高三化学一轮复习讲义专题讲座3　分类突破化学反应速率与平衡图像

这是一份高三化学一轮复习讲义专题讲座3　分类突破化学反应速率与平衡图像，共9页。试卷主要包含了解题思路，解题步骤，密闭容器中进行的可逆反应等内容，欢迎下载使用。

1．解题思路
2．解题步骤
类型1 速率—压强(或温度)图像
曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点是平衡状态，压强增大，正反应速率增大得快，平衡正向移动。
[对点训练]
1．下列各图是温度(或压强)对反应：2A(s)＋2B(g)2C(g)＋D(g)(正反应为吸热反应)的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是 ( )
C [根据化学反应特点，升温平衡向正向移动，但v正、v逆均增大，加压，平衡向逆向移动，v逆>v正。]
类型2 转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像
已知不同温度或压强下，反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。[以A(g)＋B(g)C(g)中反应物的转化率αA为例说明]
解答这类图像题时应注意以下两点：
(1)“先拐先平，数值大”原则
分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。
①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。如甲中T2>T1。
②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。如乙中p1>p2。
③若为是否使用催化剂，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。如图丙中a使用催化剂。
(2)正确掌握图像中反应规律的判断方法
①图甲中，T2>T1，升高温度，αA降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。
②图乙中，p1>p2，增大压强，αA升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积缩小的反应。
③若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大的反应。
[对点训练]
2．一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是( )
温度(T)的影响 压强(p)的影响
A．CO2(g)＋2NH3(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)；ΔH<0
B．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)；ΔH>0
C．CH3CH2OH(g)CH2===CH2(g)＋H2O(g)；ΔH>0
D．2C6H5CH2CH3(g)＋O2(g)2C6H5CH===CH2(g)＋2H2O(g)；ΔH<0
A [本题考查化学平衡知识，通过分析图像确定可能对应的反应。观察图像可知，达到平衡用的时间短反应速率快，T2>T1、p1>p2。升高温度水蒸气的百分含量降低，说明平衡逆向移动，反应放热，ΔH<0；增大压强水蒸气的百分含量增大，说明平衡正向移动，正反应气体分子数减少，综合分析A选项中反应符合要求。]
3．密闭容器中进行的可逆反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下，混合气体中B的质量分数w(B)与反应时间(t)的关系如图所示。下列判断正确的是( )
A．T1c，正反应为吸热反应
B．T1>T2，p1C．T1p2，a＋bD．T1>T2，p1>p2，a＋b>c，正反应为放热反应
B [由(T1，p1)和(T1，p2)两条曲线可以看出：①温度相同(T1)，但压强为p2时达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以p2>p1；②压强较大(即压强为p2)时对应的w(B)较大，说明增大压强平衡逆向移动，则a＋bT2；②温度较高(即温度为T1)时对应的w(B)较小，说明升高温度平衡正向移动，故正反应为吸热反应。]
4. 在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g)Y(g)，温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是( )
A．该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量
B．T2下，在0～t1时间内，v(Y)＝eq \f(a－b,t1) ml·L－1·min－1
C．M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
D．M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小
C [根据图像给出的在不同温度下达到平衡所需要的时间可得出：T1>T2，再根据不同温度下达到平衡时c(X)的大小可推出此反应为放热反应。M点X的转化率小于W点X的转化率，因此反应进行到M点放出的热量小于进行到W点放出的热量，选项A不正确。T2下，在0～t1时间内，v(X)＝eq \f(a－b,t1) ml·L－1·min－1，v(Y)＝eq \f(1,2)v(X)＝eq \f(a－b,2t1) ml·L－1·min－1，选项B不正确。M点时在恒容条件下再加入一定量X，相当于增大压强，平衡正向移动，平衡后X的转化率增大，选项D不正确。在T1和T2温度时，当达到平衡状态时，M点v正(M)＝v逆(M)，W点v正(W)＝v逆(W)，温度高反应速率快，v逆(M)＞v逆(W)，又v逆(W)＞v逆(N)，则v逆(M)＞v逆(N)，则v正(M)＞v逆(N)，选项C正确。]
类型3 恒温线或恒压线图像
以反应A(g)＋B(g)C(g) ΔH<0为例
解答这类图像题时应注意以下两点：
(1)“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。如甲中任取一条温度曲线研究，压强增大，αA增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，乙中任取横坐标一点作横坐标垂直线，也能得出结论。
