高三化学一轮复习课件：专题讲座四“化学反应速率、化学平衡图像”类型与突破

“化学反应速率、化学平衡图像”类型与突破专题讲座四第七章化学反应速率和化学平衡一、利用图像“断点”探究外因对反应速率的影响二、常规图像分类突破三、陌生图像突破内容索引NEIRONGSUOYIN01一、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：t1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)。知识梳理ZHISHISHULI2.常见含“断点”的速率变化图像分析图像t1时刻所改变的条件温度升高降低升高降低正反应为放热的反应正反应为吸热的反应压强增大减小增大减小正反应为气体物质的量增大的反应正反应为气体物质的量减小的反应1.(2018·马鞍山二中质检)对于反应2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)

ΔH＜0已达平衡，如果其他条件不变时，分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生影响，下列条件与图像不相符的是(O～t1：v正＝v逆；t1时改变条件，t2时重新建立平衡)解题探究JIETITANJIU√解析分析时要注意改变条件瞬间v正、v逆的变化。增加O2的浓度，v正增大，v逆瞬间不变，A正确；增大压强，v正、v逆都增大，v正增大的倍数大于v逆，B正确；升高温度，v正、v逆都瞬间增大，C错误；加入催化剂，v正、v逆同时同倍数增大，D正确。2.(2018·长沙模拟)对于反应：X(g)＋Y(g)

2Z(g)

ΔH＜0的反应，某一时刻改变外界条件，其速率随时间的变化图像如图所示。则下列说法符合该图像的是A.t1时刻，增大了X的浓度B.t1时刻，升高了体系温度C.t1时刻，降低了体系温度D.t1时刻，使用了催化剂√解析由图像可知，外界条件同等程度地增大了该反应的正、逆反应速率。增大X的浓度、升高(或降低)体系温度均不会同等程度地改变正、逆反应速率，A、B、C错误；使用催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率，D正确。3.在一密闭容器中发生反应N2＋3H2

2NH3

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～t6解析根据图示可知，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。ACDF(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____。解析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逆同时增大且增大量相同，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。CEB(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～t1

B.t2～t3C.t3～t4

D.t5～t6解析根据图示知，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。√(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。答案

解析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。02二、常规图像分类突破典型图像示例DIANXINGTUXIANGSHILI1.图像类型(1)浓度—时间如A(g)＋B(g)

AB(g)(2)含量—时间—温度(压强)(C%指产物的质量分数，B%指某反应物的质量分数)(3)恒压(或恒温)线(α表示反应物的转化率，c表示反应物的平衡浓度)图①，若p1>p2>p3，则正反应为气体体积

的反应，ΔH

0；图②，若T1>T2，则正反应为

反应。减小＜放热(4)几种特殊图像①对于化学反应mA(g)＋nB(g)

pC(g)＋qD(g)，M点前，表示从反应物开始，v正>v逆；M点为刚达到平衡点(如下图)；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ΔH＜0。②对于化学反应mA(g)＋nB(g)

pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点(如下图)。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>v逆；则L线的右下方(F点)，v正＜v逆。2.解题步骤3.解题技巧(1)先拐先平在含量(转化率)—时间曲线中，先出现拐点的先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高、有催化剂、压强较大等。(2)定一议二当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。(3)三步分析法一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。1.有一化学平衡mA(g)＋nB(g)

pC(g)＋qD(g)，如图表示的是A的转化率与压强、温度的关系。下列叙述正确的是A.正反应是放热反应；m＋n>p＋qB.正反应是吸热反应；m＋n＜p＋qC.正反应是放热反应；m＋n＜p＋qD.正反应是吸热反应；m＋n>p＋q解题探究JIETITANJIU√解析图像中有三个变量，应定一个量来分别讨论另外两个量之间的关系。定压强，讨论T与A的转化率的关系：同一压强下，温度越高，A的转化率越高，说明正反应是吸热反应；定温度，讨论压强与A的转化率的关系：同一温度下，压强越大，A的转化率越高，说明正反应是气体体积缩小的反应，即m＋n>p＋q。2.(2018·惠州高三模拟)T0时，在2L的密闭容器中发生反应：X(g)＋Y(g)

