2025版高一化学必修第二册（含不定项选择）微专题(三) 化学反应的速率与限度图像分析

微专题(三)化学反应的速率与限度图像分析必备知识·探究[情境]氨的合成为植物的生长提供足够的氮肥,缓解了地球上有限的耕地资源与庞大的粮食需求之间的矛盾。在673K、30MPa下,向10L固定体积的密闭容器中通入一定量的N2(g)和H2(g),进行合成氨反应,反应过程中部分物质的物质的量n随时间t变化如图所示,请回答下列问题:(1)指出X、Y分别表示的物质。提示:X为NH3,Y为N2。(2)请判断t1min时刻是否达到平衡,若未达到平衡,比较NH3的v正、v逆的大小。提示:t1min时刻未达到平衡,v正>v逆。(3)比较a点、b点的正反应速率大小。提示:a点的正反应速率比b点的大。(4)计算0~t2min,Y的转化率,NH3的生成速率。提示:转化率为50%,v(NH3)=0.1t2mol·L核心要点·归纳化学反应速率与化学反应限度问题常以图像的形式出现在平面直角坐标系中,可能出现反应物的物质的量、浓度、压强、时间等因素。这类问题要按照“一看、二想、三判断”这三步来分析。(1)“一看”——看图像①看面:弄清楚横、纵轴所表示的含义;②看线:弄清楚线的走向和变化趋势;③看点:弄清楚曲线上点的含义,特别是曲线上的折点、交点、最高点、最低点等;④看辅助线:作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速率的影响规律。(3)“三判断”利用有关规律,结合图像,通过对比分析,作出正确判断。学力诊断·测评某温度时,在容积为3L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。由图中数据分析,下列结论错误的是 ()A.该反应的化学方程式为2Z+Y3XB.反应开始至2min末,X的化学反应速率为0.2mol·L-1·s-1C.该反应是由正、逆反应同时开始的,最终建立平衡D.若增加或减少X的物质的量,化学反应速率一定会发生明显的变化【解析】选B。从题图中横、纵坐标及曲线的变化趋势可找到X、Y、Z转化的物质的量之比,即可写出该反应的化学方程式为2Z+Y3X,故A项正确;根据化学反应速率的计算公式,可求出X的化学反应速率v(X)=0.8mol-0.4mol3L×2min×60s·min-1≈0.0011mol·L-1·s-1,故B项错误;根据题图中曲线均不通过原点,可判断该可逆反应是由正、逆反应同时开始的,故C【补偿训练】1.(2024·烟台高一检测)一定条件下的密闭容器中,发生反应I2(g)+H2(g)2HI(g),I2(g)和HI(g)的物质的量浓度变化如图所示,下列说法正确的是 ()A.0~t1min时间段的平均反应速率v(I2)=2v(HI)B.平衡时:n(I2)∶n(H2)∶n(HI)=1∶1∶1C.t1~t2min时间段内,生成HI的物质的量为0.8molD.t1min时刻时,I2(g)的正反应速率大于逆反应速率【解析】选D。化学反应速率之比等于计量系数之比,0~t1min时平均反应速率2v(I2)=v(HI),故A错误;t2min时刻浓度不再变化,说明达到平衡,题目中c(H2)未知,所以平衡时不一定有n(I2)∶n(H2)∶n(HI)=1∶1∶1,故B错误;t1~t3min时间段内,HI的物质的量浓度增加了0.8mol·L-1,体积未知,无法求算HI的物质的量,故C错误;t1min时刻时,未达到平衡,根据图中信息得到该反应是正向建立平衡,则I2(g)的正反应速率大于逆反应速率,故D正确。2.在恒温恒容的密闭容器中发生如下反应:N2O4(g)2NO2(g),体系中各物质的物质的量随时间变化如图所示。下列有关说法正确的是 ()A.25s时,反应逆向进行B.64s时,达到反应进行的限度C.100s时,v正(N2O4)=2v逆(NO2)D.达到化学平衡,混合气体的颜色不再改变【解析】选D。由图知,0~100s内,N2O4持续减少、NO2持续增加,N2O4(g)2NO2(g)反应处于从正反应建立平衡的过程中,第100s及以后,N2O4、NO2的量不再改变,N2O4(g)2NO2(g)反应处于化学平衡状态。25s时,反应正向进行,A错误;64s时,未达到平衡状态,处于从正反应建立平衡的过程中,B错误;100s时,处于平衡状态,