高考化学一轮复习第七章微专题七化学反应速率和平衡图像的综合应用课件

微专题七化学反应速率和平衡图像的综合应用[专题精讲](一)速率平衡图像的解题步骤(二)速率平衡图像的类型及特点1.速率—时间图像(v-t图像)解题关键：“三步分析法”。即一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡的移动方向。分清正反应速率、逆反应速率的相对大小，分清“突变”和“渐变”；熟记浓度、温度、压强、催化剂等对化学平衡移动的影响规律；正确判断化学平衡的移动方向。Ⅰ.正反应速率突变，逆反应速率渐变，v正′>v逆′，说明是增大了反应物的浓度，使正反应速率突变，且平衡正向移动。Ⅱ.v正、v逆都是突然减小的，v正′>v逆′，平衡正向移动，说明该反应的正反应可能是放热反应或气体总体积增大的反应，改变的条件是降低温度或减小压强。Ⅲ.v正、v逆都是突然增大的，并且v正、v逆增大程度相同，说明该化学平衡没有发生移动，可能是使用了催化剂，也可能是对反应前后气体总体积不发生变化的反应增大压强(压缩体积)所致。

【注意】判断平衡移动方向，根据v正′、v逆′的相对大小，判断改变的是哪种外界条件。即看改变条件的那一时刻v正′、v逆′的变化，若v正′或v逆′有一个在原平衡未变则为改变浓度；若两个都发生了“突变”，则为改变温度或压强；若两个都发生了“突变”且仍然相等，则为加入催化剂或等体积反应改变压强。2.百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像

解题关键：“先拐先平数值大”，即先出现拐点的反应先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高、压强较大或使用了催化剂。Ⅰ.T2>T1，温度升高，平衡逆向移动，正反应是放热反应。Ⅱ.p2>p1，压强增大，A(反应物)的转化率减小，说明正反应是气体总体积增大的反应。

Ⅲ.生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a>b，故a可能是使用了催化剂；若该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a也可能是增大了压强(压缩体积)。3.恒压(或恒温)线(α表示反应物的转化率，n表示反应物的平衡物质的量)

解题关键：“定一议二”，即化学平衡图像包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个变量，分析时先把自变量(温度、压强)之一设为定量，再讨论另外两个变量之间的关系，再依据外界条件对平衡的影响规律判断反应的热效应及反应前后气体体积的变化。

Ⅰ.若p1>p2>p3，压强增大，反应物的转化率增大，平衡向正反应方向移动，故正反应为气体体积减小的反应；温度升高，反应物的转化率减小，平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应。

Ⅱ.若T1>T2，温度升高，反应物的物质的量增大，平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应；压强增大，反应物的物质的量增大，平衡向逆反应方向移动，故正反应为气体体积增大的反应。4.物质的量(浓度)—时间图像[n(c)-t图像]

解题关键：各物质的n或c不随时间变化时达到平衡状态，根据起始量和平衡量求出转化量，各物质的转化量之比等于化学计量数之比，可以得出化学方程式中的化学计量数。例如：在2L密闭容器中，某一反应有关物质A(g)、B(g)、C(g)的物质的量变化随时间变化如图所示。①横坐标表示反应过程中时间变化，纵坐标表示反应过程中物质的物质的量的变化。

②在反应达2min时，正反应速率与逆反应速率相等，反应达到平衡状态。③该反应的化学方程式为3A(g)＋B(g)2C(g)。

④若用A物质的量浓度的变化表示反应达平衡(2min)时的正反应速率是0.15mol·L-1·min-1。5.反应过程中特定组分含量变化图像(1)对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，

解题关键：平衡点前看反应速率大小，平衡点后看平衡受温度的影响情况。①M点前，表示化学反应从反应物开始到建立平衡的过程，v正>v逆；②M点为刚达到平衡点，v正＝v逆；

③M点后为平衡受温度的影响情况，即升高温度，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应。(2)对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，

解题关键：根据点与平衡点的相对位置判断正、逆反应速率大小。①L线上所有的点都是平衡点，v正＝v逆；

②L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系中A的百分含量，E点必须向正反应方向移动才能达到平衡状态，故E点：v正>v逆；

