化学反应速率和化学平衡图像解题方法

1、化学反应速率和化学平衡图像解题方法突破方法1 解题步骤2 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向。3 分类突破突破点 1 (1)速率 时间图像“ 断点 ” 分析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，即出现断点 ” 。根据 “ 断点 ” 前后

2、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“断点”的速率变化图像分析升高 降低g升高 降低八时 刻所 改变 的条 件度适合正反应为放热的反应增大 减小压”适合正反应为气体物 强质的量增大的反应适合正反应为吸热的 反应增大 减小适合正反应为气体物 质的量减小的反应（2018合肥市质检一）在一恒温恒压的密闭容器中发生反应：M（g） + N（g） 2R（g） AH<0, ti时刻达到平衡，在 t2时刻改变某一条件，其反应过程如图所示。下列说法不正确的是（）A. ti时刻的V（正）小于

3、t2时刻的v（正）B. t2时刻改变的条件是向密闭容器中加 RC. I、II两过程达到平衡时，M的体积分数相等D. I、II两过程达到平衡时，反应的平衡常数相等解析 恒温恒压下t2时刻改变某一条件，逆反应速率瞬间增大，再次建立的平衡与原平衡等效，根据等效平衡原理，t2时刻改变的条件是向密闭容器中加 R,B项正确；ti时刻反应达到平衡，v（正）=v（逆），而t2时刻加R,体积增大，v（正）瞬间减小，V（逆）瞬间增大，故ti时刻的v（正）大于t2时刻的V（正），人项错误；I、II两过程达到的平衡等效，M的体积分数相等，C项正确；I、II两过程的温度相同，则反应的平衡常数相等，D项正确。答案 A对于

4、反应 2SO2（g） +02（g）2SO3（g） AH <0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（。ti： v正=丫逆；ti时改变条件，t2时重新建立平衡）（）答案 C解析 分析时要注意改变条件瞬间v正、v逆的变化。增力口 02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逆增大的倍数，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正确突破点2物质的量（或浓度）一时间图像将物质的量（或浓度）减少的物质作为反应物，将物质的量（或浓度）增加

5、的物质作为产物；依据物质的转化量之比一定等于方程式系数比来确定化学方程式。如:某温度时，在一个容积为2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量 随时间的变化曲线如图所示。则该反应的化学方程式为 3X + Y 2Z,前2 min内v（X） =0.075 mol L-1 min。（2018郑州市质检一）汽车发动机工作时会引发反应N2（g） + O2（g）2NO（g）。2000 K时，向固定容积的密闭容器 中充入等物质的量的N2、O2发生上述反应，各组分体积分数（的变化如图所示N2的平衡转化率为<解析 设起始时N2、O2均为a mol,平衡建立过程中N2转化x mol,则平衡_2x时 N

6、2、O2 均为（a x） mol, NO 为 2x mol,则喔=0.6,解得 x= 0.6a,故 N2 的平衡转化率为06ax 100%= 60%。a答案 60%（全国卷H）在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4,发生反应N2O4（g）2NO2（g）,随温度升高，混合气体的颜色变深。在060 s时段，反应速率v(N2O4)为 mol L 1s 1。答案 0.0010解析 由题图可知，060 s时段，N2O4的物质的量浓度变化为0.060 mol L-10.060 mol L-111一,v(N2O4) =60s=0.0010 mol L s。突破点3转化率(或百分含量)一时间一温度

7、(或压强)图像已知不同温度或压强下，反应物的转化率a或百分含量)与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。以aA(g) + bB(g)cC(g)中反应物的转化率 於为例说明 “先拐先平，数值大”原则分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。如甲中T2>T1。若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。如乙中pi>p2。使用催化剂时，反应达平衡所需时间短。如图内中 a使用催化剂。(2)正确掌握图像中反应规律的判断方法图甲中，T2>T1,升

