1、1第 4课时 难点专攻图像中的反应速率与化学平衡考点一 速率时间( vt)图像由图像变化分析外界条件对其影响，已知反应为 mA(g) nB(g) pC(g) qD(g) H Q kJmol1 。 1 “断点”类 vt图像图像 分析 结论t1时其他条件不变，增大反应体系的压强且m n p q(正反应为体积减小的反应)t1时 v 正 、 v 逆 均突然增大，且 v 正 v 逆 ；平衡向正反应方向进行 t1时其他条件不变，升高温度且 Q0(吸热反应)t1时其他条件不变，增大反应体系的压强且m n p q(正反应为体积增大的反应)t1时 v 正 、 v 逆 均突然增大，且 v 逆 v 正 ；平衡向逆反
2、应方向进行t1时其他条件不变，升高温度且 Q0(放热反应)t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m n p q(正反应为体积增大的反应)t1时 v 正 、 v 逆 均突然减小，且 v 正 v 逆 ；平衡向正反应方向进行t1时其他条件不变，降低温度且 Q0(放热反应)t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m n p q(正反应为体积减小的反应)t1时 v 逆 、 v 正 均突然减小，且 v 逆 v 正 ；平衡向逆反应方向进行t1时其他条件不变，降低温度且 Q0(吸热反应)2 “平台”类 vt图像图像 分析 结论t1时其他条件不变使用催化剂t1时 v 正 、 v 逆 均突然增大且 v 正 v
3、逆 ，平衡不移动t1时其他条件不变增大反应体系的压强且m n p q(反应前后气体体积无变化)2t1时 v 正 、 v 逆 均突然减小且 v 正 v 逆 ，平衡不移动t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m n p q(反应前后气体体积无变化)3 “渐变”类 vt图像图像 分析 结论t1时 v 正 突然增大， v 逆 逐渐增大； v 正 v 逆 ，平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变，增大反应物的浓度t1时 v 正 突然减小， v 逆 逐渐减小； v 逆 v 正 ，平衡向逆反应方向移动t1时其他条件不变，减小反应物的浓度t1时 v 逆 突然增大， v 正 逐渐增大； v 逆 v 正 ，平衡
4、向逆反应方向移动t1时其他条件不变，增大生成物的浓度t1时 v 逆 突然减小， v 正 逐渐减小； v 正 v 逆 ，平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变，减小生成物的浓度典例 对于反应 2SO2(g)O 2(g)2SO 3(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( O t1： v 正 v 逆 ； t1时改变条件， t2时重新建立平衡)( )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
5、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。答案 C综合训练1某密闭容器中充入等物质的量的 A和 B，一定温度下发生反应 A(g) xB(g)32C(g) ，达到平衡后，在不同的时间段内反应物的浓度随时间的变化如图甲所示，正逆反应速率随时间的变化如图乙所示，下列说法中正确的是( )A3040 min 间该反应使用了催化剂B化学方程式中的 x1，正反应为吸热反应C30 min 时降低温度，40 min 时升高温度D8 min 前 A的平均反应速率为 0.08 molL1 min1解析：选 D
6、A 项，若使用催化剂，则化学反应速率加快，故错误；由甲图像可知，A、B 的浓度变化相同，故 A、B 的化学计量数相同，都为 1；由乙图像可知，30 min时改变的条件为减小压强，40 min时改变的条件为升高温度，且升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应。8 min前 A的平均反应速率为 0.08 (2.00 1.36)molL 18 minmolL1 min1 。2密闭容器中发生反应：A(g)3B(g)2C(g) Hv 正 ，平衡逆向移动，说明改变的条件是升高温度。 t3时刻，改变条件， v 正 、 v 逆 同等程度增大，且该反应是反应前后气体物质的量不相等的反应，故改变的条件是加
7、入催化剂。 t4时刻，改变条件，v 正 、 v 逆 均减小，且 v 逆 v 正 ，平衡逆向移动，说明改变的条件是减小压强。(2)t3 t4时间段内，反应使用催化剂，由图像可知该时间段内反应速率最快。4(3)降温、增大容器容积均会使正、逆反应速率减小；分离出 C(g)时， v 正 不变， v 逆减小，随着反应的进行 v 正 会减小，通入 A(g)，反应物的浓度增大， v 正 增大。答案：(1)升高温度 加入催化剂 减小压强 (2) t3 t4 (3)A考点二 突破常规图像1含量时间温度(压强)图像常见图像形式有如下几种。其中 C%指生成物的百分含量，B%指反应物的百分含量。析图关键表示不同条件下