③L线的右下方(F点)，A的百分含量小于此压强时平衡体系中A的百分含量，F点必须向逆反应方向移动才能达到平衡状态，故F点：v正<v逆。

[典例精析]

角度1速率—时间图像 【典例1】“绿水青山就是金山银山”，为了践行这一理念，国家加大了对氮氧化物排放的控制力度。用活性炭还原处理氮氧化物的有关反应为C(s)＋2NO(g)CO2(g)＋N2(g)ΔH<0。向容积可变的密闭容器中加入(足量的)活性炭和NO，在t2

时刻改变某一条件，其反应的速率—时间图像如图所示。下列说法正确的是()A.给该反应升温，v正减小，v逆增大B.t2时刻改变的条件是向密闭容器中加NOC.t1

时刻的v逆大于t2

时刻的v正D.若气体的密度不变，不能说明该反应达到平衡解析：升高温度，任何反应的反应速率均增大，故给该反应升温，v正增大，v逆增大，A错误；由图像可知，压强一定条件下，t2

时刻改变条件以后，逆反应速率突然减小，达到新平衡时，与原反应速率相同，故改变的条件是向密闭容器中加NO，B正确；由B项分析可知，t2

时刻改变的条件是向密闭容器中加NO，正反应速率增大，逆反应速率减小，则t1时刻的v逆小于t2

时刻的v正，C错误；由题干反应方程式可知，反应前后气体的物质的量保持不变，即恒温下容器的体积保持不变，反应正向气体质量增加，故若气体的密度不变，则气体质量不变，说明该反应达到平衡，D错误。答案：B[思维建模]捕捉图像中的五个关键点[变式训练1]对于达到平衡的可逆反应：X＋YW＋Z，其他条件不变时，增大压强，正、逆反应速率变化的情况如图所示。)下列对X、Y、W、Z四种物质状态的描述正确的是( A.W、Z均为气体，X、Y中只有一种为气体 B.X、Y均为气体，W、Z中只有一种为气体 C.X、Y或W、Z中均只有一种为气体 D.X、Y均为气体，W、Z均为液体或固体

解析：由图像可知，增大压强，正、逆反应速率都加快，但正反应速率增大的程度大于逆反应速率增大的程度，可见化学平衡向正反应方向移动，即正反应是一个气体体积缩小的反应。即X、Y均为气体，W、Z中只有一种是气体，B正确。答案：B

角度2物质的量(或浓度)、百分含量(或转化率)变化图像 【典例2】(2023年张家口模拟)某实验探究小组研究25℃时N2O5的分解反应：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)。该小组根据表格中的实验数据绘制c-t图像如图所示。下列说法正确的是()t/min01234c(N2O5)/(mol·L-1)0.1600.1140.0800.0560.040c(O2)/(mol·L-1)00.0230.0400.0520.060A.曲线Ⅰ是N2O5的浓度变化曲线B.曲线Ⅱ是O2

的浓度变化曲线C.在0～1min、1～2min两个时间段里，化学反应速率最快的是0～1minD.只增大容器体积，化学反应速率增大

解析：曲线Ⅰ的初始浓度为0，是O2的浓度变化曲线，A错误；曲线Ⅱ的初始浓度为0.160mol·L-1，是N2O5

的浓度变化曲线，B错误；在0～1min、1～2min两个时间段里，氧气浓度的变化量分别是0.023mol·L-1、0.04mol·L-1－0.023mol·L-1＝0.017mol·L-1，化学反应速率最快的是0～1min，C正确；只增大容器体积，压强减小，化学反应速率减小，D错误。答案：C[变式训练2]恒容密闭容器中存在下列平衡：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)。CO2(g)的平衡物质的量浓度c(CO2)与温度T的关系如图所示。下列说法错误的是()A.在T2℃时，若反应进行到状态D，则一定有v正<v逆B.平衡状态A与C相比，平衡状态A的c(CO)小C.若T1

℃、T2

℃时的平衡常数分别为K1、K2，则K1<K2D.反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的ΔH>0