8、高温度，侬降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。图乙中，pi>p2,增大压强，於升高，平衡正向移动，则正反应为气体分子数减小的反应。(2018全国卷 田节选)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：(1)SiHCl 3 在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等，写出该反应的化学方程式(3)对于反应2SiHCl3(g)=SiH2c12(g)+SiCl4(g),采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHC13的转化率随时间变化的结果如图所示。343 K时反应的平衡转化率 a=%,平衡常数K343 k =（保

9、留两位小数）。在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是 ; 要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有、 0比较dj处反应速率大小：4 孙（填“大于”“小于”或“等于”兀 反应速率0=%E-u逆=6正式iH© 一 .逐h2 ci2%CL 正、氏道分别为正、逆向反应速率常数" 为物质的量分数，计算a处的上=（保留一位0逆 小数）。解析（1）根据题目表述，三氯氢硅和水蒸气反应得到（HSiO）2O,方程式为：2SiHCl3+ 3H2O=（HSiO）2O + 6HC1。（3）温度越高反应速率越快，达到平衡用的时间就越少，所以由图可知，曲线a代表343 K的反应。从图中

10、读出，达到平衡状态时反应的转化率为22%。设初始加入的三氯氢硅的浓度为1 mol L=1,得到：2SiHCl3（g）SiH2Cl2（g）+ SiCl4（g）起始 1100mol L-反应0.220.110.11mol L-1平衡0.780.110.11mol L-1所以平衡常数K = 0.112田.782=0.02。温度不变，提高三氯氢硅转化率的方法可以是将产物从体系分离（两边气体 体积相等，压强不影响平衡）。缩短达到平衡的时间，就是加快反应速率，所以可 以采取的措施是提高反应物压强（浓度）、加入更高效的催化剂（改进催化剂）a、b两点的转化率相等.可以认为各物质的浓度对应 相等，而a点的温度更

11、高，所以反应速率更快，即% >Vbc根据题目表述得到力正=6正式出ci,，。逆= 上建了SiHfCl?W$CL，当反应达到平衡时仃正=*逆,。正方正H&HCh =灯逆=也逆竽耳。?才SiCl& '所以2巴=当写凸虫，实际就是平衡常数K值，所以詈= 0.02.XsiHC%&速a处的转化率为20%,所以计算出：2SiHCl3 SiH2Cl2+SiCl4000. 10. 10. 10.1起始(mol I,-1 )1反应(mol L 1 )0. 2a 处时(mol L-i )0. 8所以-siHCl, =° 8"shci =%ich =&quo

12、t;, 1 * 所以2=/ n逆总逆X 扁仙=O02X 驾令13。ISiHzCh kSiCLo, 1-答案 (1)2SiHCl3+3H2O=(HSiO)2O + 6HCl(3)22 0.02及时移去产物改进催化剂提高反应物压强(浓度)大于 1.3(重庆高考)在包容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g) Y(g),温度Ti、T2下X的物质的量浓度CX)随时间 t变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是()A .该反应进行到M点放出的热量大于进行到 W点放出的热量_. ,一，、一 ra-b_i-iB. T2 下，在 0ti 时|可内，v(Y) = mol L minC. M点的正反应速率v正大于N点的

13、逆反应速率v逆D. M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率减小答案 C解析 依据题中图示，可看出Ti>T2,由于Ti时X的平衡浓度大，可推出该反应为放热反应。A项，M点与W点比较，X的转化量前者小于后者，故进行到M点放出的热量应小于进行到 W点放出的热量，错误；B项，2v(Y)=v(X) =a b11 _ 一、，一一mol Lmin,，错误；C项，T1>T2,温度越局，反应速率越大，M点的正反应速率v正>W点的正反应速率v正，而W点的正反应速率v正=其逆反应速率v逆>N点的逆反应速率v逆，正确；D项，包容时充入X,压强增大，平衡正向移动，X的转化率增大，错误。突破点4转

