第六章微专题五化学反应速率和反应限度的图像分析

微专题五化学反应速率和反应限度的图像分析化学反应速率与化学反应限度问题常以图像题的形式出现，在相关图像的平面直角坐标系中，可能出现的物理量有物质的量、浓度、压强、时间等。这类问题要按照“一看、二想、三判断”这三个步骤来分析解答。(1)“一看”——看图像①看面：理解各坐标轴所代表量的意义及曲线所示的是哪些量之间的关系。②看线：分清正反应和逆反应，分清突变和渐变、小变和大变；理解曲线“平”与“陡”即斜率大小的意义；理解曲线的变化趋势并归纳出规律。若图中有拐点，可按照先拐先平的规律，即较早出现拐点的曲线所表示的反应先达到平衡，对应的温度高、压强大。③看点：理解曲线上点的意义，特别是某些特殊点，如坐标轴的交点、几条曲线的交叉点、极值点、转折点等。分清反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物。④看辅助线：做横轴或纵轴的垂直线(如等温线、等压线、平衡线等)。⑤看量的变化：弄清楚是物质的量的变化、浓度的变化还是转化率的变化。(2)“二想”——想规律如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系、各物质的化学反应速率之比与化学计量数之比的关系、外界条件的改变对化学反应的影响以及对正、逆反应速率的影响规律等。(3)“三判断”——利用有关规律，结合图像，通过对比分析，做出正确判断。1．(2019·天津期中联考)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图所示。下列描述正确的是()A．tmin时该反应达到化学平衡状态B．反应开始到10min，用X表示的反应速率为mol·L－1·min－1C．反应开始到10min时，Y的转化率为79%D．反应的化学方程式为X(g)＋2Y(g)3Z(g)答案C解析到10min时该反应达到化学平衡状态，A错误；反应进行到10min时，X、Y均减少了mol，Z增加了mol，用X表示的反应速率为eq\f(mol,2L×10min)＝5mol·L－1·min－1，反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)2Z(g)，B、D错误；反应开始到10min时Y的转化率为eq\f(mol)×100%＝79%，C正确。考点化学平衡题点化学平衡的建立及计算2.(2019·湖北天门、仙桃、潜江高一期末)向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，使反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)在一定条件下达到平衡，正反应速率随时间变化的曲线如图所示。由图可得出的正确结论是()A．反应在c点达到平衡状态B．反应物浓度：a点小于b点C．反应物的总能量低于生成物的总能量D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段答案D解析化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，且保持不变，c点对应的正反应速率显然还在改变，故一定未达平衡，A错误；a到b时正反应速率增加，反应物浓度不断减小，B错误；随着反应的进行，反应物浓度减小，但正反应速率增大，说明体系温度升高，正反应是放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，C错误；因为反应一直正向进行，且a～c段正反应速率一直在增大，故SO2的转化率：a～b段小于b～c段，D正确。考点化学平衡题点化学平衡的建立、标志及计算3．(2020·黄冈浠水实验中学期中)鱼浮灵是一种化学增氧剂，主要成分为过氧碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)，分别在等体积双氧水中加入少量Na2CO3、NaCl和NaOH固体探究鱼浮灵增氧原理，实验结果如图所示。下列说法不正确的是()A．Na2CO3对H2O2的分解有促进作用B．加入NaCl后溶液溶解氧变化不明显C．H2O2分解随pH增大而持续加快D．鱼浮灵使用时应根据pH控制投放量答案C解析由图可知，加入Na2CO3后水中的溶解氧增多，故说明加入Na2CO3后促进了H2O2的分解，故A正确；在双氧水中加入氯化钠后，溶液中溶解氧不变，即加入氯化钠后对双氧水的分解无催化作用，故B正确；根据双氧水加NaOH固体图可知，随着溶液pH增大，溶解氧先增大后减小，故双氧水的分解并不是随pH的增大而持续加快，故C错误；根据双氧水加NaOH固体图可知，溶液pH对鱼浮灵中双氧水的分解速率有影响，故应根据溶液的pH来决定鱼浮灵的投放量，故D正确。