高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題講座3 分類突破化學(xué)反應(yīng)速率與平衡圖像教師用書 新人教版

專題講座(三)分類突破化學(xué)反應(yīng)速率與平衡圖像1解題思路2解題步驟類型1速率壓強(qiáng)(或溫度)圖像曲線的意義是外界條件(如溫度、壓強(qiáng)等)對正、逆反應(yīng)速率影響的變化趨勢及變化幅度。圖中交點(diǎn)是平衡狀態(tài)，壓強(qiáng)增大，正反應(yīng)速率增大得快，平衡正向移動。對點(diǎn)訓(xùn)練1下列各圖是溫度(或壓強(qiáng))對反應(yīng)：2A(s)2B(g)2C(g)D(g)(正反應(yīng)為吸熱反應(yīng))的正、逆反應(yīng)速率的影響，曲線交點(diǎn)表示建立平衡時的溫度或壓強(qiáng)，其中正確的是 ()C根據(jù)化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn)，升溫平衡向正向移動，但v正、v逆均增大，加壓，平衡向逆向移動，v逆>v正。類型2轉(zhuǎn)化率(或百分含量)時間溫度(或壓強(qiáng))圖像已知不同溫度或壓強(qiáng)下，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(或百分含量)與時間的關(guān)系曲線，推斷溫度的高低及反應(yīng)的熱效應(yīng)或壓強(qiáng)的大小及氣體物質(zhì)間的化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系。以A(g)B(g)C(g)中反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率A為例說明解答這類圖像題時應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)“先拐先平，數(shù)值大”原則分析反應(yīng)由開始(起始物質(zhì)相同時)達(dá)到平衡所用時間的長短可推知反應(yīng)條件的變化。若為溫度變化引起，溫度較高時，反應(yīng)達(dá)平衡所需時間短。如甲中T2>T1。若為壓強(qiáng)變化引起，壓強(qiáng)較大時，反應(yīng)達(dá)平衡所需時間短。如乙中p1>p2。若為是否使用催化劑，使用適宜催化劑時，反應(yīng)達(dá)平衡所需時間短。如圖丙中a使用催化劑。(2)正確掌握圖像中反應(yīng)規(guī)律的判斷方法圖甲中，T2>T1，升高溫度，A降低，平衡逆向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。圖乙中，p1>p2，增大壓強(qiáng)，A升高，平衡正向移動，則正反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng)。若縱坐標(biāo)表示A的百分含量，則甲中正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，乙中正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)。對點(diǎn)訓(xùn)練2一定條件下，下列反應(yīng)中水蒸氣含量隨反應(yīng)時間的變化趨勢符合下圖的是()溫度(T)的影響壓強(qiáng)(p)的影響ACO2(g)2NH3(g)CO(NH2)2(s)H2O(g)；H<0BCO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)；H>0CCH3CH2OH(g)CH2=CH2(g)H2O(g)；H>0D2C6H5CH2CH3(g)O2(g)2C6H5CH=CH2(g)2H2O(g)；H<0A本題考查化學(xué)平衡知識，通過分析圖像確定可能對應(yīng)的反應(yīng)。觀察圖像可知，達(dá)到平衡用的時間短反應(yīng)速率快，T2>T1、p1>p2。升高溫度水蒸氣的百分含量降低，說明平衡逆向移動，反應(yīng)放熱，H<0；增大壓強(qiáng)水蒸氣的百分含量增大，說明平衡正向移動，正反應(yīng)氣體分子數(shù)減少，綜合分析A選項(xiàng)中反應(yīng)符合要求。3密閉容器中進(jìn)行的可逆反應(yīng)：aA(g)bB(g)cC(g)在不同溫度(T1和T2)及壓強(qiáng)(p1和p2)下，混合氣體中B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(B)與反應(yīng)時間(t)的關(guān)系如圖所示。下列判斷正確的是()AT1<T2，p1<p2，ab>c，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)BT1>T2，p1<p2，ab<c，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)CT1<T2，p1>p2，ab<c，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)DT1>T2，p1>p2，ab>c，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)B由(T1，p1)和(T1，p2)兩條曲線可以看出：溫度相同(T1)，但壓強(qiáng)為p2時達(dá)到平衡所需的時間短，即反應(yīng)速率大，所以p2>p1；壓強(qiáng)較大(即壓強(qiáng)為p2)時對應(yīng)的w(B)較大，說明增大壓強(qiáng)平衡逆向移動，則ab<c。由(T1，p2)和(T2、p2)兩條曲線可以看出：壓強(qiáng)相同(p2)，但溫度為T1時達(dá)到平衡所需的時間短，即反應(yīng)速率大，所以T1>T2；溫度較高(即溫度為T1)時對應(yīng)的w(B)較小，說明升高溫度平衡正向移動，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。4. 