILI,新型图像往往根据实际工业生产，结合图像，分析投料比、转化率、产率的变化。此类题目信息量较大，能充分考查学生读图、提取信息、解决问题的能力，在新课标高考中受到命题者的青睐。,解析 当投料比一定时，温
13、度越高，CO2的转化率越低，所以升温，平衡左移，正反应为放热反应。平衡常数只与温度有关，不随投料比的变化而变化。,1.转化率投料比温度图像 例1 将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为 2CO2(g)6H2(g) CH3OCH3(g)3H2O(g) 已知在压强为a MPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见下图：,此反应_(填“放热”或“吸热”)；若温度不变，提高投料比n(H2)/n(CO2)，则K将_ (填“增大”“减小”或“不变”)。,放热,不变,解析 由图可知当催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为2.0时，CO的转化率最大，生成的二甲醚最多。,2.根据图像判断投料比 例
14、2 采用一种新型的催化剂(主要成分是CuMn合金)，利用CO和H2制备二甲醚(DME)。 主反应：2CO(g)4H2(g)CH3OCH3(g)H2O(g) 副反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g) CO(g)2H2(g)CH3OH(g) 测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。 则催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为_时最有利于二甲醚的合成。,2.0,3.废物回收及污染处理图像 例3 (1)一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收。反应为 2CO(g)SO2(g) 2CO2(g)S(l) H270 kJmol1 其他条件相同、催化剂不同
15、，SO2的转化率随 反应温度的变化如图1，Fe2O3和NiO作催化剂均 能使SO2的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3的主要优点是_。,Fe2O3做催化剂时，在相对较低温度可获得较高的SO2转化率，从而节约能源,某科研小组用Fe2O3做催化剂。在380 时，分别研究了n(CO)n(SO2)为11、31时SO2转化率的变化情况(图2)。则图2中表示n(CO)n(SO2)31的变化曲线为_。,a,(2)目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝(NO)原理，其脱硝机理示意图如图3，脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图4所示。,写出该脱硝原理总反应的化学方
16、程式：_ _。 为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是_。,350 、负载率3.0%,4H2O,若不使用CO，温度超过775 K，发现NO的分解率降低，其可能的原因是_ _；在n(NO)/n(CO)1的条件下，应控制的最佳温度在_左右。,(3)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以 为催化剂，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图5所示。,NO,分解反应是放热反应，升高温度不利于分解反应进行,870 K,1.(2018山西省实验中学月考)将一定量氨基甲酸铵(NH2COONH4)加入密闭容器中，发生反应NH2COONH4(s)2
17、NH3(g)CO2(g)。该反应的平衡常数的负对数(lg K)值随温度(T)的变化曲线如图所示，下列说法中不正确的是 A.该反应的H0 B.NH3的体积分数不变时，该反应一定达到平衡状态 C.A点对应状态的平衡常数K(A)的值为102.294 mol3L3 D.30 时，B点对应状态的v正v逆,解题探究,JIETITANJIU,解析 此题的关键是弄清lg K越小，K越大，由图中数据可知随温度的升高，lg K逐渐减小，说明随温度的升高，化学平衡向右移动，正反应为吸热反应，A项正确；,A点时，lg K2.294，C项正确； 由B点对应的数值可知此时QK，反应向逆反应方向进行，v正v逆，D项正确。,
18、2.以二氧化碳和氢气为原料制取乙醇的反应为2CO2(g)6H2(g)CH3CH2OH(g)3H2O(g)。某压强下的密闭容器中，按CO2和H2的物质的量比为13投料，不同温度下平衡体系中各物质的物质的量百分数(y%)随温度变化如图所示。下列说法正确的是 A.a点的平衡常数小于b点 B.b点，v正(CO2)v逆(H2O) C.a点，H2和H2O的物质的量相等 D.其他条件恒定，充入更多H2，v(CO2)不变,解析 从图像可知，温度越高氢气的含量越高，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，故平衡常数：ab，A错误； b点只能说明该温度下，CO2和H2O的浓度相等，不能说明v正(CO2)v
19、逆(H2O)，B错误； 从图像可知，a点H2和H2O的物质的量百分数相等，故物质的量相等，C正确； 其他条件恒定，充入更多H2，反应物浓度增大，正反应速率增大，v(CO2)也增大，D错误。,A.该反应的H0 B.氢碳比： C.其他条件不变的情况下，增大容器的体积可提高CO2的转化率 D.若起始CO2的浓度为2 molL1、H2为4 molL1， 在图中曲线氢碳比条件下进行，则400 K时该反应的平衡常数数值约为1.7,3.在恒容密闭容器中进行反应：2CO2(g)6H2(g)C2H5OH(g)3H2O(g) H。在某压强下起始时按不同氢碳比 投料(如图中曲线)，测得CO2的平衡转化率与温度的关系
20、如图所示，下列有关说法正确的是,解析 根据图像可知，在氢碳比相等的条件下，随着温度的升高，CO2的转化率降低，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，因此正反应是放热反应，H，则氢碳比：，B错误； 正反应是气体体积减小的反应，因此其他条件不变的情况下，缩小容器的体积，压强增大，平衡向正反应方向进行，可提高CO2的转化率，C错误； 根据图像可知，400 K时曲线中CO2的转化率是50%，这说明消耗CO2 1 molL1，则消耗氢气3 molL1，生成乙醇和水蒸气分别是0.5 molL1、 1.5 molL1，剩余CO2和氢气分别是1 molL1、1 molL1，该温度下平衡常数K L4mol41.7
21、 L4mol4，D正确。,4.2015全国卷，28(4)Bodensteins研究了下列反应： 2HI(g)H2(g)I2(g) H0 在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：,根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为_。,上述反应中，正反应速率为v正k正x2(HI)，逆反应速率为v逆k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为_(以K和k正表示)。若k正0.002 7 min1，在t40 min时，v正_min1。,k正/K,1.95103,解析 原平衡时，x(HI)为0.784，x(H2)为0.108，二者在图中的纵坐标均约为1.6(因为平衡时v正v逆)，升高温度，正、逆反应速率均加快，对应两点在1.6上面，升高温度，平衡向正反应方向移动，x(HI)减小(A点符合)，x(H2)增大(E点符合)。,由上述实验数据计算得到v正x(HI)和v逆x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为_(填字母)。,A、E,
