2022年高考化学一轮复习核心素养提升(七)　“化学反应速率、化学平衡图像”类型与突破

一轮•化学

利用图像“断点”探究外因对反应速率的影响

1.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，根据出现“断点”前后

的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断。如图:

G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）。

一轮•化学

2.常见含“断点”的速率变化像分析

图像

升高降低升高降低

温度

tx时刻正反应为放热的反应正反应为吸热的反应

所改变增大一I减小增大减小

的条件压强正反应为气体物质的量正反应为气体物质的量减

增大的反应小的反应

2

一轮•化学

［典例1|某密闭容器中充入等物质的量的A和B,一定温度下发生反应

A(g)+xB(g)2C(g),达到平衡后，在不同的时间段内反应物的浓度随

时间的变化如图甲所示，正逆反应速率随时间的变化如图乙所示，下列

说法中正确的是(D)c/(mol,L-1)

A.30~40min间该反应使用了催化剂

0820304054t/min304054t/min

B.化学方程式中的x=L正反应为吸热反应甲乙

C.30min时降低温度，40min时升高温度

D.8min前A的平均反应速率为0.08mol-L

3

一轮•化学

［解析］若使用催化剂，则化学反应速率加快，故A错误；由甲图像可知，

A、B的浓度变化相同，故A、B的化学计量数相同，都为1；由乙图像

可知，30min时改变的条件为减小压强，40mhi时改变的条件为升高温

度，且升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，故B、C

错误；8min前A的平均反应速率为mol-

omin

L^min故D正确。

4

一轮•化学

二突破常规图像

1.图像类型及特点

⑴转化率（或质量分数等）一压强一温度图像

5

一轮•化学

特点：表示两个外界条件同时变化时，A的转化率的变化规律。解决这

类图像题，采用“定一议二〃法，即把自变量（温度、压强）之一设为恒

量，讨论另外两个变量的关系。

6

一轮•化学

0P

特点：曲线上的点表示平衡状态，而X、Y点表示未达平衡状态，使反

应由X点达到平衡状态，反应需向B的百分含量减小的方向进行；要使

反应由Y点达到平衡状态，反应需向B的百分含量增大的方向进行。

7

一轮•化学

(2)质量分数一时间图像

特点：表示不同条件下反应速率的快慢以及平衡混合物中D的质量分数

大小。解题方法是“先拐先平，数值大”，即曲线先出现拐点的首先达

到平衡，反应速率快，以此判断温度或压强的高低，再依据外界条件对

平衡的影响分析。

8

一轮•化学

(3)特殊图像

①对于化学反应：，〃A(g)+〃B(g)pC(g)+</D(g),M点前，表示从反应

开始，v正交逆；M点为刚达到平衡点(如图)；M点后为平衡受温度的影

响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，

故正反应AH<Oo

一轮•化学

②对于化学反应wA(g)+〃B(g)pC(g)+</D(g),L线

上所有的点都是平衡点(如图)。L线的左上方(E点)，

A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量,

所以E点v正,『逆；则L线的右下方(F点)，u正V。逆。

10

一轮•化学

2.一般解题思路“四看

一看面：即看清坐标所代表的意义。

二看线：看准线的走向、变化趋势及量的变化（需作辅助线、等温线、

等压线等）。

三看点：弄懂曲线上点的意义，特别是一些特殊点（如起点、交点、转

折点、极值点等）。

四看量：看横坐标和纵坐标所表示的物理量的变化。

II

一轮•化学

［典例2|对于可逆反应：2A(g)+B(g)2C(g)A〃vO,下列各图正确

何

的是(C)

100霓

500霓

0

AA

w(C)的

转

化

率

TP

12CD

一轮•化学

［解析］2A(g)+B(g)2C(g)A//<0,反应放热，平衡后升高温度反应

逆向移动，c(B)增大，故A错误；加压时正反应速率和逆反应速率都增

大,故B错误；温度相同时，加压有利于反应正向进行，故皿C)增大,

压强恒定时，升高温度反应逆向进行，"(C)减小，故C正确；压强恒定

时，升高温度，反应逆向进行，A的转化率减小，故D错误。

13

一轮•化学

三化工生产图像分类突破

1.转化率一投料比一温度图像

［典例3|将燃煤废气中的CO2转化为CH3OCH3的反应原理为2CO2(g)

催化齐U

+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)

已知在压强为“MPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO?的转

化率见下图：

14

一轮•化学

反应温度

-500K

♦600K

-A-700K

“800K

投料比m(HMi(COJ]

