高考化学二轮复习教案专题突破(七) 化学反应速率和化学平衡图像的分析（含解析）

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专题突破(七)　化学反应速率和化学平衡图像的分析

化学反应速率和平衡的图像及分析是高考考查的重点，此类试题将抽象的理论知识图像化，既能考查考生化学反应速率和平衡的相关知识，又能考查学生读图、识图，并应用知识解决综合问题的能力，要求考生获取有关信息、识别有效证据、推测反应结果、归纳总结规律，体现《中国高考评价体系》对于“学习掌握”“思维方法”等化学科核心素养的要求。
分析、解答化学反应速率和化学平衡图像题的思维流程如下：

1．化学反应速率图像及分析
(1)“渐变”类v­t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，增大反应物的浓度

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

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，增大生成物的浓度

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
(2)“断点”类v­t图像
图像
分析
结论

t1时v正′、v逆′均突然增大，且v正′＞v逆′；平衡向正反应方向移动
t1时其他条件不变，增大反应体系的压强且m＋n＞p＋q(正反应为体积减小的反应)

t1时其他条件不变，升高温度且ΔH＞0(正反应为吸热反应)

t1时v正′、v逆′均突然增大，且v逆′＞v正′；平衡向逆反应方向移动
t1时其他条件不变，增大反应体系的压强且m＋n＜p＋q(正反应为体积增大的反应)
t1时其他条件不变，升高温度且ΔH＜0(正反应为放热反应)

t1时v正′、v逆′均突然减小，且v正′＞v逆′；平衡向正反应方向移动
t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＜p＋q(正反应为体积增大的反应)
t1时其他条件不变，降低温度且ΔH＜0(正反应为放热反应)

t1时v逆′、v正′均突然减小，且v逆′＞v正′；平衡向逆反应方向移动
t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＞p＋q(正反应为体积减小的反应)
t1时其他条件不变，降低温度且ΔH＞0(正反应为吸热反应)
(3)“平台”类v­t图像
图像
分析
结论

t1时v正′、v逆′均突然增大且v正′＝v逆′，平衡不移动
t1时其他条件不变使用催化剂
t1时其他条件不变增大反应体系的压强且m＋n＝p＋q(反应前后气体体积无变化)

t1时v正′、v逆′均突然减小且v正′＝v逆′，平衡不移动
t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＝p＋q(反应前后气体体积无变化)
2.化学平衡图像及分析
(1)浓度­时间图像
例如，反应A(g)＋B(g)⇌AB(g)，充入一定量A(g)和B(g)，达到平衡过程如图所示：

(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，若则正反应为气体体积减小的反应，p1>p2>p3，ΔH＜0；
图②，正反应为气体体积增大的反应，若T1>T2，则正反应为放热反应。
(4)几类特殊图像
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。


(2021·山东日照一模)已知反应：CH2===CHCH3(g)＋Cl2(g)CH2===CHCH2Cl(g)＋HCl(g)。在一定压强下，按ω＝向密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时，丙烯的体积分数(φ)与温度(T)、ω的关系，图乙表示反应的平衡常数K与温度T的关系。则下列说法正确的是(　　)

A．图甲中ω1＞1
B．图乙中，线A表示正反应的平衡常数
C．在恒容容器中进行，压强不变时反应达到平衡状态
D．当温度为T1、ω＝2时，Cl2的转化率为33.3%


D　[温度一定时，增大，平衡时丙烯的体积分数减小，故图甲中ω1＜1，A项错误。由图甲可知，一定时，升高温度，丙烯的体积分数增大，说明升高温度，平衡逆向移动，则该反应的ΔH＜0；升高温度，平衡逆向移动，则平衡常数K减小，故图乙中线A代表逆反应的平衡常数，B项错误。该反应前后气体计量数和相等，气体总物质的量不变，故恒容时气体压强始终不变，不能根据压强判断是否达到平衡状态，C项错误。由图乙可知，T1时正、逆反应平衡常数均为1，ω＝＝2，设n(Cl2)＝2 mol，n(CH2===CHCH3)＝1 mol，平衡时转化的Cl2为x mol，容器的容积为1 L，则有
CH2===CHCH3(g)＋Cl2(g)CH2===CHCH2Cl(g)＋HCl(g)
起始浓度
/mol·L－1 1 2 0 0
转化浓度
/mol·L－1 x x x x
平衡浓度
/mol·L－1 1－x 2－x x x
则T1时平衡常数K＝＝1，解得x＝ mol，故Cl2的转化率为×100%≈33.3%，D项正确。]
(2021·河北邢台调研)在一定温度下，向2 L恒容密闭容器中充入1 mol A，发生2A(g) B(g)＋C(g)反应。反应过程中c(C)随时间变化的曲线如图所示，下列说法不正确的是(　　)

