新课标2022届高三化学复习专题学案9《化学反应速率和化学平衡的图像》

学案 化学反应速率和化学平衡的图象要点一物质的量浓度或物质的量与时间关系图象【例1】一定温度下，在2L的密闭容器中，X、Y、

Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示：下列描述中正确的是 （ ）A.反应开始到10s，用Z表示的化学反应速率为

0.158mol/(L·s)B.反应开始到10s，X的物质的量浓度减少了0.79

mol/LC.反应开始到10s时，Y的转化率为79.0%D.反应的化学方程式为X(g)+Y(g)Z(g)解析反应到10s时，X减少1.20mol-0.41mol=0.79mol，Y减少1.0mol-0.21mol=0.79mol,Z增加1.58mol,所以X、Y、Z的反应式为X(g)+Y(g)2Z(g),D错；用Z表示的反应速率应为=0.079mol/(L·s),A错；X的物质的量浓度减少=0.395mol/L,B错。C变式训练1在一定温度下，将等量的气体分别通入起始体积相同的密闭容器Ⅰ和Ⅱ中，使其发生反应。从反应开始至t0时刻，容器Ⅰ中X、Y、Z的物质的量的变化如图所示。则下列有关推断不正确的是 （ ）A.该反应的化学方程式为3Z3X+2YB.若向容器Ⅱ中加入一定量Y，活塞的位置不移动，则Y为固态或液态C.若两容器中均达到平衡时，两容器的体积V（Ⅰ）＜V(Ⅱ)，则容器Ⅱ达到平衡所需时间小于t0D.当容器中均达到平衡时，若容器Ⅱ中的活塞位置保持不动，则说明该反应必为反应前后气体体积不变的反应答案C要点二转化率或百分含量与压强、时间、温度关系图象【例2】已知：4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）

+6H2O（g）

ΔH=-1025kJ/mol，该反应是一个可逆反应，若反应起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是 （ ）解析本题考查化学平衡移动原理和化学平衡图象的关系。根据题给可逆反应知该反应为放热反应，升温,平衡向逆反应方向移动，NO的含量降低，故选项A符合，选项C不符合；增大压强，平衡向逆反应方向移动，NO的含量降低，故选项B符合；增加催化剂，对平衡移动无影响，但能缩短反应达到平衡的时间，故选项D符合。答案

C变式训练2下图是温度和压强对X+Y2Z反应的影响的示意图。图中横坐标表示温度，纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是 （ ）A.上述可逆反应的正反应为放热反应B.X、Y、Z均为气态C.X和Y中只有一种为气态，Z为气态D.上述反应的逆反应的ΔH＞0解析本题通过图示设置情境考查外界条件（温度、压强）对平衡移动（Z的体积分数）的影响，主要考查逻辑推理和识图能力。由图象可知，随温度升高Z的体积分数增大，该反应为吸热反应，A、D错；1000kPa比10kPa时Z的体积分数小，说明增大压强平衡左移，X、Y中至少有一种应为非气态，B错，故选C。答案C要点三几种特殊的图象【例3】如图，条件一定时，反应2NO（g）+O2(g)2NO2(g)+Q（正反应为放热）中NO的Rmax与T变化关系曲线，图中有a、b、c、d4个点，其中表示未达到平衡状态，且v正＜v逆的点是 （ ）

A.a B.b C.c D.d解析化学平衡时有Rmax，a、b在曲线上为平衡点，c、d点未达平衡。d点在曲线右上方，从d点向横坐标引辅助线，可知该温度平衡时R（NO）比d点的小，说明该点未达到平衡，且v正＜v逆平衡向逆向移动，或从d点向纵坐标引垂线，d点T比平衡点的高，该反应正向放热，升高温度平衡向吸热的逆向移动,同样得出结论v正＜v逆，而选D。答案