此反应（填“放热”或“吸热”）；若温度不变，提高投料比

[n(H2)/n(CO2)],则礴“减小”或“不变”）0

15

一轮•化学

［解析］当投料比一定时，温度越高，CO2的转化率越低，所以升温，

平衡左移，正反应为放热反应。平衡常数只与温度有关，不随投料比的

变化而变化。

［答案］放热不变

16

一轮•化学

2.根据图像判断投料比

［典例4］采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn合金)，利用CO和

H2制备CH3OCH3(DME)O

主反应：2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)

副反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

CO(g)+2H2(g)CH30H(g)

17

一轮•化学

测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。

兴

、

袖

A

群

情

帼

K20

01.02.03.04.0n(Mn)/n(Cu)

则催化剂中〃(Mn)/〃(Cu)约为时最有利于CH30cH3的合成。

18

一轮•化学

［解析］由图可知当催化剂中〃(Mn)/%(Cu)约为2.0时，CO的转化率最大,

生成的CH30cH3：:多。

［答案J2.0

19

一轮•化学

3.废物回收及污染处理图像

[典例5](1)一定条件下，用FezCh、NiO或CrzCh作催化剂对燃煤烟气

进行回收。反应为

催化剂

1

2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(l)A〃=-270kJmol

①其他条件相同、催化剂不同，SO2的转化率随反应温度的变化如图1，

FezOs和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑催化剂价格

因素，选择FezOs的主要优点是_________________________________

o

20

一轮•化学

②某科研小组用FezCh作催化剂。在380℃时，分别研究了

[〃(CO)：〃岱。2)1为1：1、3：1时SO2转化率的变化情况(图2)。则图2中

表示〃(CO)：n(SO2)=3：1的变化曲线为o

*

/100

替80

360

唧40

S

O20

S

260300340380420

反应温度/七

图1图2

21

一轮•化学

［答案］(1)①Fez。?作催化剂时，在相对较低温度可获得较高的SO2转

化率，从而节约能源②a

22

一轮•化学

(2)前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝(NO)原理，其

脱硝机理示意图如图3,脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量

分数)的关系如图4所示。

8.

.负载率

HO>CO>N80.b

222fa0.5%

6o.

.b3.0%

4sf.

l.c5.0%

2O

Bd8.0%

0

2

图300300400500600

温度/工

图4

23

一轮•化学

①写出该脱硝原理总反应的化学方程式：

O

②为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是O

24

一轮•化学

催化剂

［答案］⑵①6NO+3O2+2C2HJ-J3N2+4CO2+4H2O

②350℃、负载率3.0%

25

一轮•化学

（3）汽车使用乙醇汽油并不能减少NO*的排放，这使NO”的有效消除成为

环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，测

得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图5所示。

No

转

化

为

率

％、

o无C（附NO直接分解为2的产率▲（：（谏1余的百分率

□MNO）/MCO）=1条件下,NO还原为N?的转化率

图5

26

一轮•化学

若不使用CO,温度超过775K,发现NO的分解率降低，其可能的原因

是O

在〃(NO)/〃(CO)=1的条件下，应控制的最佳温度在左右。

「答案J(3)NO分解反应是放热反应，升高温度不利于分解反应进行

870K

27

一轮•化学

［素养专项练］

1.已知反应：2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)A//X),某温度下，将2molSO3

置于10L密闭容器中，反应达平衡后，S(%的平衡转化率(。)与体系总压

强(p)的关系如图甲所示。则下列说法中正确的是()

28

一轮•化学

①由图甲推断，B点SO2的平衡浓度为0.3molL-i

②由图甲推断，A点对应温度下的平衡常数为1.25义10-3

③达平衡后，压缩容器容积，则反应速率变化图像可以用图乙表示

④相同压强、不同温度下SO3的转化率与温度关系如图丙所示

A.①②B.②③

C.③④D.①④

29

一轮•化学

解析：三氧化硫起始浓度为智产=0.2mol・L-l由图甲可知B点SO3的

1vJL/

转化率为0.15,根据浓度变化量之比等于化学计量数之比，所以Ac(SOz)

1

=AC(SO3)=0.15X0.2mol-L^=0.03mol-L,故二氧化硫的平衡浓度为

1

0.03mol-L,①错误；A点时，SCh的转化率为0.20,Ac(SO3)=0.20X0.2

1=1

mol-L0.04molL_,平衡时，SO3>SO2>O2的浓度分别为0.16mo卜

°02m。心,则“絮费=1.25X107,

17\0.04mol,L-1>

30

一轮•化学

②正确；压缩体积，相当于增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动,

即逆向移动，因体积减小，各物质的浓度增大，故化学反应速率加快,

③正确；升高温度平衡向吸热的方向移动，即正向移动，SO3的转化率

将增大，与图丙不符，④错误。

答案：B

31

一轮•化学

2.科学家研究以太阳能为热源分解FesCh，最终循环分解水制H2,其中

太阳能

1

一步重要反应为2Fe3t＞4⑸6FeO⑸+。2值）^H=akJmolo在

一定压强下，Fe3（）4的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关

说法不正确的是（B）

A.。＞0

B.压强p】＞p2

C.升高温度，该反应的平衡常数增大

D.将体系中。2分离出去，能提高FesOj的转化率

32

一轮•化学

解析：根据图像分析，压强一定，温度升高，Fes。’的平衡转化率升高，

该反应为吸热反应，AH>0,即〃>0,A选项正确；温度一定时，压强

增大，平衡逆向移动，Fes。’的平衡转化率降低，故Pi〈m，B选项错误;