14、化率(或含量)一温度一压强图像 这类图像的纵坐标为物质的平衡浓度或反应物的转化率，横坐标为温度或压强。以 mA(g) + nB(g)xC(g) + qD(g)为例m+n>x+ q, AH>0m+n<x+ q, AH >0m+n>x+q, AH<0m+n>x+q, AH >0m+n>x+ q, AH>0m+n<x+ q, AH<0（1）“ 定一议二” 原则： 可通过分析相同温度下不同压强时反应物A 的转化率（或 C 的含量）大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。（2）通过

15、分析相同压强下不同温度时反应物 A的转化率（或C的含量）的大小来 判断平衡移动的方向，从而确定反应 AH的正、负。（2018北京高考改编）近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：反应 H : 3SO2(g) + 2H2O(g)=2H2SO4(l) + S(g) AH = 254 kJ mol (3)可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，可能的催化过程如下。将ii 补充完整。 .SO2+4I +4H =SJ +2I2 + 2H2O .I2+2H2O+=+ 2I(4)探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系，实验如下：分别将18 mL SO2饱和溶液加入

16、到2 mL下列试剂中，密闭放置观察现象。(已知：I2易溶解在 KI 溶液中 )解析(2)在横坐标上任取一点，作纵坐标的平行线，可见温度相同时，P2时H2SO4物质的量分数大于pi时；反应II是气体分子数减小的反应，增大压强平衡 向正反应方向移动，H2SO4物质的量增加，体系总物质的量减小，H2SO4物质的量分数增大，则p2>pio(3)反应II的总反应为3SO2 + 2H2O=2H2SO4+S,厂可以作为水溶液中SO2 歧化反应的催化剂，催化剂在反应前后质量和化学性质不变，(总反应-反应i)芝 得反应ii的离子方程式为|2 + 2H2O+SO2=4H+SO4-+ 2厂。(4)B是A的对比

17、实验，采用控制变量法，B比A多加了 0.2 mol L- H2SO4, A与B中KI浓度应相等，则a = 0.4。对比A与B,加入H+可以加快SO2歧化反应的速率；对比B与C,单独H +不能催化SO2的歧化反应；比较 A、B、C,可得出的结论是：I-是SO2歧化 反应的催化剂，H +单独存在时不具有催化作用，但 H+可以加快歧化反应速率。对比D和A, D中加入KI的浓度小于A, D中多加了 I2,反应i消耗H +(2)对反应H,在某一投料比时，两种压强下，H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。P2 pi(填“>”或)，得出该结论的理由是试剂组成0. 4 mol L-

18、1 KIBC mol , L K1 0. 2 mol * L 1 H2 soi0. 2 mol *L HSOI)(), 2 mol , LKI0. 0002 mol L M实验现象溶液变黄, 一段时间后 出现浑浊溶液由棕褐色溶液变黄.出现 浑浊较A快无明显现象很快褪色.变成黄色,出现浑浊较A快B是A的对比实验，则a=。比较A、B、C,可得出的结论是实验表明，SO2的歧化反应速率 D>A,结合i、ii反应速率解释原因： _和r,反应五中消耗I2, d中“溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较A快”，反应速率D>A ,由此可见，反应ii比反应i速率快，反应ii产生H +使C(H +

19、 )增大，从而使反应i加快。答案(2)>反应R是气体物质的量减小的反应，温度一定时，增大压强使 反应正向移动，H2SO4的物质的量增大，体系总物质的量减小，H2SO4的物质的量分数增大(3)SO2 So4 4H+(4)0.4是SO2歧化反应的催化剂，H +单独存在时不具有催化作用，但 h+可以加快歧化反应速率反应ii比i快；D中由反应ii产生的H+使反应i加快(2016四川高考)一定条件下，. 一、一 .n H2OCH4与 H2O(g)发生反应：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。设起始；;7 = Z,n CH4在恒压下，平衡时KCH4)(CH4的体积分数)与Z和T(温度