8、，反应达到平衡的时间快慢、反应速率的快慢以及平衡混合物中某物质的百分含量的关系。解题方法是“先拐先平，数值大” 。即曲线先出现拐点的首先达到平衡，反应速率快，以此判断温度或压强的高低。再依据外界条件对平衡的影响分析判断反应的热效应及反应前后气体体积的变化。2转化率(或质量分数)与压强温度图像(1)恒压线图像5析图关键 表示两个外界条件同时变化时，反应物 A的转化率变化情况，解决这类图像一般采用“定一议二”的方法，即把自变量(温度、压强)之一设为恒量，讨论另外两个变量的关系。如：图 1中，当压强相等(任意一条等压线)时，升高温度，A 的转化率增大，说明升高温度平衡正向移动，即正反应为吸热反应。当
9、温度相等时，在图 1中作直线，与三条等压线交于三点，这三点自下而上为增大压强，A 的转化率增大，说明增大压强平衡正向移动，即正反应为气体体积减小的反应。(2)恒温线图像析图关键图 3中，当温度相等(任意一条等温线)时，增大压强，A 的转化率增大，说明增大压强平衡正向移动，即正反应是气体体积减小的反应。当压强相等时，在图 3中作直线，与两条等温线交于两点，这两点自下而上为降低温度，A 的转化率增大，说明降低温度平衡正向移动，即正反应为放热反应。3化学平衡中的特殊图像(1)对于化学反应： mA(g) nB(g) pC(g) qD(g)， M点前，表示从反应开始， v(正) v(逆)； M点为刚达到
10、平衡点； 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的百分含量减少，平衡左移，故 H v(逆)；同理 L线的下方( F点)满足 v(正)c，正反应为吸热反应B T1T2， p1p2， a bT2， p1p2， a bc，正反应为放热反应解析：选 B 由( T1， p1)和( T1， p2)两条曲线可以看出：温度相同( T1)，但压强为 p2时达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以 p2p1；压强较大(即压强为 p2)时对应的 w(B)较大，说明增大压强平衡逆向移动，则 a bT2；温度较高(即温度为 T1)时对应的 w(B)较小，说明升高温度平衡正向移动，故正反应为吸热反
11、应。2在一恒容的密闭容器中充入 0.1 molL1 CO2、0.1 mol L1 CH4，在一定条件下发生反应：CH 4(g)CO 2(g)2CO(g) 2H 2(g)，测得 CH4平衡转化率与温度、压强关系如图，下列有关说法不正确的是( )A上述反应的 Hp3p2p1C1 100 时该反应的平衡常数约为 1.64D压强为 p4时，在 y点： v 正 v 逆解析：选 A p1、 p2、 p3、 p4是四条等压线，由图像可知，压强一定时，温度越高，CH4的平衡转化率越高，故正反应为吸热反应， H0，A 项错误；该反应为气体分子数增加的反应，压强越高，甲烷的平衡转化率越小，故压强 p4p3p2p1
12、，B 项正确；压强为p4、温度为 1 100 时，甲烷的平衡转化率为 80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c(CH4)0.02 molL1 ， c(CO2)0.02 molL1 ， c(CO)0.16 molL1 ， c(H2)0.16 molL1 ，即平衡常数 K 1.64，C 项正确；压强为 p4时， y点未达到平0.1620.1620.020.02衡，此时 v 正 v 逆 ，D 项正确。3.(2018滨州期末)在一定温度下，发生反应 2SO2(g)O 2(g)2SO 3(g) H0。8改变起始时 n(SO2)对反应的影响如图所示。下列说法正确的是( )ASO 2的起始量越大，混合气体
13、中 SO3的体积分数越大B a、 b、 c三点中， a点时 SO2的转化率最高C a、 b、 c三点的平衡常数： Kb Kc KaD b、 c点均为化学平衡点， a点未达到平衡且反应正向进行解析：选 B 由题图可知，O 2的量一定，SO 2的量越少，其转化率越高，故 a点时 SO2的转化率最高，B 正确。考点三 突破陌生图像研究化学的目的是有利于提高人类生活、生产的水平，在工业生产过程中，如何提升原料利用率、降低化学反应条件、提高产物的产率等是化学工作者研究的重要课题。命题者往往根据实际工业生产，结合图像，从分析投料比、转化率、产率等角度来命题。此类题目的信息量大，能充分考查学生读图、提取信息
