1、【 精品教育资源文库 】 专题五 化学反应速率与化学平衡 专题提升 有关化学平衡图像问题的分析 化学反应速率和化学平衡图像类试题是化学试题中的一种特殊题型，其特点是：图像是题目的主要组成部分，把所要考查的化学知识寓于图中曲线上，具有简明、直观、形象的特点。该类试题以选择题为主要题型，偶尔也会在非选择题中出现。 因为图像是用二维坐标表示的，所以该类试题包含的信息量比较大，随着高考的不断改革以及对学科能力要求的不断提高，这种数形结合的试题将频频出现。 【思维展示】 臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为 2NO2(g) O3(g) N2O5(g) O2(g)，若反应在恒容密闭容器中进行，下列由该
2、反应相关图像作出的判断正确的是 ( ) 选项 图像 判断 思维过程 结论 A 升高温度，平衡常数减小 图像特点：放热反应 性质特点：温度升高，平衡左移， K值减小 B 0 3 s内，反应速率为 v(NO2) 0.2 molL 1s 1 图像特点： 时间： 3 s 平衡浓度： 0.4 molL 1 计算公式： v c t C t1时仅加入催化剂，平衡不移动 图像特点：平衡不移动 结论：加入催化剂，正逆反应速率增大倍数相等但平衡不移动 D 达平衡时，仅改变x，则 x为 c(O2) 图像特点：横坐标增大， NO2转化率升高 结论：增大 O2浓度平衡左移， 【 精品教育资源文库 】 NO2转化率降低
3、 【技巧点拨】 解答化学反应速率和化学平衡图像题的常用方法和技巧 (1)紧扣特征。弄清可逆反应的正反应是吸热还是放热，反应前后气体体积增大、减小还是不变，有无纯液体或固体物质参与反应等。 (2)“ 先拐先平 ” 。在含量 (转化率 ) 时间图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，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。 (3)“ 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，必要时可作辅助线。 (4)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。 以下均以反应 mA(g) nB(g)
4、pC(g) qD(g) Hp q为例。 速率 时间 (或速率 压强 )图像 该类图像一般有两种表现形式，如图甲和图乙： 图乙交点是平衡状态，平衡后升温，平衡逆向移动；平衡后加压，平衡正向移动。 例 1 向某密闭容器中加入 0.6 mol A、 0.2 mol C 和一定量的 B 三种气体。一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如图甲所示 其中 t0 t1阶段 c(B)未画出 。 t2时刻后改变条件反应体系中反应速率随时间变化的情况如图乙所示，且四个阶段都只改变一种条件并且改变的条件均不相同。下列说法正确的是 ( ) A反应的方程式为 3A(g) B(g) 2C(g) B t3 t4， t4
5、t5， t5 t6各阶段改变的条件依次为：加催化剂，降低反应温度，增大压强 C B的起始物质的量为 0.08 mol 【 精品教育资源文库 】 D t0 t1阶段 A的转化率为 40% 解析 反应中 A的浓度变化为 0.15 mol/L 0.06 mol/L 0.09 mol/L， C的浓度变化为 0.11 mol/L 0.05 mol/L 0.06 mol/L，反应中 A 与 C 的计量数之比为 0.090.06 32 ， t3t4阶段与 t4 t5阶段正逆反应速率都相等，而 t3 t4阶段为使用催化剂，则 t4 t5阶段应为减小压强，则该反应中气体的化学计量数之和前后相等，则有： 3A(
6、g) B(g) 2C(g)，A项错误；如 t4 t5阶段改变的条件为降低反应温度，平衡发生移动，则正逆反应速率不相等，应为降低压强， B 项错误；根据方程式可知消 耗 0.09 mol/L 的 A，则生成 0.03 mol/L的 B，由于 A的起始物质的量为 0.6 mol 而其浓度为 0.15 mol/L，所以容器的体积为 4 L，生成 B的物质的量为 0.12 mol，平衡时 B的物质的量为 0.2 mol，所以起始时 B的物质的量为 0.2 mol 0.12 mol 0.08 mol ， C 项 正 确 ； t0 t1 阶段 A 的转化率为0.15 mol/L 0.06 mol/L0.1
7、5 mol/L 100% 60%， D项错误。 答案 C 变式 1 对达到平衡状态的可逆反应： A B C D， 若 t1 时增大压强，正、逆反应速率变化如图所示 (v 代表反应速率， t 代表时间 )，下列有关 A、 B、 C、 D 的状态叙述中正确的是 ( ) A A、 B、 C 是气体， D不是气体 B A、 B 是气体， C、 D 有一种是气体 C C、 D 是气体， A、 B 有一种是气体 D C、 D 有一种是气体， A、 B 都不是气体 解析 由图可知 t1 时增大压强，正、逆反应 速率都增大，而且逆反应速率增大程度更大，说明该反应反应物和生成物都存在气体，而且气体化学计量数之和
