1、化学反应速率和平衡图象的分析1.化学反应速率平衡图象的基本类型(1)速率-时间图象此类图象定性揭示了v(正)、v(逆)随时间(含条件改变对化学反应速率的影响)变化规律，体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征，以及平衡移动方向等。反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)HT1，正反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动。.表示p2p1，压强增大，A的转化率减小，平衡逆向移动。说明正反应是气体总体积增大的反应。.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ab，故a可能使用了催化剂；也可能该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a增大了压强(压缩体积)。2.解题方法“三看两原则”3.
2、思维建模解题四步骤【典例】(2019全国卷改编)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是()T1T2a点的反应速率小于c点的反应速率a点的正反应速率大于b点的逆反应速率b点时二聚体的浓度为0.45 molL-1A.B.C.D.【思维建模】解答速率平衡图象的思维流程一般为【解析】选D。由图知虚线对应的速率快，对应温度高，则T2T1，错误；由T2(c点)T1(a点)，但环戊二烯的浓度a点大于c点，则a点、c点的速率大小无法确定，错误；a点、b点的温度相同，环戊二烯的浓度a点大于b点，则a点的正反应速率大于b点的正反应
3、速率，b点没有达到平衡状态，则b点的正反应速率大于b点的逆反应速率，正确；b点时环戊二烯的浓度减少0.9 molL-1，则b点时二聚体的浓度为0.45 molL-1，正确。1.乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯水合法生产，反应的化学方程式如下：C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)，如图为乙烯的平衡转化率与温度(T)、压强(p)的关系起始n(C2H4)n(H2O)=11。下列有关叙述正确的是()A.Y对应的乙醇的物质的量分数为B.X、Y、Z对应的反应速率：v(X)v(Y)v(Z)C.X、Y、Z对应的平衡常数数值：KXKYKZD.增大压强、升高温度均可提高乙烯的平衡转化率【解析】选A。据
4、图可知，Y点对应乙烯的平衡转化率为20%，起始n(C2H4)n(H2O)=11，设C2H4和H2O的起始物质的量均为1 mol，根据三段式法有C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)起始(mol)110转化(mol)0.20.20.2平衡(mol) 0.80.80.2则平衡时乙醇的物质的量分数为=，A正确；因该反应是气体体积减小的可逆反应，所以压强越大，乙烯的平衡转化率越大，则结合图象可得：p1p2p3，且X、Y、Z三点对应的温度越来越高，所以X、Y、Z对应的反应速率：v(X)v(Y)KYKZ，C错误；该反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，乙烯的平衡转化率降低，D错误。2.常温时，研究
5、pH对一定浓度FeSO4的稳定性的影响，根据如图分析不合理的是()A.pH小于1时，Fe2+几乎无损耗，可能的原因是4Fe2+O2+10H2O4Fe(OH)3+8H+平衡逆向移动B.pH在3.05.5之间，pH的变化对FeSO4稳定性影响不大C.pH大于6.5时，Fe2+损耗量突变，可能的原因是生成的Fe(OH) 2更易被氧化D.其他条件相同时，FeSO4溶液中加入少量(NH4)2SO4固体，FeSO4的稳定性减弱【解析】选D。Fe2+易与O2反应，反应方程式为4Fe2+O2+10H2O4Fe(OH)3+8H+，pH小于1时，c(H+)较大，反应向左进行，Fe2+几乎无损耗，A正确；由图可知，
6、pH在3.05.5之间，Fe2+的损耗量几乎不变，说明pH在3.05.5之间，pH变化对FeSO4稳定性影响不大，B正确；pH大于6.5时，c(H+)较小，Fe2+损耗量突变，可能原因是酸性减弱，生成的Fe(OH)2更易被氧化，C正确；其他条件相同时，FeSO4溶液中加入少量(NH4)2SO4固体，c(H+)增大，4Fe2+O2+10H2O4Fe(OH)3+8H+向左进行，抑制Fe2+被氧化，FeSO4的稳定性增强，D错误。3.已知可逆反应X(g)+2Y(g)Z(g)H0，一定温度下，在体积为2 L的密闭容器中加入4 mol Y和一定量的X后，X的浓度随时间的变化情况如图所示，则下列表述正确的
7、是()A.达到平衡时，X、Y、Z物质的量之比为121B.a点正反应速率大于逆反应速率C.反应达平衡时，降低温度可以实现c到d的转化D.该条件下，反应达平衡时，X平衡转化率为25%【解析】选B。分析图象和题给信息可知，起始加入X的物质的量为1 molL-12 L=2 mol，起始加入2 mol X、4 mol Y，达到平衡时X的浓度为0.25 molL-1，物质的量为0.25 molL-12 L=0.5 mol，消耗X物质的量2-0.5 mol=1.5 mol，结合化学方程式计算得到消耗Y物质的量为3 mol，生成Z物质的量为1.5 mol，则达到平衡时，X、Y、Z物质的量之比=0.5 mol(
