2025版高考化学全程一轮复习第46讲化学反应速率化学平衡的常规图像课件

第46讲化学反应速率、化学平衡的常规图像1.系统掌握速率、平衡图像的分析方法。2．加深对勒夏特列原理的理解。类型一类型二类型三类型一类型一瞬时速率—时间图像1.“渐变”类速率—时间图像图像分析结论t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变，__________________t1时v′正突然减小，v′逆逐渐减小；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动t1时其他条件不变，减小反应物的浓度增大反应物的浓度t1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动t1时其他条件不变，________________t1时v′逆突然减小，v′正逐渐减小；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变，减小生成物的浓度增大生成物的浓度2.“断点”类速率—时间图像图像t1时刻所改变的条件温度____降低升高降低正反应为____反应正反应为吸热的反应压强____减小增大减小正反应为气体物质的量____的反应正反应为气体物质的量减小的反应升高放热增大增大3.特殊“断点”速率—时间图像t1时刻改变的条件是____________或可能________(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。使用催化剂加压4．反应进程类速率—时间图像Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。(1)AB段(v增大)反应放热，溶液温度逐渐升高，v增大；(2)BC段(v减小)溶液中c(H＋)逐渐减小，v减小。【教考衔接】例

[2021·湖南卷，11改编]已知：A(g)＋2B(g)⇌3C(g)

ΔH＜0，向一恒温恒容的密闭容器中充入1molA和3molB发生反应，t1时达到平衡状态I，在t2时改变某一条件，t3时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是________。a．容器内压强不变，表明反应达到平衡b．t2时改变的条件：向容器中加入Cc．平衡时A的体积分数φ：φ(Ⅱ)＞φ(Ⅰ)d．平衡常数K：K(Ⅱ)＜K(Ⅰ)bc解析：容器内发生的反应为A(g)＋2B(g)⇌3C(g)，该反应是气体分子数不变的可逆反应，所以在恒温恒容条件下，气体的压强始终保持不变，则容器内压强不变，不能说明反应达到平衡状态，a错误；根据图像变化曲线可知，t2～t3过程中，t2时v′正瞬间不变，平衡过程中不断增大，则说明反应向逆反应方向移动，且不是“突变”图像，属于“渐变”过程，所以排除温度与催化剂等影响因素，改变的条件为：向容器中加入C，b正确；最初加入体系中的A和B的物质的量的比值为1∶3，当向体系中加入C时，平衡逆向移动，最终A和B各自物质的量增加的比例为1∶2，因此平衡时A的体积分数φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)，c正确；平衡常数K与温度有关，因该反应在恒温条件下进行，所以K保持不变，d错误。【对点演练】1．可逆反应2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)在一定条件下达到平衡状态。在t1时刻改变某一条件，化学反应速率与反应时间的关系如图所示。下列说法正确的是(

)A．维持温度、反应体系容积不变，t1时充入SO3(g)B．维持温度、压强不变，t1时充入SO3(g)C．维持反应体系容积不变，t1时升高反应体系温度D．维持温度、反应体系容积不变，t1时充入一定量Ar答案：B解析：维持温度、反应体系容积不变，t1时充入SO3(g)，此时逆反应速率增大，正反应速率不变，故A错误；维持温度、压强不变，t1时充入SO3(g)，此时逆反应速率增大，而且反应体系容积增大导致正反应速率减小，故B正确；维持反应体系容积不变，t1时升高反应体系温度，正、逆反应速率都增大，故C错误；维持温度、反应体系容积不变，t1时充入一定量Ar，反应物和生成物浓度都不变，正、逆反应速率都不变，故D错误。2．在一密闭容器中发生反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)

ΔH<0，达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。回答下列问题：(1)处于平衡状态的时间段是________(填字母，下同)。A．t0～t1

B．t1～t2

C．t2～t3

D．t3～t4

E．t4～t5

F．t5～t6ACDF解析：(1)根据题图可知，t0～t1、t2～t3

、t3～t4、t5～t6时间段内，v正、v逆相等，反应处于平衡状态。(2)判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。A．增大压强B．减小压强C．升高温度D．降低温度E．加催化剂F．充入氮气t1时刻________；t3时刻________；t4时刻________。(3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是________。A．t0～t1B．t2～t3C．t3～t4D．t5～t6解析：(2)t1时，v正、v逆同时增大，且v逆增大得更快，平衡向逆反应方向移动，所以t1时改变的条件是升温。t3时，v正、v逆同时增大且增大程度相同，平衡不移动，所以t3时改变的条件是加催化剂。t4时，v正、v逆同时减小，但平衡向逆反应方向移动，所以t4时改变的条件是减小压强。(3)根据题图可知，t1～t2、t4～t5时间段内平衡均向逆反应方向移动，NH3的含量均比t0～t1时间段的低，所以t0～t1时间段内NH3的百分含量最高。