A．反应在0～50 s的平均速率v(C)＝1.6×10－3 mol·L－1·s－1
B．该温度下，反应的平衡常数K＝0.025 mol·L－1
C．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(B)＝0.09 mol·L－1，则该反应的ΔH＜0
D．反应达平衡后，再向容器中充入1 mol A，该温度下再达到平衡时，A的转化率不变


B　[0～50 s内c(C)增大0.08 mol·L－1，则有v(C)＝＝1.6×10－3 mol·L－1·s－1，A项正确；达到平衡时，c(C)＝0.10 mol·L－1，结合反应可知，平衡时A、B的平衡浓度分别为0.30 mol·L－1、0.10 mol·L－1，则该温度下，反应的平衡常数K＝＝，B项错误；其他条件不变，升高温度，平衡时c(B)＝0.09 mol·L－1＜0.10 mol·L－1，说明平衡逆向移动，则该反应的ΔH＜0，C项正确；平衡后再充入1 mol A与保持n(A)不变，同时缩小容器容积是等效平衡，而缩小容积过程，由于反应前后气体体积不变，所以平衡不移动，故A的转化率不变，D项正确。]
(2021·黑龙江哈尔滨三中检测)在密闭容器中进行反应：X(g)＋2Y(g) 2Z(g)　ΔH>0。下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是(　　)




C　[该反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，正反应速率大于逆反应速率，正反应速率在上方，与图像不符， A项错误；升高温度平衡正向移动，Z%增大，则200 ℃时Z%大，与图像不符，B项错误；该反应为气体体积减小的吸热反应，增大压强、升高温度，平衡均正向移动，X的转化率大，与图像一致，C项正确；催化剂对平衡移动无影响，可加快反应速率，但平衡常数与温度有关，恒温条件K值不会随时间发生变化，与图像不符，D项错误。]

1．(2021·河南豫南九校联考)有可逆反应：A(g)＋3B(g)2C(g)　ΔHp2>p1
C．1 100 ℃时该反应的平衡常数约为1.64
D．压强为p4时，在y点：v正>v逆
A　[p1、p2、p3、p4是四条等压线，由图像可知，压强一定时，温度越高，CH4的平衡转化率越高，故正反应为吸热反应，ΔH>0，A项错误；该反应为气体分子数增加的反应，压强越高，甲烷的平衡转化率越小，故压强p4>p3>p2>p1，B项正确；压强为p4、温度为1 100 ℃时，甲烷的平衡转化率为80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c(CH4)＝0.02 mol·L－1，c(CO2)＝0.02 mol·L－1，c(CO)＝0.16 mol·L－1，c(H2)＝0.16 mol·L－1，即平衡常数K＝≈1.64，C项正确；压强为p4时，y点未达到平衡，此时v正>v逆，D项正确。]
4．(2021·四川绵阳诊断)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>0
B．氢碳比：①②>③，B项错误；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，增大容器的体积，压强减小，平衡向逆反应方向移动，可降低CO2的转化率，C项错误；根据图像可知，400 K时曲线③中CO2的转化率是50%，这说明消耗CO2 1 mol·L－1，则消耗氢气3 mol·L－1，生成乙醇和水蒸气分别是0.5 mol·L－1、1.5 mol·L－1，剩余CO2和氢气分别是1 mol·L－1、1 mol·L－1，该温度下平衡常数K＝≈1.7，D项正确。]
5．(2021·安徽芜湖检测)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，下列说法错误的是(　　)

A．C点对应状态的平衡常数K(C)＝10－3.638
B．该反应的ΔH>0
C．NH3的体积分数不变时，该反应一定达到平衡状态
D．30 ℃时，B点对应状态的v(正)0，B项正确；反应物是固体，生成物中NH3和CO2的物质的量之比为2∶1，则NH3的体积分数始终为，不能判断是否达到平衡状态，C项错误；图中B点纵坐标小于30 ℃时－lgK的值，则此时c(CO2)·c2(NH3)>K，反应逆向进行，故B点对应状态的v(正)