升高温度，平衡正移，反应的平衡常数增大，C选项正确；将体系中O2

分离出去，平衡正向移动，能提高Fes。4的转化率，D选项正确。

33

一轮•化学

3.以二氧化碳和氢气为原料制取乙醇的反应为2CO2(g)+6H2(g)

CH3CH2OH(g)+3H2O(g)o某压强下的密闭容器中，按CO2和HZ的物质

的量之比为1：3投料，不同温度下平衡体系中各物质的物质的量分数

0，％)随温度变化如图所示。下列说法正确的是(C)|y%

A.a点的平衡常数小于b点

B.b点，v4CO2)=r^(H2O)

C.a点，m和H2O的物质的量相等三

D.其他条件恒定，充入更多H2,WCO2)不变50060070080077K

34

一轮•化学

解析：从图像可知，温度越高氢气的含量越高，说明升高温度平衡向逆

反应方向移动，平衡常数减小，故平衡常数：a>b,A错误；b点只能说

明该温度下，CO2和Hz。的物质的量分数相等，不能说明。正9。2）=

.逆（珥0）,B错误；从图像可知，a点和HzO的物质的量分数相等，故

物质的量相等，C正确；其他条件恒定，充入更多H2,反应物浓度增大,

正反应速率增大，"CO?）也增大，D错误。

35

一轮•化学

4.以二氧化钛表面覆盖c112Al2。4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转

化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。

250〜300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是o

反应温度/七

一催化剂的催化效率/%

---乙酸的生成速率

36

一轮•化学

解析：在两条曲线中注意弄清每条曲线所表示的含义，分析两个量之间

内在的联系。这里涉及影响反应速率的两个因素：催化剂和温度，弄清

影响因素即可。所以，250〜300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降

低的原因是温度超过250c时，催化剂的催化效率降低。

答案：温度超过250C时，催化剂的催化效率降低

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一轮•化学

5.研究发现利用NR可消除硝酸工业尾气中的NO污染。NH3与NO的物

质的量之比分别为1：3、3：1、4：1时，NO脱除率随温度变化的曲线

如图所75。

0.75

0.65

0.55

0.45

0.35

0.25

0.15

0.05

08009001000110012001300

温度出

38

一轮•化学

(1)曲线a中，NO的起始浓度为6X10-4mg・m-3,从A点到B点经过0.8s,

该时间段内NO的脱除速率为mg・m-3$1。

(2)曲线b对应的NH3与NO的物质的量之比是,其理由是

39

一轮•化学

解析：⑴从A点到B点的浓度变化为(0.75—0.55)X6X10—4mgm3=

1.2X1。-4mgm-3,脱除速率为d：只1ng1n一=1.5XIO-4

U.ds

(2)根据勒夏特列原理，NH3与NO的物质的量之比越大，N%的量越多，

促使平衡向正反应方向移动，NO的脱除率越大，再根据图像，可推得曲

线b对应的N%与NO的物质的量之比为3：1。

40

一轮•化学

答案：(1)1.5X10-4(2)3：1N为与NO的物质的量之比越大，NO的

脱除率越大，a、b、c三曲线对应的NH3与NO的物质的量之比依次为

4：1、3：1、1：3

41

一轮•化学

章末新素材命题（七）

［命题新素材］

材料一过氧化氢化学式为H2O2,其水溶液俗称双氧水。外观为无色

透明液体，是一种强氧化剂，由于其还原产物为水，因此在工业上称为

绿色氧化剂。其水溶液适用于医用伤口消毒及环境消毒和食品消毒。在

一般情况下会分解生成水和氧气，但分解速度极慢，改变条件可以加快

反应速度，例如升高温度、加入适当的催化剂（MnO2、某些金属离子如

Fe3+、C112+等）。

42

一轮•化学

［设题新角度］

问题1：O.lgMnOz粉末加入50mLH2C>2溶液中，测得在标准状况下放

出气体的体积和时间的关系如图所示。若溶液的体积保持50mL不变，

计算前3min氏。2的平均速率。（素养角度——证据推理与模型认知）

43

一轮•化学

问题1.提示：前3minH2O2反应放出50mLO2,H2O2的分解反应的化学

方程式为2H2。2……1Z2H2。+O2t9贝!I人〃（用€>2）=”