CEBA(4)如果在t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化曲线。解析：(4)t6时刻分离出部分NH3，v逆立刻减小，而v正逐渐减小，在t7时刻二者相等，反应重新达到平衡，据此可画出反应速率的变化曲线。类型二类型二反应进程折线图此类图像一般纵坐标表示物质的量、浓度、百分含量、转化率，横坐标表示反应时间。解题的关键是找转折点。(1)转折点之前，用外因对速率的影响分析问题，用“先拐先平，数值大”的规律判断不同曲线表示温度或压强的大小。(2)转折点之后是平衡状态或平衡移动，解题时要抓住量的变化，找出平衡移动的方向，利用化学平衡移动原理推理分析。【教考衔接】典例已知某可逆反应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，吸热反应答案：D解析：由图可知，压强一定时，温度T1先达到平衡，故温度：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，故压强：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。【对点演练】1．在一定条件下，H2S能发生分解反应：2H2S(g)⇌S2(g)＋2H2(g)，利用该反应可制备氢气和硫黄。在2L恒容密闭容器中充入0.1molH2S，不同温度下H2S的转化率与时间的关系如图所示。下列说法正确的是(

)A．该反应的正反应为放热反应B．温度升高，混合气体的平均摩尔质量增大C．950℃时，1.25s内，反应的平均速率v(H2)＝0.008mol·L－1·s－1D．根据P点坐标可求出950℃时反应的平衡常数为3.125×10－4答案：C

2．向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B，发生如下反应：xA(g)＋2B(s)⇌yC(g)

ΔH<0。在一定条件下，容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题：(1)0～10min容器内压强________(填“变大”“不变”或“变小”)。(2)推测第10min引起曲线变化的反应条件可能是________(填序号，下同)；第16min引起曲线变化的反应条件可能是________。①减压②增大A的浓度③增大C的量④升温⑤降温⑥加催化剂(3)若平衡

Ⅰ

的平衡常数为K1，平衡

Ⅱ

平衡常数为K2，则K1________(填“>”“＝”或“<”)K2。变大④⑥④>解析：(1)该反应是气体分子数增大的反应，而容器容积不变，因此0～10min容器内压强变大。(2)根据图像可知，10min时改变条件后，A、C的浓度瞬时不变且随后反应速率加快，故改变的条件可能是升温或加入催化剂；16min时改变条件后，A、C的浓度瞬时不变，且随后A的浓度逐渐增大，C的浓度逐渐减小，说明平衡逆向移动，故改变的条件可能是升温。(3)升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，则K1>K2。3．现将一定量N2O4气体充入恒容密闭容器中，控制反应温度为T1

℃[N2O4(g)⇌2NO2(g)

ΔH>0]，c(N2O4)随t(时间)变化曲线如图，画出0～t2时段，c(NO2)随t变化曲线。保持其他条件不变，改变反应温度为T2(T2＞T1)，再次画出0～t2时段，c(NO2)随t变化趋势的曲线。

类型三类型三恒压(或恒温)线此类图像的纵坐标为某物质的平衡浓度或转化率，横坐标为温度或压强，解答此类问题，要关注曲线的变化趋势，有多个变量时，注意控制变量，即“定一议二”。反应：aA(g)＋bB(g)⇌cC(g)＋dD(g)

ΔH图像结论a＋b____c＋d，ΔH____0a＋b____c＋d，ΔH____0＞＞＞＞

p1＜p2＜p3

合成氨的反应为气体分子数减少的反应，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大图4解析：①合成氨的反应中，压强越大越有利于氨的合成，因此，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大。由图中信息可知，在相同温度下，反应达平衡时氨的摩尔分数p1＜p2＜p3，因此，图中压强由小到大的顺序为p1＜p2＜p3，判断的依据是：合成氨的反应为气体分子数减少的反应，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大。②对比图3和图4中的信息可知，在相同温度和相同压强下，图4中平衡时氨的摩尔分数较小。在恒压下充入惰性气体Ar，反应混合物中各组分的浓度减小，各组分的分压也减小，化学平衡要朝气体分子数增大的方向移动，因此，充入惰性气体Ar不利于合成氨，进料组成中含有惰性气体Ar的图是图4。【对点演练】1．如图是温度和压强对反应X＋Y⇌2Z影响的示意图。图中横坐标表示温度，纵坐标表示平衡时混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是(

)A．上述可逆反应的正反应为放热反应B．X、Y、Z均为气态C．X和Y中最多只有一种为气态，Z为气态D．上述反应的逆反应的ΔH＞0答案：C解析：由图像可知，随温度升高Z的体积分数增大，正反应为吸热反应，逆反应为放热反应，故A、D错误；相同温度下，压强越大，Z的体积分数越小，说明增大压强平衡左移，则Z为气态，X、Y中最多只有一种气态物质，故B错误、C正确。2．反应N2O4(g)⇌2NO2(g)