Z(g)(未配平)，各物质的物质的量随时间变化的关系如图a所示。其他条件相同，温度分别为T1、T2时发生反应，X的物质的量随时间变化的关系如图b所示。下列叙述中正确的是A.该反应的正反应是吸热反应B.T0时，从反应开始到平衡时：

v(X)＝0.083mol·L－1·min－1C.图a中反应达到平衡时，Y的

转化率为37.5%D.T1时，若该反应的平衡常数K的值为50，则T1<T0√解析根据“先拐先平，数值大”的原则可推知，T1>T2，温度越高，X的物质的量越大，则平衡向左移动，正反应放热，A项不正确；由图a可知X、Y、Z物质的量变化之比为1∶1∶2，则反应为X(g)＋Y(g)

2Z(g)，则T0时平衡常数的值为33.3<50，平衡常数越小，温度越高，D项正确。3.(2018·郴州质检)一定条件下，CO2(g)＋3H2(g)

H2O(g)＋CH3OH(g)

ΔH＝－53.7kJ·mol－1；向2L恒容恒温密闭容器中充入1molCO2和2.8molH2反应，图中过程Ⅰ、Ⅱ是在两种不同催化剂作用下建立平衡的过程中CO2的转化率[α(CO2)]随时间(t)的变化曲线。下列说法中不正确的是A.m点：v正＞v逆B.活化能：过程Ⅱ＞过程ⅠC.n点时该反应的平衡常数K＝50D.过程Ⅰ，t2时刻改变的反应条件可能是升高温度√解析m点CO2的转化率不是最大，反应向正反应方向进行，因此v正＞v逆，A项正确；过程Ⅰ首先达到平衡状态，说明反应速率快，因此活化能：过程Ⅱ＞过程Ⅰ，B项正确；n点时CO2的转化率是80%，则根据方程式可知

CO2(g)＋3H2(g)

H2O(g)＋CH3OH(g)起始浓度(mol·L－1)

0.5

1.4

0

0转化浓度(mol·L－1)

0.4

1.2

0.4

0.4平衡浓度(mol·L－1)

0.1

0.2

0.4

0.4过程Ⅰ，t2时刻CO2的转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，由于正反应放热，因此改变的反应条件可能是升高温度，D项正确。4.臭氧在烟气脱硝中的反应为2NO2(g)＋O3(g)

N2O5(g)＋O2(g)。若此反应在恒容密闭容器中进行，相关图像如下，其中对应分析结论正确的是AB平衡后升温，NO2含量降低0～2s内，v(O3)＝0.2mol·L－1·s－1CDv正：b点>a点b点：v逆>v正恒温，t1时再充入O3√解析由图可知该反应为放热反应，平衡后升高温度，NO2含量升高，A项错误；0～2s内，v(O3)＝0.1mol·L－1·s－1，B项错误；升高温度，NO2含量升高，速率增大，v正：b点>a点，b点反应逆向进行，故v逆>v正，C项正确；t1时再充入O3，平衡正向移动，v正＞v逆，D项错误。03三、陌生图像突破典型图像示例DIANXINGTUXIANGSHILI新型图像往往根据实际工业生产，结合图像，分析投料比、转化率、产率的变化。此类题目信息量较大，能充分考查学生读图、提取信息、解决问题的能力，在新课标高考中受到命题者的青睐。1.转化率—投料比—温度图像[例1]将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为2CO2(g)＋6H2(g)

CH3OCH3(g)＋3H2O(g)已知在压强为aMPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见右图：此反应______(填“放热”或“吸热”)；若温度不变，提高投料比[n(H2)/n(CO2)]，则K将______(填“增大”“减小”或“不变”)。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。放热不变2.根据图像判断投料比[例2]采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu—Mn合金)，利用CO和H2制备二甲醚(DME)。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)