8、增大。气体物质化学计量数之和减小， A 项错误；气体物质化学计量数之和减 小， B 项错误；气体化学计量数之和增大， C项正确；反应物中存在气体， D项错误。 答案 C 【 精品教育资源文库 】 转化率 (或百分含量 ) 时间 温度 (压强 )图像 图像 图像条件信息 “ 先拐先平 ” T2T1 “ 先拐先平 ” p1p2 a使用催化剂 根据图像推断反应特点 T2T1，升高温度， (A)降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应 p1p2，增大压强， (A)升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积缩小的反应 反应速率加快， 但平衡不移动 例 2 可逆反应： aA(g) bB(s) cC(g) dD(
9、g)，其他条件 不变， C 的物质的量分数和温度 (T)或压强 (P)关系如图，其中正确的是 ( ) A根据图像无法确定改变温度后平衡移动方向 B使用催化剂， C的物质的量分数增加 C化学方程式系数 a c d D升高温度，平衡向逆反应方向移动 解析 可逆反应，当其他条件一定时，温度越高，反应速率越大，达到平衡所用的时间越短。由图像 (1)可知 T2 T1，温度越高，平衡时 C的物质的量分数 n(C)%越小，故此反应的正反应为放热反应；当其他条件一定时，压强越高，反应速率越大，达到平衡所用的时间越短。由图 (2)可知 p2 p1，压强 越大，平衡时 C的物质的量分数 n(C)%越小，可知正反应
10、为气体物质的量增大的反应，即 a c d。据上述分析，得到 T1 T2，温度越高， n(C)%越小，则平 衡向逆反应方向移动， A 项错误；催化剂只改变化学反应速率，对平衡移动没有影响， C 的质量分数不变， B 项错误；压强越大，平衡时 C 的物质的量分数 n(C)%越小，可知正反应为气体物质的量增大的反应，即 a c d， C项错误； T2 T1，温度越高，平衡时 C的物质的量分数n(C)%越小，故此反应的正反应为放热反应，升温平衡逆向移动， D项正确。 答案 D 【 精品教育资源文库 】 变式 2 某可逆反应 mA(g) nB(g) qC(g)， H 在密闭容器中进行。如图表示在不同时
11、刻 t、温度 T和压强 p下 B物质在混合气体中的体积分数 (B)的变化情况。下列推断正确的是 ( ) A p1 p2， T1 T2， m n q， H 0 B p1 p2， T1 T2， m n q， H 0 C p1 p2， T1 T2， m n q， H 0 D p1 p2， T1 T2， m n q， H 0 解析 由时间 体积分数 (B)图中拐点说明在不同条件下达到平衡时温度、压强的大小，T1大于 T2， p2大于 p1；同温度时， p2大于 p1，体积分 数 (B)增大，说明平衡逆向移动， m n q，又同一压强时， T1大于 T2，体积分数 (B)降低，说明平衡正向移动， H 0
12、； D项正确。 答案 D 恒温线 (或恒压线 ) 恒温或恒压曲线上的任意点均表示平衡状态。 分析方法： a.分析任一条曲线走势，如图丙中，温度为 T1 时 (即恒温 )， (A)随压强 (p)的增大而增大，故正反应是气体分子数减小的反应； b.任取一点向横坐标作垂线为辅助线进行分析，如图丁中，过 p3任作一条垂直于 x轴 (即恒温 )的辅助线，若 p1p q B正反应吸热： m np q D正反应放热： m nC B A、 C两点气体的颜色： A深， C浅 C A、 B两点气体的平均相对分子质量： AB D B、 C两点化学平衡常数： BA， C项错误；A、 B两点压强相同， B 点到 A点
13、NO2体积分数增大，平衡正向移动，所以 B点的平衡常数小于 A 点的平衡常数 ， A、 C两点温度相同， A、 C 两点平衡常数相同，所以 B点的平衡常数小于 C点的平衡常数， D 项正确。 答案 D 其他几种特殊图像 如图戊，该类图像隐含随着温度升高的同时，反应时间也在变化。曲线表示化学反应从反应物开始， M 点为刚达到的平衡点。 M 点前表示反应向正反应方向进行， M 点后是因温度改变而使平衡移动，即升温， A%增大，平衡左移。 如图己，曲线表示平衡时 A 的百分含量 (纵坐标也可换成平衡转化率 A)。该类图像隐含的几个信息： a曲线上所有的点都处于平衡状态。 b曲线上方的点，表示反应还没
14、有达到平衡状态，即必须朝正反应方向进行才能达到平衡状态， v(正 )v(逆 )。 c曲线下方的点，表示反应向逆反应 方向进行才能达到平衡状态， v(正 )v 逆 ， D项错误。 答案 B 【 精品教育资源文库 】 专题测试 (五 ) 一、单项选择题 1下列说法不正确的是 ( ) A能量较高、有可能发生有效碰撞的分子称为活化分子 B活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差称为活化能 C催化剂能参与反应，可降低原反应所需活化能 D非活化分子也有可能发生有效碰撞 解析 活化分子发生有效碰撞，要求能量高、碰撞方向正确，发生有效碰撞的分 子是活化分子， A 项正确；活化能是活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差， B 项正确；催化剂参加反应，能够降低活化分子的活化能， C项正确；有效碰撞是活化分子发生反应时的碰撞，要求具有一定能量和取向， D项错误。 答案 D 2汽车净化的主要原理为 2NO(g) 2CO(g) 催化剂 2CO2(g) N2(g) H0 它是非自发反应 B W(g) xG(g)=2Q(g) H0 解析 M(s)=X(g) Y(s)，反应气体系数增大，为熵增大的反应， S 0， H 0，在高温条件下能自发进行， A项错误； W(g) xG(g) 2Q(g)