解析：由图可知，曲线上的点为平衡点，T2

℃时，D→B减少二氧化碳的浓度可达到平衡浓度，则平衡逆向移动，v正<v逆，A正确；由图可知，温度越高，二氧化碳的含量越大，则正反应为吸热反应，平衡状态A与C相比，温度不同，升高温度平衡正向移动，c(CO)减小，则平衡状态C的c(CO)小，B错误；温度升高，平衡正向移动，K增大，可知若T1、T2

时的平衡常数分别为K1、K2，则K1<K2，C正确；由上述分析可知，正反应为吸热反应，ΔH>0，D正确。答案：B角度3含量—时间—温度(压强)【典例3】已知可逆反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1025kJ·mol-1。若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是()ABCD

解析：升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡时一氧化氮的含量小，且达到平衡时需要的时间短，A正确，D错误；增大压强，平衡向逆反应方向移动，平衡时一氧化氮的含量小，且达到平衡时需要的时间短，B正确；有无催化剂只影响到达平衡状态的时间，不影响平衡移动，C正确。答案：D[变式训练3]已知某可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间(t)时，温度(T)和压强(p)与反应物B在混合气体中的体积分数[φ(B)]的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是()A.T1<T2，p1>p2，m＋n>p，放热反应B.T1>T2，p1<p2，m＋n>p，吸热反应C.T1<T2，p1>p2，m＋n<p，放热反应D.T1>T2，p1<p2，m＋n<p，吸热反应

解析：由图可知，压强一定时，温度T1先达到平衡，故T1>T2，升高温度，B在混合气体中的体积分数减小，说明平衡正向移动，正反应为吸热反应；温度一定时，压强p2

先达到平衡，故p1<p2，增大压强，B在混合气体中的体积分数增大，说明平衡逆向移动，正反应为气体体积增大的反应，则m＋n<p。答案：D角度4恒压(或恒温)线【典例4】反应

mA(g)＋nB(g)eC(g)＋fD(s)ΔH。若按反应物的化学计量数比投料，在一定条件下进行反应，该反应达到平衡时C的体积分数与温度、压强的关系如图所示。下列叙述中正确的是()

A.该反应的ΔH>0 B.该化学方程式中m＋n<e

C.加入催化剂可增大正反应速率，逆反应速率不变 D.向平衡后的恒压容器中再充入一定量C，达到新平衡时，C的浓度与原平衡时的相同

解析：当压强不变时，温度越高，平衡时C的体积分数越小，故ΔH<0，A错误；当温度不变时，增大压强，平衡向气体分子数减小的方向进行，由图可知，当温度不变时，压强越大，平衡时C的体积分数越大，又因为D是固体，故该化学方程式中m＋n>e，B错误；加入催化剂，正、逆反应速率都增大，并且增大的倍数相同，C错误；恒压条件下开始按反应物的化学计量数比投料，在一定条件下进行反应，平衡后向恒压容器中再充入一定量C，再次达到新平衡时，这两次平衡等效，故C的浓度与原平衡时的相同，D正确。答案：D[思维建模]图像信息加工处理的角度

[变式训练4]氮、碳氧化物的无害化处理是研究的热点。一定条件下N2O发生如下反应：Ⅰ.2N2O(g)2N2(g)＋O2(g)Ⅱ.N2O(g)＋CO(g)N2(g)＋CO2(g)

在不同压强的密闭容器中，分别充入1molN2O和1molCO，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，测得N2O的平衡转化率与温度的关系如图所示。p1、p2、p3

由小到大的顺序为__________；温度高于T0℃时，容器内发生的主要反应为____________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅰ和Ⅱ”)。

解析：反应Ⅰ是正反应气体体积增大的反应，当温度一定时，增大压强，反应Ⅰ平衡向逆反应方向即气体体积减小的方向移动，N2O的转化率降低，因此三者压强由小到大的顺序是p1<p2<p3；温度高于T0

℃时，压强改变对N2O的平衡转化率基本无影响，反应Ⅱ是反应前后气体体积不变的反应，因此温度高于T0

℃时，容器内主要发生的是反应Ⅱ。答案：p1<p2<p3

Ⅱ

角度5特殊图像 【典例5】(2023年德州模拟)CH4—CO2

重整反应能够有效去除大气中的CO2，是实现“碳中和”的重要途径之一，发生的反应如下：重整反应CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)

