课时12化学反应速率与平衡图象（精讲）-2022-2023学年高二化学精讲精练（人教选择性必修1）

第二章化学反应速率与平衡课时精讲12化学反应速率与平衡图象【目标导航】1．能够认识化学反应速率与平衡图象。2．根据实际工业生产，结合图象，分析投料比、转化率、产率的变化。一、化学反应速率图像以反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)ΔH>0为例。反应速率-时间(v-t)图像中，在平衡后的某时刻t1改变某一条件后，v(正)与v(逆)的变化有两种情况：1．v(正)、v(逆)同时突变2．v(正)、v(逆)之一渐变二、化学平衡图像的三种类型对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，m+n>p+q，且ΔH>0。1．速率-时间图像t1时增大反应物的浓度，正反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，而逆反应速率逐渐增大；t2时升高温度，对任何反应，正反应和逆反应速率均增大，吸热反应的正反应速率增大较快；t3时减小压强，正反应速率和逆反应速率均减小；t4时使用催化剂，正反应速率和逆反应速率同等程度增大。2．转化率(或含量)-时间图像甲表示压强对反应物转化率的影响，对于气体反应物化学计量数之和大于气体生成物化学计量数之和的反应，压强越大，反应物的转化率越大；乙表示温度对反应物转化率的影响，对于吸热反应，温度越高，反应物的转化率越大；丙表示催化剂对反应物转化率的影响，催化剂只能改变化学反应速率，不能改变平衡时反应物的转化率。3．恒压(温)曲线分析时可在横坐标上作一条平行于纵轴的虚线，即为等压线或等温线，然后分析另一条件变化对该反应的影响。三、化学平衡图像题的解题方法1．解题步骤(1)看图像：一看面(纵坐标与横坐标的意义)，二看线(线的走向和变化趋势)，三看点(起点、折点、交点、终点)，四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线等)，五看量的变化(如浓度的变化、温度的变化等)(2)想规律：联想外界条件的改变对化学平衡的影响规律。(3)做判断：根据图像中所表现的关系与所学规律相对比，做出符合题目要求的判断。2．解题原则(1)“定一议二”原则在化学平衡图像中，了解纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量的意义。在确定横坐标所表示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系，或在确定纵坐标所表示的量后，讨论横坐标与曲线的关系。例如，反应2A(g)+B(g)2C(g)达到平衡，A的平衡转化率与压强和温度的关系如图：定压看温度变化，升温曲线走势降低，说明A的转化率降低，平衡向左移动，正反应是放热反应。定温看压强变化，因为此反应是气体体积减小的反应，压强增大，平衡向右移动，A的转化率增大，故p2>p1。(2)“先拐先平，数值大”原则对于同一化学反应的化学平衡图像，先出现拐点的先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图甲)或表示的压强较大(如图乙)例如，反应2A(g)+B(g)2C(g)，C、A的百分含量与温度(或压强)、时间的关系如下：图甲表示T2>T1，且正反应放热。图乙表示p1<p2，且正反应为气体体积减小的反应。考点一化学反应速率图像【例1】T0温度下，向2L真空密闭容器中加入N2O3固体，发生反应：N2O3(s)NO2(g)＋X(g)(未配平)，反应过程如图，下列说法正确的是()A．X可能为N2B．0~2min用N2O3表示的反应速率为1mol·min－1C．第2min时逆反应速率大于第4min时逆反应速率D．第4min时，保持温度和容积不变，向容器中再加入N2O3，混合气体颜色加深【答案】B【解析】A项，由图像可知，2min时N2O3物质的量变化为2mol、NO2的物质的量变化为2mol，N2O3、NO2系数比为1：1，根据元素守恒，X为NO，故A错误；B项，0~2min内N2O3物质的量变化为2mol，所以0~2min用N2O3表示的反应速率为1mol·min－1，故B正确；C项，第2min时NO2的浓度小于第4min时NO2的浓度，所以第2min时逆反应速率小于第4min时逆反应速率，故C错误；D项，N2O3是固体，第4min时，保持温度和容积不变，向容器中再加入N2O3，平衡不移动，混合气体颜色不变，故D错误；故选B。