D变式训练3mA(s)+nB(g)pC(g)(正反应为吸热反应)的可逆反应中，在恒温条件下，B的体积分数B%与压强（p）的关系如图所示。有关叙述正确的是 （ ）A.m+n＜pB.n＞pC.x点：v正＜v逆，y点：v正＞v逆D.x点比y点反应速率慢D1.将ag块状碳酸钙跟足量盐酸反应，反应物损失的质量随时间的变化曲线如下图的实线所示。在相同的条件下，将bg(a>b)粉末状碳酸钙与同浓度盐酸反应，则相应的曲线（图中虚线所示）正确的是

( )解析粉末状碳酸钙的表面积比块状碳酸钙的表面积大，故在相同条件下，与同浓度的盐酸反应时化学反应速率快，即单位时间内损失的CaCO3的质量大，可排除A、B；由于a>b，用粉末状CaCO3的消耗量大于块状CaCO3，故当粉末状CaCO3完全消耗时，块状CaCO3尚有剩余，此后单位时间内CaCO3的损失量又大于粉末状CaCO3。

答案

C2.已知某可逆反应在密闭容器中进行，化学方程式为

A（g）+2B（g）3C(g)+D(s)ΔH＜O。图中a

曲线代表一定条件下该反应的过程。若使a曲线变为b曲线，可采取的措施是 （ ）①增大A的浓度②缩小容器的容积③加入催化剂④升高温度

A.①③ B.②④ C.②③ D.③④C3.可逆反应2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）ΔH＜0，在一定条件下达到平衡状态，时间为t1时改变条件。化学反应速率与反应时间的关系如图所示。下列说法正确的是 （ ）

A.若温度、反应体系容积不变,t1时充入SO3（g）

B.若压强不变，t1时升高反应体系温度

C.若温度、容积不变，t1时充入一定量N2D.若温度、压强不变，t1时充入SO3（g）

D4.现有下列四个图象：下列反应中全部符合上述图象的反应是（ ）A.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-Q1kJ/mol(Q1>0)B.2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)ΔH=+Q2kJ/mol(Q2>0)C.4NH3(g)+5O2（g）4NO（g）+6H2O(g)ΔH=-Q3kJ/mol(Q3>0)D.H2(g)+CO(g)C(s)+H2O(g)ΔH=+Q4kJ/mol(Q4>0)解析综合分析四个图象，升温，生成物的浓度增大，平衡右移，正反应为吸热反应；加压，生成物的浓度减小，即正反应为体积增大的反应，可知B项符合。B5.一密闭容器中充入X和Y，在一定条件下发生下列反应：aX（g）+bY（g）cZ(g)+dW(s)ΔH=QkJ/mol,图Ⅰ是不同温度下反应达到平衡时，混合物中Z的体积分数和压强的关系示意图。下列说法正确的是 （ ）

A.由图Ⅰ可知，Q＜0,但a+b与c+d的大小无法判断

B.若a=c，保持体积不变，再充入与起始相同量的X、

Y，则Z的体积分数减小C.该反应在不同温度下Z的体积分数与时间的关系图象可用图Ⅱ表示D.恒温恒容条件下，2NO2（g）N2O4（g）达平衡后再次充入N2O4，充入瞬间平衡正向移动答案

AC6.下图是红磷P（s）和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和

PCl5(g)的反应过程和能量关系图。其中PCl5(g)分解成PCl3(g)和Cl2(g)的反应是一个可逆反应。T℃时，在密闭容器中加入0.6molPCl5，达平衡时PCl5还剩

0.45mol，其分解率为。则下列推断不正确的是 （ ）A.等于25%B.若升高温度，平衡时PCl5的分解率小于C.若起始时加入0.6molPCl3和0.6molCl2，以相同的条件进行反应，则平衡时PCl3转化率为3D.其他条件不变，增大压强，PCl5的转化率小于解析易求得=(0.6mol-0.45mol)/0.6mol×100%=25%，A对；由图可知PCl5分解是吸热过程，升温使分解率增大，B错；加入0.6molPCl3和0.6molCl2与直接加入0.6molPCl5效果相当，平衡时体系内仍有0.15molPCl3，易求出PCl3的转化率为75%,C对；增大压强有利于PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)的平衡向左移动，PCl5的转化率降低，D对。答案