考点化学反应速率题点化学反应速率的调控作用4．(2020·金华一中高一月考)氯酸钾和亚硫酸氢钾溶液能发生氧化还原反应：ClOeq\o\al(－,3)＋3HSOeq\o\al(－,3)=3SOeq\o\al(2－,4)＋Cl－＋3H＋。已知该反应的速率随c(H＋)的增大而加快。如图为用ClOeq\o\al(－,3)在单位时间内物质的量浓度变化表示的该反应v－t图。下列说法中不正确的是()A．图中阴影部分的面积表示t1～t2时间内ClOeq\o\al(－,3)的物质的量的减少量B．纵坐标为v(Cl－)的v－t曲线与图中曲线完全重合C．反应开始时速率增大可能是c(H＋)所致D．后期反应速率下降的主要原因是反应物浓度减小答案A解析图像为ClOeq\o\al(－,3)在单位时间内物质的量浓度变化表示的该反应v－t图，则阴影部分的面积表示t1～t2时间内ClOeq\o\al(－,3)的物质的量浓度的减少量，故A错误；化学方程式为ClOeq\o\al(－,3)＋3HSOeq\o\al(－,3)=3SOeq\o\al(2－,4)＋Cl－＋3H＋，v(ClOeq\o\al(－,3))∶v(Cl－)＝1∶1，纵坐标为v(Cl－)的v－t曲线与图中曲线重合，故B正确；由化学方程式：ClOeq\o\al(－,3)＋3HSOeq\o\al(－,3)=3SOeq\o\al(2－,4)＋Cl－＋3H＋可知，反应开始时随着反应的进行，c(H＋)不断增大，反应的速率加快，由题目信息可知反应的速率随c(H＋)的增大而加快，故C正确；随着反应的进行，反应物的浓度减少，反应速率减小，所以后期反应速率下降的主要原因是反应物浓度减小，故D正确。考点化学反应速率题点化学反应速率的调控作用5．(2019·哈尔滨高一期中)一定条件下铁可以和CO2发生反应：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)。一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体，反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示。(1)t1min时，正、逆反应速率的大小关系为v正______v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。(2)4min内，CO2的转化率为________；CO的平均反应速率v(CO)＝______________。(3)下列条件的改变能减慢其反应速率的是__________(填序号，下同)。①降低温度②减少铁粉的质量③保持压强不变，充入He使容器的体积增大④保持容积不变，充入He使体系压强增大(4)下列描述能说明上述反应已达平衡状态的是______。①v(CO2)＝v(CO)②单位时间内生成nmolCO2的同时生成nmolCO③容器中气体压强不随时间变化而变化④容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化答案(1)＞(2)71.4%mol·L－1·min－1(3)①③(4)②④解析(1)因为t1min时化学反应没有达到平衡，反应仍然向正反应方向进行，所以正反应速率大于逆反应速率，即v正＞v逆。(2)根据图像分析4min内CO2的变化量为0.7mol·L－1－0.2mol·L－1＝mol·L－1，转化率为eq\f(mol·L－1mol·L－1)×100%≈71.4%；CO在4min内的变化量为mol·L－1，则4min内的平均反应速率为v(CO)＝eq\f(mol·L－1,4min)＝mol·L－1·min－1。(3)降低温度，化学反应速率降低，故①正确；因为铁粉是固体，减少铁粉的质量不影响化学反应速率，故②错误；保持压强不变，充入He使容器的体积增大，相当于减小反应物和生成物的浓度，化学反应速率减慢，故③正确；保持体积不变，充入He使体系压强增大，但不影响反应物和生成物的浓度，所以化学反应速率不变，故④错误。(4)当v正(CO2)＝v逆(CO)时，说明化学反应达到平衡状态，而v(CO2)＝v(CO)不代表正、逆反应速率的关系，不能由此确定化学反应是否达到平衡，故①错误；单位时间内生成nmolCO2的同时生成nmolCO说明化学反应的正、逆反应速率相等