【解题技法】化学平衡图像的解题思路和方法\【对点训练1】实验探究H2O2分解速率影响因素。H2O2浓度在不同条件下随时间变化的曲线如图所示。实验分组及反应条件分别为：分组温度/°CpHc(Mn2+)/mol·L-1①60≈70.00002②60120③60130④60110.00002⑤70130下列说法不正确的是()A．实验①、④说明中性条件下，少量Mn2+对H2O2分解的影响不大B．实验②、③说明其他条件相同时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越大C．实验③、⑤说明温度升高可以增大H2O2分解速率D．实验④反应到40min时的化学反应速率为0.0225mol·L-1·min-1【答案】D【解析】A项，实验①、④除pH外其他条件均相同，但①几乎不反应，说明中性条件下，少量Mn2+对H2O2分解的影响不大，A正确；B项，实验②、③除pH外其他条件均相同，都不添加催化剂，而③的分解速率大于②，说明溶液碱性越强，H2O2分解速率越大，B正确；C项，实验⑤中浓度低于实验③，而温度高于③，分解速率大于③，说明温度升高可以增大H2O2分解速率，C正确；D项，实验④反应到40min时的平均速率为=0.0225mol·L-1·min-1，由于随着反应进行，反应速率变慢，所以40min时的瞬时速率应小于0.0225mol·L-1·min-1，D错误；故选D。考点二化学平衡图象【例2】2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是工业制备硫酸的重要反应，恒温恒容条件下c(SO3)随时间的变化如图中曲线Ⅰ所示。下列说法正确的是()A．t1～t2min，v(SO3)正=mol·L-1·min-1B．曲线Ⅱ对应的条件改变可能是增大了压强C．工业上采用高温高压的反应条件以提高SO2的转化率D．相同条件下，t3时再充入与起始投料等量的反应物，达到平衡后，SO2转化率增大【答案】D【解析】A项，由图中曲线Ⅰ，t1～t2min内，三氧化硫的浓度变化量为(c1—c2)，反应速率v(SO3)正=mol·L-1·min-1，故A错误；B项，若曲线Ⅱ对应的条件改变是增大了压强，则平衡正向移动，即曲线Ⅱ条件下反应达到平衡时，三氧化硫的浓度应大于曲线Ⅰ，与题给图示不符，故B错误；C项，该反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，二氧化硫的转化率减小，故C错误；D项，相同条件下，t3时再充入与起始投料等量的反应物相当于增大混合气体的压强，该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，二氧化硫的转化率增大，故D正确；故选D。【解题技法】(1)分析图像纵、横坐标轴上的数据，观察图像上曲线的走向和变化趋势。(2)若图像上的曲线有两条或者两条以上时，注意观察和理解曲线的交点和拐点所代表的意义，先出现拐点的“温度高或压强大”。(3)若图像中有三个量时，应“定一议二”。(4)=4\*GB3④加入催化剂或对等体反应改变压强，平衡不移动，但会改变到达平衡的时间。(5)曲线斜率大表示反应速率快，可能是升温、加压或使用催化剂。(6)综合运用勒夏特列原理解决问题。【对点训练2】SCR法是工业上消除氮氧化物的常用方法，反应如下：主反应：2NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)ΔH副反应：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)相同条件下，在甲、乙两种催化剂作用下进行上述反应，下列说法错误的是()A．工业上选择催化剂乙的原因是低温下有很强的催化活性B．投料比一定时有利于提高NO平衡转化率的反应条件是降低温度、减少压强C．图中M点处(对应温度为210℃)NO的转化率一定不是该温度下的平衡转化率D．相同条件下选择高效催化剂，可以提高NO的平衡转化率【答案】D【解析】A项，从题干图中可知，催化剂乙在低温下具有很强的催化活性，从而可以节约能源，故工业上选择催化剂乙的原因是低温下有很强的催化活性，A正确；B项，从图中分析可知，随着温度升高化学平衡逆向移动，即该主反应是一个正反应为放热反应，且正向为气体体积增大的方向，根据勒夏特列原理可知，投料比一定时有利于提高NO平衡转化率的反应条件是降低温度、减少压强，B正确；C项，甲催化剂随温度升高NO