ΔH积碳反应Ⅰ

2CO(g)===CO2(g)＋C(s)

ΔHⅠ＝－172kJ·mol-1积碳反应Ⅱ

CH4(g)===C(s)＋2H2(g)

ΔHⅡ＝＋75kJ·mol-1在恒压、起始投料比＝1的条件下，体系中含碳组分平衡时的物质的量随温度变化关系曲线如图所示。下列说法正确的是()A.重整反应的反应热ΔH＝－247kJ·mol-1B.曲线B表示CH4

平衡时物质的量随温度的变化C.积碳会导致催化剂失活，降低CH4

的平衡转化率D.低于600℃时，降低温度有利于减少积碳的量并去除CO2气体

解析：重整反应的热化学方程式＝Ⅱ－Ⅰ，对应的ΔH＝ΔHⅡ－ΔHⅠ＝＋247kJ·mol-1，所以重整反应和积碳反应Ⅱ均为吸热反应，升高温度CH4参与的反应平衡均正向移动，所以CH4平衡时物质的量随温度升高而降低，积碳反应Ⅰ生成CO2，积碳反应Ⅱ消耗CH4，所以平衡时CH4物质的量小于CO2，所以曲线B表示CH4，曲线A表示CO2，CO、C均作为生成物，所以曲线D表示C，则曲线C表示CO。综上，曲线A表示CO2，曲线B表示CH4，曲线C表示CO，曲线D表示C。由上述分析可知，A错误，B正确；催化剂失活会导致反应速率降低，不会影响平衡转化率，C错误；根据曲线C，低于600℃时，温度升高，CO增大，说明反应以重整反应为主，消耗CO2，生成CO，而增多的CO会使积碳反应Ⅰ正向移动，导致C增多，反之，降低温度会导致积碳的量减少，同时CO2增多，不利于去除CO2气体，D错误。答案：B[思维建模]1.特殊图像类型的解题步骤(1)看清坐标所代表的意义，如反应时间、投料比值、催化剂的选择、转化率等；(2)抓住图像中的关键点(常为最高点、最低点、拐点)、看清曲线的变化趋势；(3)将特殊图像转化为常规图像；(4)运用化学平衡知识进行解答。2.特殊平衡图像题解题角度(1)曲线上的每个点是否都到达平衡

往往需要通过曲线的升降趋势或斜率变化来判断，如果还未达到平衡则不能使用平衡移动原理，只有达到平衡以后的点才能应用平衡移动原理。(2)催化剂的活性是否受温度的影响

不同的催化剂因选择性不同受温度的影响也会不同。一般来说，催化剂的活性在一定温度下最高，低于或高于这个温度都会下降。(3)不同的投料比对产率造成的影响

可以根据“定一议二”的方法，根据相同投料比下温度或压强的改变对产率的影响或相同温度或压强下改变投料比时平衡移动的方向进行判断，确定反应热或反应前后气体体积的变化。

[变式训练5](2023年烟台模拟)工业上用C6H5Cl和H2S的高温气相反应制备苯硫酚(C6H5SH)，同时有副产物C6H6

生成：Ⅰ.C6H5Cl(g)＋H2S(g)C6H5SH(g)＋HCl(g)ΔH1

使C6H5Cl和H2S按物质的量比1∶1进入反应器，定时测定反应器尾端出来的混合气体中各产物的量，得到单程收率与温度的关系如图所示。下列说法正确的是(

)A.ΔH1<0ΔH2<0B.反应Ⅰ的活化能较大C.590℃以上，随温度升高，反应Ⅰ消耗H2S减少

解析：温度大于590℃时，随温度升高，苯硫酚的单程收率降低，说明ΔH1<0，随温度升高，苯的单程收率增大，说明ΔH2>0，A错误；温度较低时，苯的单程收率小，说明Ⅱ反应速率小，Ⅱ的活化能较大，B错误；590℃以上，随温度升高，苯硫酚的单程收率降低，反应Ⅰ消耗H2S减少，C正确；设通入氯苯、H2S的物质的量各为1mol，645℃时，苯硫酚的单程收率为20%、苯的单程收率为