X220.00446mol,"%。2)=器摆味=0.03molLminl

44

一轮•化学

问题2：为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果，某实验小组的同学

设计了如图所示的实验装置进行实验。

5滴0.1mol,L-15滴0.1mol,L-1

FeCh（aq）CuS04（aq）

—2mL5%—

孑"H2（）2（aq）^^

有同学认为上述实验设计不合理，不能得出相应的结论。请简述理由并

提出改进措施。（素养角度——科学探究与创新意识）

45

一轮•化学

问题2.提示：二者的阴离子不同，对实验会造成干扰。为消除阴离子不

同造成的干扰，可将0.1mol・LT的FeCh溶液改为0.05moll—的

Fe2(SOJ溶液，或者将0.1mol』一的C11SO4溶液改为0/mML-的

CuCk溶液。

46

一轮•化学

［命题新素材］

材料二温室效应，又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。大气

能使太阳短波辐射到达地面，但地表受热后向外放出的大量长波热辐射

却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温作用类似于栽培农作物的温

室，故名温室效应。自工业革命以来，人类向大气中排入的二氧化碳

等吸热性强的温室气体逐年增加，大气的温室效应也随之增强，已引起

全球气候变暖等一系列极其严重的问题，引起了全世界各国的关注。近

年我国大力加强温室气体co2催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究

实现可持续发展，其反应为3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)AM

=-48.9kJ・molL

47

一轮•化学

［设题新角度］

问题1：为提高CH30H的产率，理论上应采用什么样的条件？(素养角

度——变化观念与平衡思想)

问题2：250℃,在恒容密闭容器中由CO?®催化氢化合成CH30H(g),

下图为不同投料比M(H2)/H(CO2)］时某反应物X平衡转化率变化曲线。判

断反应物X是CO2还是Hzo(素养角度——证据推理与模型认知)

55

45

35

g泊

x25

15

51II»»1I

46810

48

n(H2)/n(CO2)

一轮•化学

问题1提示：根据热化学方程式可知，生成CH30H的方向是放热反应

方向，也是气体体积减小的方向，因此提高CH30H的产率，需要降低;

度、增大压强。

问题2提示：观察图中的横坐标，其物理量为:脚若假设”(CO?)

为定值，则X的转化率随〃(Hz)的增大而增大，则X为CO?。

49

一轮•化学

问题3：催化剂和反应条件与反应物转化率和产物的选择性高度相关。

控制相同投料比和相同反应时间，有如下四组实验数据:

实验编号温度/K催化剂CO2转化率/%甲醇选择性/%

A543Cu/ZnO纳米棒12.342.3

B543Cu/ZnO纳米片11.972.7

C553Cu/ZnO纳米棒15.339.1

D553Cu/ZnO纳米片12.070.6

根据上表所给数据，判断用CO2生产甲醇的最佳选项。（素养角度

科学探究与创新意识）

50

一轮•化学

问题3提示：选择性是指产物的专一性，在一个化学反应中若有多个

产物，其中某一产物是目标产物，若这个物质的产率越高，说明该反应

的选择性越好。观察四组数据，相比之下，B、D的选择性很高，且B

的CO2转化率比D稍低些，但是B的CH30H的选择性高出了不少，故最

佳选项为B。

51

一轮•化学

［命题新素材J

材料三改革开放以来，我国的经济发展取得了辉煌成绩，人民生活水

平不断提高，从20世纪70年代出行基本靠走到如今私家车进入千家万户,

家庭出行交通工具发生了质的飞跃。汽车走进寻常百姓家，给人们的生

活带来便利，车水马龙的车流让马路变得热闹。但是汽车保有量的增多

也给我们的环境带来了严重的问题，尾气中的主要污染物有CJI八NO*、

CO、SO2及固体颗粒物等。研究汽车尾气的成分及其发生的反应，可

以为更好地治理汽车尾气提供技术支持。

52

一轮•化学

［设题新角度］

问题1：在八、乃温度下，一定量的NO发生分解八刈的体积分数

反应时，刈的体积分数随时间变化如图所示，根据Tx

图像判断反应N2(g)+O2(g)2NO(g)是放热反应

还是吸热反应。(素养角度——变化观念与平衡思

0

想)

53

一轮•化学

问题1提示：由温度高时反应速率快，达到平衡的时间短，判断，2>

Tv由图像可知，温度高时，M的体积分数小，即升高温度会使平衡正

向移动，则该反应的正反应为吸热反应，A/T>Oo

54

一轮•化学

问题2：汽车排气装置中的三元催化装置，可以利用反应2CO(g)+