20、)的关系如图所示。下列 说法正确的是()A.该反应的始变AH>0B.图中Z的大小为a>3>bn H2OC.图中X点对应的平衡混合物中-HO = 3n CH4D.温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后 MCH4）减小 答案 A解析 由图可知，随着温度升高甲烷的体积分数逐渐减小，说明升温平衡正向移动，则正反应为吸热反应，即始变AH>0, A正确；增大水蒸气的物质的量， 平衡正向移动，则nn需的比值越大，甲烷的体积分数越小，故 a<3<b, B错误; 起始n-HH4=3,甲烷和水按等物质的量反应，所以到平衡时该比值不是3, C错误；温度不变时，加压，平衡逆向移动，

21、甲烷的体积分数增大，D错误。突破点5几种特殊图像 曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势 及变化幅度。图中交点A是平衡状态，压强继续增大，正反应速率增大得快，平 衡正向移动。注：交点 A之前增大p,只影响正、逆速率，A点之后增大p,既 影响速率又影响平衡移动。对于化学反应mA(g) + nB(g)pC(g)+qD(g), M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正丫逆；M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情41<0。况，即升温，A%增大(C%减小)，平衡逆向移动,(3)对于化学反应 mA(g) +nB(g)pC(g)+qD(g), L线上所有的点都是

22、平衡点。图1中左上方(E点)，A%大于此压强时平衡体系中的 A%, E点必须向正反 应方向移动才能达到平衡状态，所以， E点VF>V逆；则右下方(F点)v正<v逆。图2中，左下方(B点)a (A)于此温度时平衡体系中的 a (A) B点必须向正 反应方向移动才能达到平衡状态，所以B点VF>v逆，则A点v正<丫逆。(2018江苏图考节选)(4)在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2oNH3与NO2生成N2的反应中，当生成 1 mol N2时，转移的电子数为 mol。将一定比例的。2、NH3和NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂 M的反应器中反应（装置如

23、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 C范围内随着温度的升高，NOx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 C时，NOx的去除率迅速下降的原因可能是催化剂解析 （4）NH3与NO2的反应为8NH3 + 6NO2=7N2+12H2O,该反应中NH3中一3价的N升至0价，NO2中+4价的N降至0价，生成7 mol N2转移2424mol电子。生成1 mol N2时转移电子数为 mol。因为反应时间相同，所以低温时主要考虑温度和催化剂对化学反应速率的影响；高温时NH3与O2发生催化氧化反应。在50250 C范围内，NOx的去除率迅速

24、上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大；上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大。答案（4）24迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大；上升缓慢段主要是温度升高引起的 NOx去除反 应速率增大 催化剂活性下降；NH3与O2反应生成了 NO（1）（2017全国卷II改编）丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢C4Hi0（g）=dH8（g）+H2（g） AH>0制备。回答下列问题：ii .丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器（氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。

25、图b为丁烯产率与进料气 中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，具降低的原 因是iii.图c为反应产率和反应温度的关系曲线， 副产物主要是高温裂解生成的短 碳链姓类化合物。丁烯产率在590 C之前随温度升高而增大的原因可能是 ; 590 C 之 后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是 (2)(2016全国卷H)丙烯月青(CH2=CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可 用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙月青(CH3CN) 等。回答下列问题：i .以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯月青(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：C3H6(g)+ NH3(g)+3O2(g)=C3H3N(g) + 3H2O(g) 3 = 515 kJ mol1C3H6(g) + O2(g)=C3H4O(g) + H2O(g) AH = 353 kJ mol1两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是 高丙烯月青平衡产率的反应条件是关键因素是ii .图a为丙烯月青产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460 c。 低于460 C时，丙烯月青的产率 (K "是”或“不是”)对应温度下的平衡 产率，判断理由是;高于460 c时，丙烯月青产率降低的可能原因是 侬选，填 标号