ΔH＝＋57kJ·mol－1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是(

)A．A、C两点的化学平衡常数：KA>KCB．A、C两点气体的颜色：A深，C浅C．由状态B到状态A，可以用加热的方法D．A、C两点气体的平均相对分子质量：A>C答案：C解析：A、C两点对应的温度相同，平衡常数只受温度的影响，KA＝KC，A错误；A点到C点，压强增大，NO2(g)的浓度增大，虽然平衡逆向移动，最终二氧化氮的浓度比原浓度大，即C点气体颜色比A点深，B错误；

A点到B点，NO2的体积分数减小，说明相同压强下，T2到T1，平衡逆向移动，T2>T1，即由状态B到状态A，可以用加热的方法，C正确；A点到C点，压强增大，平衡逆向移动，该反应的逆反应为气体相对分子质量增大的反应，即A点气体的平均相对分子质量小于C点气体的平均相对分子质量，D错误。3．向体积均为1L的两恒容容器中分别充入2molX和1molY发生反应：2X(g)＋Y(g)⇌Z(g)

ΔH，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(

)A．ΔH>0B．气体的总物质的量：na<ncC．a点平衡常数：K<12D．反应速率：va正<vb正答案：B

答题规范⑥

化学反应速率和化学平衡的规范解答【模型构建】1．条件选择类(1)实验最佳条件的选择或控制就是为了又“快”又“好”地生产，即主要是从反应速率与转化率(化学平衡)两个角度来分析。“快”就是提高反应速率，“好”就是提高转化率，原料利用率高，而影响速率与转化率的主要因素就是浓度、温度、压强与催化剂，其中温度与压强是试题中经常考查的因素。(2)从速率、转化率、产率、纯度等角度分析，选择最佳条件。如针对反应速率时，思考方向为如何提高浸出速率、如何提高反应速率等；针对平衡转化率、产率时，可运用平衡移动原理解释(其他条件不变的情况下，改变××条件，可逆反应平衡向××方向移动，导致××发生变化)；针对综合生产效益时，可从原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护，绿色化学等方面作答。(3)选择当前条件的优势，其他条件的不足，往往不足的描述比较容易疏忽，如温度过高或过低，压强过小或过大，也要进行分析。2．原因分析类(1)依据化学反应速率和平衡移动原理，分析造成图像曲线变化的原因。(2)催化剂对反应的影响、不同反应的选择性问题是这类题目的难点，解题时要多加关注，不同的条件会有不同的选择性。(3)这类题目一般都是多因素影响，需要多角度分析原因。

在两反应过程中，断裂和形成的化学键相同

例2[2023·浙江1月，19(4)]“碳达峰·碳中和”是我国社会发展重大战略之一，CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一，主要反应为：CH4(g)＋CO2(g)⇌2CO(g)＋2H2(g)

ΔH1＝＋247kJ·mol－1。已知CH4还原能力(R)可衡量CO2转化效率，R＝Δn(CO2)/Δn(CH4)(同一时段内CO2与CH4的物质的量变化量之比)。常压下CH4和CO2按物质的量之比1∶3投料，某一时段内CH4和CO2的转化率随温度变化如图1，请在图2中画出400～1000℃间R的变化趋势，并标明1000℃时R值。

【规范精练】规范一曲线上特殊点的分析1．用(NH4)2CO3捕碳的反应：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)⇌2NH4HCO3(aq)。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体，保持其他初始实验条件不变，分别在不同温度下，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图：(1)c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为v逆(c)________(填“＞”“＝”或“＜”)v正(d)。(2)b、c、d三点的平衡常数Kb、Kc、Kd从大到小的顺序为_________。(3)T3～T4温度区间，容器内CO2气体浓度呈现增大的变化趋势，其原因是___________________________________________________________________________________________。＜Kb＞Kc＞KdT3～T4温度区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，不利于CO2的捕获解析：(1)温度越高，反应速率越快，d点温度高，则c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为v逆(c)＜v正(d)。(2)根据图像，温度为T3时反应达平衡，此后温度升高，c(CO2)增大，平衡逆向移动，说明正反应是放热反应。升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，故Kb＞Kc＞Kd。2．[2020·天津卷，16(4)]用H2还原CO2可以在一定条件下合成CH3OH(不考虑副反应)：CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)

ΔH<0。恒压下，CO2和H2的起始物质的量之比为1∶3时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示，其中分子筛膜能选择性分离出H2O。①甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为__________________________________________________。②P点甲醇产率高于T点的原因为______________________________________________________________。③根据上图，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为________℃。该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动(或平衡常数减小)

分子筛膜从反应体系中不断分离出H2O，有利于反应正向进行，甲醇产率升高210解析：①图中有分子筛膜时，P点甲醇产率最大，达到平衡状态，P点后甲醇的产率降低，其原因是合成甲醇的反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，甲醇产率降低。②P点有分子筛膜，T点无分子筛膜，而分子筛膜能选择性分离出H2O