CH3OH(g)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。则催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为_____时最有利于二甲醚的合成。解析由图可知当催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为2.0时，CO的转化率最大，生成的二甲醚最多。2.03.废物回收及污染处理图像[例3]

(1)一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收。反应为2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)

ΔH＝－270kJ·mol－1①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，Fe2O3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Fe2O3的主要优点是____________________________________________________________________。Fe2O3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②某科研小组用Fe2O3作催化剂。在380℃时，分别研究了[n(CO)∶n(SO2)]为1∶1、3∶1时SO2转化率的变化情况(图2)。则图2中表示n(CO)∶n(SO2)＝3∶1的变化曲线为____。a(2)目前，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。

①写出该脱硝原理总反应的化学方程式：____________________________________________。②为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是____________________。6NO＋3O2＋2C2H43N2＋350℃、负载率3.0%4CO2＋4H2O(3)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx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。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___________________________________________________；在n(NO)/n(CO)＝1的条件下，应控制的最佳温度在_______左右。NO分解870K反应是放热反应，升高温度不利于分解反应进行1.(2018·山西省实验中学月考)将一定量氨基甲酸铵(NH2COONH4)加入密闭容器中，发生反应NH2COONH4(s)

2NH3(g)＋CO2(g)。该反应的平衡常数的负对数(－lgK)值随温度(T)的变化曲线如图所示，下列说法中不正确的是A.该反应的ΔH>0B.NH3的体积分数不变时，该反应一定达到平衡

状态C.A点对应状态的平衡常数K(A)的值为10－2.294D.30℃时，B点对应状态的v正<v逆解题探究JIETITANJIU√解析此题的关键是弄清－lgK越小，K越大，由图中数据可知随温度的升高，－lgK逐渐减小，说明随温度的升高，化学平衡向右移动，正反应为吸热反应，A项正确；A点时，－lgK＝2.294，C项正确；由B点对应的数值可知此时Q>K，反应向逆反应方向进行，v正<v逆，D项正确。2.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)。某压强下的密闭容器中，按CO2和H2的物质的量比为1∶3投料，不同温度下平衡体系中各物质的物质的量百分数(y%)随温度变化如图所示。下列说法正确的是A.a点的平衡常数小于b点B.b点，v正(CO2)＝v逆(H2O)C.a点，H2和H2O的物质的量相等D.其他条件恒定，充入更多H2，v(CO2)不变√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H2O的浓度相等，不能说明v正(CO2)＝v逆(H2O)，B错误；从图像可知，a点H2和H2O的物质的量百分数相等，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，v(CO2)也增大，D错误。3.在恒容密闭容器中进行反应：2CO2(g)＋6H2(g)

C2H5OH(g)＋3H2O(g)

ΔH。在某压强下起始时按不同氢碳比

投料(如图中曲线①②③)，测得CO2的平衡转化率与温度的关系如图所示，下列有关说法正确的是A.该反应的ΔH>0B.氢碳比：①<②<③C.其他条件不变的情况下，增大容器的体积可提

高CO2的转化率D.若起始CO2的浓度为2mol·L－1、H2为4mol·L－1，

在图中曲线③氢碳比条件下进行，则400K时该反应的平衡常数数值约为1.7√解析根据图像可知，在氢碳比相等的条件下，随着温度的升高，CO2的转化率降低，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，因此正反应是放热反应，ΔH<0，A错误；氢碳比越大，CO2的转化率越高，根据图像可知，在温度相等的条件下，CO2的转化率：①>②>③，则氢碳比：①>②>③，B错误；正反应是气体体积减小的反应，因此其他条件不变的情况下，缩小容器的体积，压强增大，平衡向正反应方向进行，可提高CO2的转化率，C错误；根据图像可知，400K时曲线③中CO2的转化率是50%，这说明消耗CO21mol·L－1，则消耗氢气3mol·L－1，生成乙醇和水蒸气分别是0.5mol·L－1、1.5mol·L－1，剩余CO2和氢气分别是1mol·L－1、1mol·L－1，该温度下平衡常数K＝

≈1.7，D正确。4.[2015·全国卷Ⅰ，2