14、、解决实际问题的能力，因此是现代高考及平时模拟考试的“新宠” 。考 法 一 转 化 率 (去 除 率 )温 度 图 像典例 1 (2018江苏高考)NO x(主要指 NO和 NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的 NOx是环境保护的重要课题。在有氧条件下，新型催化剂 M能催化 NH3与 NOx反应生成 N2。将一定比例的 O2、NH 3和 NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂 M的反应器中反应(装置见图 1)。反应相同时间 NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图 2所示，在 50250 范围内随着温度的升高，NO x的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是_；当反应温度高于 380 时
15、，NO x的去除率迅速下降的原因可能是_。温度升高，反应速率增大，同时催化剂的活性增大也会提高反应速率。一段时间后催化剂活性增大幅度变小，主要是温度升高使反应速率增大。当温度超过一定值时，催化剂的活性下降，同时氨气与氧气能够反应生成 NO而使反应速率减小。9解题指导 典例 2 研究发现利用 NH3可消除硝酸工业尾气中的 NO污染。NH 3与 NO的物质的量之比分别为 13、31、41 时，NO 脱除率随温度变化的曲线如图所示。(1)曲线 a中，NO 的起始浓度为 6104 mgm3 ，从 A点到 B点经过 0.8 s，该时间段内 NO的脱除速率为_mgm 3 s1 。(2)曲线 b对应的 NH
16、3与 NO的物质的量之比是_，其理由是_。解题指导 从 A点到 B点的浓度变化为(0.750.55)610 4 mgm3 1.210 4 mgm3 ，脱除速率为 1.510 4 mgm3 s1 ；根据勒夏特列原理，NH 31.210 4 mgm 30.8 s与 NO的物质的量之比越大，NH 3的量越多，促使平衡向正反应方向移动，NO 的脱除率越大，再根据图像，可推得曲线 b对应的 NH3与 NO的物质的量之比为 31。考 法 二 产 率 、 转 化 率 催 化 剂 图 像典例 3 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(CH 3OCH3)。主反应：2C
17、O(g)4H 2(g)CH 3OCH3(g)H 2O(g)副反应：CO(g)H 2O(g)CO 2(g)H 2(g)CO(g)2H 2(g)CH 3OH(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。解题指导 由题图可知当催化剂中 n(Mn)/n(Cu)约为 2.0时，CO 的转化率最大，生成的二甲醚最多。典例 4 以二氧化钛表面覆盖 Cu2Al2O4为催化剂，可以将 CO2和 CH4直接转化成乙10酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250300 时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是_。
18、解题指导在两条曲线中注意弄清每条曲线所表示的含义，分析两个量之间内在的联系。这里涉及影响反应速率的两个因素：催化剂和温度，弄清影响因素即可。所以，250300 时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过 250 时，催化剂的催化效率降低。考 法 三 转 化 率 投 料 比 图 像典例 5 将燃煤废气中的 CO2转化为甲醚的反应原理为 2CO2(g)6H 2(g)CH3OCH3(g)3H 2O(g) 催 化 剂 已知在压强为 a MPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO 2的转化率如图：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
19、“增大” “减小”或“不变”)。解题指导 当投料比一定时，温度越高，CO 2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，故 K不变。典例 6 (2016全国卷节选)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C 3H3N)和副产物丙烯醛(C 3H4O)的热化学方程式如下：C 3H6(g)NH 3(g) O2(g)=C3H3N(g)3H 2O(g) H515 kJmol 132C 3H6(g)O 2(g)=C3H4O(g)H 2O(g) H353 kJmol 1丙烯腈和丙烯醛的产率与 的关系如图所示。由图可知，最佳 约为n(氨 )n(丙 烯 ) n(氨 )n(丙 烯 )11_。解题指导由图可知，当 1 时，丙烯腈的产率最高，而丙烯醛的产率已趋近于 0，如果n(氨 )n(丙 烯 )再增大，丙烯腈的产率反而降低，故最佳 约为 1。n(氨 )n(丙 烯 ) n(氨 )n(丙 烯 )12