B7.根据有关图象，判断下列说法正确的是（ ）A.由图象Ⅰ可知，该反应在T1、T3处达到平衡B.由图象Ⅰ可知，该反应的ΔH＞0C.图象Ⅱ发生反应的化学方程式为2X+6Y3ZD.由图象Ⅱ可知，相同条件下起始时投入0.1mol/LX、

0.3mol/LY和0.3mol/LZ反应，达到平衡后，Z的浓度为0.4mol/L解析在图象Ⅰ中T1、T3时X%、Z%的百分含量相等，并不能说明达到化学平衡，而在T2时Z%最大，说明达到平衡；温度升高（T2→T3）时Z%降低，说明反应2X(g)+Y(g)2Z(g)为放热反应，ΔH<0；在图象Ⅱ中，X、Y浓度逐渐减小，为反应物，Z的浓度增大为生成物，达到平衡时Δc(Z)=0.4mol/L-0.1mol/L=0.3mol/L，Δc(X)=0.2mol/L，Δc(Y)=0.7mol/L-0.1mol/L=0.6mol/L，所以化学反应方程式为：2X+6Y3Z；若相同条件下，起始投入量按所给数量投入，将0.3mol/LZ转化为X、Y，则X、Y的浓度分别为：c(X)=0.3mol/L，c(Y)=0.9mol/L显然与原平衡不等效。答案Ｃ8.氨气在国民经济中占有重要地位，合成氨的整个工业生产包括造气、净化、合成氨三大部分。（1）以天然气为原料制造氢气，反应可简单表示为：

①CH4+H2OCO+3H2②CO+H2OCO2+H2ΔH＞0

一定温度下，向某密闭容器中充入一定量的CO和水蒸气，反应过程中CO和CO2的浓度与时间的关系如下图所示：s则8min内CO的平均反应速率v（CO）=

。请写出两条在以天然气为原料制造氢气的生产中，能提高CO转化率的措施：

。（2）合成氨发生的反应为N2+3H22NH3。400℃时，该反应平衡常数K=0.5（mol/L）-2。已知该反应的平衡常数与温度的关系如图所示。500℃时，在0.5L的定容容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N2、H2、NH3的物质的量分别是2mol、1mol、2mol，则此时反应v（N2）正

v(N2)逆（填“＞”、“＜”、“=”或“不能确定”）。0.0625mol/(L·min)

升高温度、充入过量的H2O（g）(或CO气体循环利用）＜9.在一恒温恒容体积为1L的容器中存在可逆反应：

2NO2（g）N2O4(g),已知：NO2、N2O4的消耗速率与本身浓度的关系为：

v(NO2)=k1·c2(NO2)，v(N2O4)=k2·c(N2O4),其中k1、

k2是与反应及温度有关的常数，可以根据上述关系式建立一个速率-浓度的图象如图所示：试回答下列问题：（1）图中的交点A对应该可逆反应的状态是否达到化学平衡状态？

（填“是”或“否”），作出判断的理由是

。（2）若k1=k2，在开始时向该容器中充入1molNO2,则达到平衡时NO2的浓度为

mol/L，N2O4的浓度为

mol/L。（3）若k1≠k2,在开始时向该容器中充入1molNO2，设达到平衡时NO2的浓度为c1,N2O4的浓度为c2,则c1与c2的关系为

，c1、c2、k1、k2之间存在的关系为

。否

交点A的状态只是满足v（NO2）=v（N2O4），而达到平衡时两者的消耗速率应为v（NO2）=2v（N2O4）c1+2c2=1mol/Lk1·c=2k2·c2解析判断一个可逆反应是否达到化学平衡状态的最根本依据是v（正）=v（逆），在2NO2（g）N2O4(g)这个可逆反应中，消耗速率只要满足v（NO2）=2v(N2O4),即可以认为该可逆反应达到化学平衡状态。在（1）中交点A的状态只满足c(NO2)=c(N2O4)和v(NO2)=v(N2O4)这两个条件，故该可逆反应并没有达到化学平衡状态。如果k1=k2，则将v（NO2）=k1·c2(NO2)、v(N2O4)=k2·c(N2O4)代入该可逆反应达到平衡状态时需要满足的条件式：v（NO2）=2v（N2O4），最终得到方程式：k1·c2（NO2）=2k2·c（N2O4），由氮元素守恒得：c(NO2)+2c(N2O4)=1mol/L。已知k1=k2，解得：c（NO2）=mol/L，c（N2O4）=mol/L。如果k1≠k2,则根据氮元素守恒可得：c1+2c2=1mol/L，根据v(正)=v(逆)可得k1·c=2k2·c2。10.t℃时，向某密闭容器中加入0.3molA、0.1molC