在恒容密閉容器中通入X并發(fā)生反應(yīng)：2X(g)Y(g)，溫度T1、T2下X的物質(zhì)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該反應(yīng)進(jìn)行到M點(diǎn)放出的熱量大于進(jìn)行到W點(diǎn)放出的熱量BT2下，在0t1時間內(nèi)，v(Y) molL1min1CM點(diǎn)的正反應(yīng)速率v正大于N點(diǎn)的逆反應(yīng)速率v逆DM點(diǎn)時再加入一定量X，平衡后X的轉(zhuǎn)化率減小 C根據(jù)圖像給出的在不同溫度下達(dá)到平衡所需要的時間可得出：T1>T2，再根據(jù)不同溫度下達(dá)到平衡時c(X)的大小可推出此反應(yīng)為放熱反應(yīng)。M點(diǎn)X的轉(zhuǎn)化率小于W點(diǎn)X的轉(zhuǎn)化率，因此反應(yīng)進(jìn)行到M點(diǎn)放出的熱量小于進(jìn)行到W點(diǎn)放出的熱量，選項(xiàng)A不正確。T2下，在0t1時間內(nèi)，v(X) molL1min1，v(Y)v(X) molL1min1，選項(xiàng)B不正確。M點(diǎn)時在恒容條件下再加入一定量X，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動，平衡后X的轉(zhuǎn)化率增大，選項(xiàng)D不正確。在T1和T2溫度時，當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，M點(diǎn)v正(M)v逆(M)，W點(diǎn)v正(W)v逆(W)，溫度高反應(yīng)速率快，v逆(M)v逆(W)，又v逆(W)v逆(N)，則v逆(M)v逆(N)，則v正(M)v逆(N)，選項(xiàng)C正確。類型3恒溫線或恒壓線圖像以反應(yīng)A(g)B(g)C(g)H<0為例解答這類圖像題時應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)“定一議二”原則：可通過分析相同溫度下不同壓強(qiáng)時反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率大小來判斷平衡移動的方向，從而確定反應(yīng)方程式中反應(yīng)物與產(chǎn)物氣體物質(zhì)間的化學(xué)計(jì)量數(shù)的大小關(guān)系。如甲中任取一條溫度曲線研究，壓強(qiáng)增大，A增大，平衡正向移動，正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，乙中任取橫坐標(biāo)一點(diǎn)作橫坐標(biāo)垂直線，也能得出結(jié)論。(2)通過分析相同壓強(qiáng)下不同溫度時反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率的大小來判斷平衡移動的方向，從而確定反應(yīng)的熱效應(yīng)。如利用上述分析方法，在甲中作垂直線，乙中任取一曲線，即能分析出正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。對點(diǎn)訓(xùn)練5(2016山西六校聯(lián)考)在恒容密閉容器中通入A、B兩種氣體，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：2A(g)B(g)2C(g)H>0。達(dá)到平衡后，改變一個條件(x)，下列量(y)一定符合圖中曲線的是()xyA再通入AB的轉(zhuǎn)化率B加入催化劑A的體積分?jǐn)?shù)C壓強(qiáng)混合氣體的總物質(zhì)的量D溫度混合氣體的總物質(zhì)的量A本題考查有關(guān)反應(yīng)條件對化學(xué)平衡移動的影響。A項(xiàng)，當(dāng)再通入A時，平衡向正反應(yīng)方向移動，B的轉(zhuǎn)化率增大，正確；B項(xiàng)，加入催化劑只能改變反應(yīng)速率，而不能影響化學(xué)平衡的移動，所以A的體積分?jǐn)?shù)不變，錯誤；C項(xiàng)，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，混合氣體的總物質(zhì)的量減小，錯誤；D項(xiàng)，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度升高，混合氣體的總物質(zhì)的量減小，錯誤。6(2017武漢模擬)已知(HF)2(g)2HF(g)H>0，且平衡體系的總質(zhì)量(m總)與總物質(zhì)的量(n總)之比在不同溫度下隨壓強(qiáng)的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是()A溫度：T1<T2B平衡常數(shù)：K(a)K(b)<K(c)C反應(yīng)速率：vb>vaD當(dāng)30 g/mol時，n(HF)n(HF)221C由題給信息知該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的吸熱反應(yīng)，從圖像可以看出，當(dāng)壓強(qiáng)不變時，由T1到T2，增大，說明n總減小，平衡左移，即平衡向放熱反應(yīng)方向移動，所以由T1到T2為降低溫度的過程，即T1>T2，A項(xiàng)錯誤；由于T1溫度較高，升高溫度平衡右移，故溫度為T1時的平衡常數(shù)大于溫度為T2時的平衡常數(shù)，再結(jié)合溫度不變平衡常數(shù)不變知，K(b)>K(a)K(c)，B項(xiàng)錯誤；溫度越高，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越大，故vb>va，C項(xiàng)正確；設(shè)HF為x mol，(HF)2為y mol，當(dāng)30 g/mol時，有30，解得xy，即n(HF)n(HF)211，D項(xiàng)錯誤。7有一化學(xué)平衡mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，如圖所示的是A的轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)、溫度的關(guān)系。