8、4 mol-3 mol)1.5 mol=123，故A错误；由图象可知，a点尚未达到平衡状态，此时正反应速率大于逆反应速率，故B正确；该反应的H”“”或“=”)。若达到化学平衡状态A时，容器的体积为20 L。如果反应开始时仍充入10 mol CO和20 mol H2，则在平衡状态B时容器的体积V(B)=_L。【解析】(1)已知2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)H=a kJmol-1，CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H=b kJmol-1，则根据盖斯定律可知+2可得到2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g)H=(a+2b) kJmol-1。(2)用甲醇表示的反应速率v
9、=0.75 molL-110 min=0.075 molL-1min-1，CO表示的反应速率等于用甲醇表示的反应速率，即0.075 molL-1min-1；化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据方程式可知平衡常数表达式为K=。(3)氢气的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍，不能说明正、逆反应速率相等，不一定平衡，A错误；氢气的体积分数不再改变是化学平衡的特征，达到了平衡，B正确；体系中氢气的转化率和CO的转化率相等，不能说明正、逆反应速率相等，不一定平衡，C错误；体系中气体的平均摩尔质量等于气体质量和物质的量的比值，物质
10、的量变化，质量不变，所以当体系中气体的平均摩尔质量不再改变，证明达到了平衡，D正确。正反应方向为气体体积减小的方向，T1 时比较CO的转化率，转化率越大，则压强越大，图象中pB转化率大于pA，可知pApB。利用A点可得平衡常数K=4，温度不变，平衡常数不变。A、B两状态温度相同，即化学平衡常数相等，且B点时CO的转化率为0.8，则CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)起始(mol)：10200转化(mol)：8168平衡(mol)：248设体积为V L，则有K=4，解得V=4，即V(B)=4 L。答案：(1)2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g)H=(a+2b) kJmol-1(2)0
11、.075 molL-1min-1(3)ACp2，则在较低温度下有利于该反应自发进行B.图乙中，若T2T1，则H0且a+b=c+dC.图丙中，t1时刻改变的条件一定是使用了催化剂D.图丁中，若H0，则纵坐标不可能表示的是反应物的转化率【解析】选C。图甲中压强一定时，温度越高，平衡体系中A%越大，说明升高温度，平衡逆向移动，则有Hp2，温度一定时，压强越大，平衡体系中A%越小，则有a+bc+d，S0；若使H-TST1，温度越高，A的平衡转化率越小，说明升高温度，平衡逆向移动，则有HT2，若H0，升高温度，平衡逆向移动，反应物的转化率降低，故纵坐标不可能表示的是反应物的转化率，D正确。2.(2020
12、乌鲁木齐模拟)合成乙烯的主要反应：6H2(g)+2CO2(g)CH2CH2(g)+4H2O(g)H0。图中L(L1、L2)、x可分别代表压强或温度。下列说法正确的是()A.L1L2B.x代表压强C.M、N两点对应的平衡常数相同D.M点的正反应速率v(正)小于N点的逆反应速率v(逆)【解析】选D。合成乙烯的主要反应： 6H2(g)+2CO2 (g)CH2CH2(g)+4H2O(g)HL2，选项A错误；x代表温度，选项B错误；M、N对应温度不同，所以两点对应的平衡常数不相同，选项C错误；温度越高反应速率越快，所以M点的正反应速率v(正)小于N点的逆反应速率v(逆)，选项D正确。3.(2020桂林模
13、拟)工业上常用如下反应消除氮氧化物的污染： CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H在温度为T1和T2时，分别将0.40 mol CH4和1.0 mol NO2充入体积为1 L的密闭容器中，n(CH4)随反应时间的变化如图所示。根据图判断该反应的H_(填“”“T1，随着温度的升高，甲烷的物质的量增加，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，即正反应方向H0；前10 min，消耗甲烷的物质的量为(0.4-0.3)mol=0.1 mol，即消耗NO2的物质的量为20.1 mol=0.2 mol，根据化学反应速率的表达式，v(NO2)=；使用催化剂，只加快反应速率，对化学平衡无影响，A错误；正反应方向是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，NO2的转化率降低，但化学反应速率加快，B错误；缩小容器的体积，相当于增大压强，平衡向逆反应方向进行，NO2的转化率降低，但反应速率加快，C错误；增加CH4的浓度，平衡向正反应方向移动，NO2的转化率增大，化学反应速率加快，D正确。答案：T1T2，T2时CH4的平衡含量高，说明升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应0.02 molL-1min-1D