和一定量的B三种气体，保持温度不变，使之发生反应，各物质的浓度随时间的变化如下图中甲图所示（t0~t1阶段c(B)未画出），乙图为t2时刻后改变容器中条件，反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种不同的条件。已知t3~t4阶段为使用催化剂；

t5~t6阶段容器内B的物质的量共增加0.01mol，而此过程中容器与外界的热交换总量为akJ。（1）t5~t6阶段改变的条件为

。（2）在上述甲图内画出t0~t1阶段c(B)变化曲线；并用v'

(正)、v'

(逆)注明乙图内t5~t6阶段的两条曲线。答案c(B)变化曲线如下图所示；乙图中t5~t6阶段的两条曲线中，上边的是v'(正)，下边的是v'(逆)。升高温度

使用催化剂，可以同等程度地加快正、逆反应的速率，但不改变反应热（或不改变平衡状态等）2.80（3）该反应建立第一次平衡时的化学平衡常数为

。（4）在t1~t7的平衡阶段中，平衡常数的有关变化为

（填序号）。a.t3~t4增大、t5~t6减小、t6~t7增大b.t3~t4增大、t5~t6减小、t6~t7增大至与原值相等c.t3~t5阶段不变、t6~t7增大d.t3~t5阶段不变、t6~t7减小（5）如果t5~t6阶段同时采取t3~t4阶段的措施，此过程中容器与外界的热交换总量将

（填“大于”、“小于”或“等于”）akJ，理由是

。c等于解析（1）t2~t3阶段：根据图象可知，t2时刻向体系中加入了反应物或者生成物；t3~t4阶段：加入催化剂；t4~t5阶段和t5~t6阶段：这两个阶段应为改变温度或压强，当改变（升高或降低）温度时，必然引起平衡的正向或逆向移动，而改变压强时，如果方程式两边气体物质的计量数之和相等，平衡就不会移动，所以t4~t5阶段为改变压强，t5~t6阶段为改变温度，由于t5~t6阶段正、逆反应速率均比原来大，说明是升高温度，而t4~t5阶段正、逆反应速率均比原来小，说明是减小压强。（2）向该密闭容器中加入0.3molA、0.1molC后，其浓度分别为0.15mol/L和0.05mol/L，说明容器的体积为2L,通过前面的分析，我们已经知道该反应的系数特点，即反应前后气体系数相等，甲图中A（反应物）、C(生成物)两种物质的浓度变化数值之比为，所以B应为生成物，且系数为1，即反应的方程式为3A(g)2C(g)+B(g)，进而可知从反应开始到平衡，B的浓度增加量为0.03mol/L,而平衡时B的浓度为0.05mol/L,所以B的起始浓度应为0.02mol/L，据此可以完成t0~t1阶段c（B）变化曲线；而t5~t6阶段采取的是升高温度，结果引起B的物质的量增加，说明升温使平衡正向移动，据此可知在t5~t6阶段的两条曲线中,上边的是v'(正),下边的是v'(逆)。（4）因为化学平衡常数只与温度有关，所以t1~t5阶段平衡常数不变，而t5~t6阶段是升高温度，平衡正向移动，因此t6~t7阶段平衡常数增大。（5）若在t5~t6阶段同时使用催化剂，只能同等程度地加快正、逆反应速率而不改变反应热，所以此过程中容器与外界的热交换总量不变。11.甲醇是重要的化工产品和液体燃料，工业上可以利用