下列敘述正確的是 ()A正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；mn>pqB正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；mn<pqC正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；mn<pqD正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；mn>pqD圖像中有三個量，應(yīng)定一個量來分別討論另外兩個量之間的關(guān)系。定壓強(qiáng)，討論T與A的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系：同一壓強(qiáng)下，溫度越高，A的轉(zhuǎn)化率越高，說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，A、C錯誤；定溫度，討論壓強(qiáng)與A的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系：同一溫度下，壓強(qiáng)越大，A的轉(zhuǎn)化率越高，說明正反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng)，即mn>pq，B錯誤，D正確。類型4幾種特殊圖像的分析(1)對于化學(xué)反應(yīng)mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，M點(diǎn)前，表示化學(xué)反應(yīng)從反應(yīng)物開始，則v正>v逆；M點(diǎn)為剛達(dá)到的平衡點(diǎn)。M點(diǎn)后為平衡受溫度的影響情況，即升溫，A%增大(C%減小)，平衡逆向移動，H<0。(2)對于化學(xué)反應(yīng)mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，L線上所有的點(diǎn)都是平衡點(diǎn)。左上方(E點(diǎn))，A%大于此壓強(qiáng)時平衡體系中的A%，E點(diǎn)必須向正反應(yīng)方向移動才能達(dá)到平衡狀態(tài)，所以，E點(diǎn)v正>v逆；則右下方(F點(diǎn))v正<v逆。(3)對于反應(yīng)3A(g)B(g)2C。A、B轉(zhuǎn)化率與的關(guān)系對點(diǎn)訓(xùn)練8(2017濟(jì)南模擬)二氧化硫的催化氧化原理為2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，反應(yīng)混合體系在平衡狀態(tài)時SO3的百分含量與溫度的關(guān)系如右圖所示。下列說法錯誤的是 ()A在D點(diǎn)時，v(正)<v(逆) B反應(yīng)2SO2(g)O2(g)2SO3(g)的H<0C若B、C點(diǎn)的平衡常數(shù)分別為KB、KC，則KB>KCD恒溫恒壓下向平衡體系中通入氦氣，平衡向左移動AA項(xiàng)，T1時DA，反應(yīng)向正方向進(jìn)行，v(正)>v(逆)。9在容積相同的密閉容器內(nèi)，分別充入等量的N2和H2，在不同溫度下，發(fā)生反應(yīng)N2(g)3H2(g)2NH3(g)，并分別在t秒時測定其中NH3的體積分?jǐn)?shù)，如右圖：(1)A、B、C、D、E五點(diǎn)中，尚未達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的點(diǎn)是_。(2)此可逆反應(yīng)的正反應(yīng)是_反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”)。(3)AC段的曲線是增函數(shù)，CE段的曲線是減函數(shù)，試從反應(yīng)速率和平衡角度說明理由：_。解析溫度低時，反應(yīng)慢，t秒未到平衡。溫度高時，反應(yīng)快，t秒已平衡，且溫度升高時，平衡逆向移動，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。答案(1)A、B(2)放熱(3)AC段：反應(yīng)開始v正>v逆，反應(yīng)向右進(jìn)行生成NH3；CE段：已達(dá)平衡，升溫使平衡左移，NH3的體積分?jǐn)?shù)變小類型5與化工有關(guān)的圖像題對點(diǎn)訓(xùn)練10煤氣化的一種方法是在氣化爐中給煤炭加氫，發(fā)生的主要反應(yīng)為C(s)2H2(g)CH4(g)。在V L的密閉容器中投入a mol碳(足量)，同時通入2a mol H2，控制條件使其發(fā)生上述反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測得碳的平衡轉(zhuǎn)化率隨壓強(qiáng)及溫度的變化關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是 ()A上述正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B在4 MPa、1 200 K時，圖中X點(diǎn)v(H2)正<v(H2)逆C在5 MPa、800 K時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為D工業(yè)上維持6 MPa、1 000 K而不采用10 MPa、1 000 K，主要是因?yàn)榍罢咛嫉霓D(zhuǎn)化率高AA項(xiàng)，由圖觀察，溫度越高，碳的平衡轉(zhuǎn)化率越大，平衡正向移動，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正確；B項(xiàng)，X點(diǎn)是未平衡時，反應(yīng)正向進(jìn)行，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，錯誤；C項(xiàng)，此時碳轉(zhuǎn)化率為50% C(s)2H2(g)CH4(g)起始量 a 2a 0轉(zhuǎn)化量 0.5a a 0.5a平衡量 0.5a a 0.5aK，錯誤；D項(xiàng)，該選擇的原因是兩者轉(zhuǎn)化率相差不大，但壓強(qiáng)增大對設(shè)備要求高，能量需求大，錯誤。