(2)通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法，在甲中作垂直线，乙中任取一曲线，即能分析出正反应为放热反应。
[对点训练]
5．(2016·山西六校联考)在恒容密闭容器中通入A、B两种气体，在一定条件下发生反应：2A(g)＋B(g)2C(g) ΔH>0。达到平衡后，改变一个条件(x)，下列量(y)一定符合图中曲线的是( )
A [本题考查有关反应条件对化学平衡移动的影响。A项，当再通入A时，平衡向正反应方向移动，B的转化率增大，正确；B项，加入催化剂只能改变反应速率，而不能影响化学平衡的移动，所以A的体积分数不变，错误；C项，增大压强，平衡向正反应方向移动，混合气体的总物质的量减小，错误；D项，正反应为吸热反应，温度升高，混合气体的总物质的量减小，错误。]
6．(2017·武汉模拟)已知(HF)2(g)2HF(g) ΔH>0，且平衡体系的总质量(m总)与总物质的量(n总)之比在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．温度：T1B．平衡常数：K(a)＝K(b)C．反应速率：vb>va
D．当eq \f(m总,n总)＝30 g/ml时，n(HF)∶n[(HF)2]＝2∶1
C [由题给信息知该反应为气体分子数增大的吸热反应，从图像可以看出，当压强不变时，由T1到T2，eq \f(m总,n总)增大，说明n总减小，平衡左移，即平衡向放热反应方向移动，所以由T1到T2为降低温度的过程，即T1>T2，A项错误；由于T1温度较高，升高温度平衡右移，故温度为T1时的平衡常数大于温度为T2时的平衡常数，再结合温度不变平衡常数不变知，K(b)>K(a)＝K(c)，B项错误；温度越高，压强越大，反应速率越大，故vb>va，C项正确；设HF为x ml，(HF)2为y ml，当eq \f(m总,n总)＝30 g/ml时，有eq \f(20x＋40y,x＋y)＝30，解得x＝y，即n(HF)∶n[(HF)2]＝1∶1，D项错误。]
7．有一化学平衡mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如图所示的是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＋q
B．正反应是吸热反应；m＋nC．正反应是放热反应；m＋nD．正反应是吸热反应；m＋n>p＋q
D [图像中有三个量，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，A、C错误；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，说明正反应是体积缩小的反应，即m＋n>p＋q，B错误，D正确。]
类型4 几种特殊图像的分析
(1)对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正>v逆；M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增大(C%减小)，平衡逆向移动，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。
左上方(E点)，A%大于此压强时平衡体系中的A%，E点必须向正反应方向移动才能达到平衡状态，所以，E点v正>v逆；则右下方(F点)v正(3)对于反应3A(g)＋B(g)2C。A、B转化率与eq \f(nA,nB)的关系
[对点训练]
8．(2017·济南模拟)二氧化硫的催化氧化原理为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，反应混合体系在平
衡状态时SO3的百分含量与温度的关系如右图所示。下列说法错误的是 ( )
A．在D点时，v(正)B．反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的ΔH<0
C．若B、C点的平衡常数分别为KB、KC，则KB>KC
D．恒温恒压下向平衡体系中通入氦气，平衡向左移动
A [A项，T1时D→A，反应向正方向进行，v(正)>v(逆)。]
9．在容积相同的密闭容器内，分别充入等量的N2和H2，在不同温度下，发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，并分别在t秒时测定其中NH3的体积分数，如右图：
(1)A、B、C、D、E五点中，尚未达到化学平衡状态的点是________。
(2)此可逆反应的正反应是________反应(填“放热”或“吸热”)。
(3)AC段的曲线是增函数，CE段的曲线是减函数，试从反应速率和平衡角度说明理由：____________________________________。
[解析] 温度低时，反应慢，t秒未到平衡。温度高时，反应快，t秒已平衡，且温度升高时，平衡逆向移动，该反应为放热反应。
[答案] (1)A、B (2)放热 (3)AC段：反应开始v正>v逆，反应向右进行生成NH3；CE段：已达平衡，升温使平衡左移，NH3的体积分数变小
类型5 与化工有关的图像题
[对点训练]
10．煤气化的一种方法是在气化炉中给煤炭加氢，发生的主要反应为C(s)＋2H2(g)CH4(g)。在V L的密闭容器中投入a ml碳(足量)，同时通入2a ml H2，控制条件使其发生上述反应，实验测得碳的平衡转化率随压强及温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是 ( )
A．上述正反应为吸热反应
B．在4 MPa、1 200 K时，图中X点v(H2)正C．在5 MPa、800 K时，该反应的平衡常数为eq \f(V2,a2)
D．工业上维持6 MPa、1 000 K而不采用10 MPa、1 000 K，主要是因为前者碳的转化率高
A [A项，由图观察，温度越高，碳的平衡转化率越大，平衡正向移动，正反应为吸热反应，正确；B项，X点是未平衡时，反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率，错误；C项，此时碳转化率为50%
C(s)＋2H2(g)CH4(g)
起始量 a 2a 0
转化量 0.5a a 0.5a
平衡量 0.5a a 0.5a
K＝eq \f(\f(0.5a,V),\f(a,V)2)＝eq \f(0.5V,a)，错误；D项，该选择的原因是两者转化率相差不大，但压强增大对设备要求高，能量需求大，错误。]
x
y
A
再通入A
B的转化率
B
加入催化剂
A的体积分数
C
压强
混合气体的总物质的量
D
温度
混合气体的总物质的量