1、第七章 化学反应速率和化学平衡热点专题突破（四）化学反应速率与化学平衡图像解题方法1化学平衡图像题的思维流程2解题步骤3解题技巧(1)“定一议二”原则在化学平衡图像中，了解纵轴、横轴和曲线所表示的三个物理量的意义。在确定横轴所表示的物理量后，讨论纵轴与曲线的关系，或在确定纵轴所表示的物理量后，讨论横轴与曲线的关系。如反应 2A(g)B(g)2C(g)达到化学平衡时，A 的平衡转化率与压强和温度的关系如图 1 所示纵轴为 A 的平衡转化率()，横轴为反应温度(T)。定压看温度变化，升高温度曲线走势降低，说明 A 的转化率降低，平衡向逆反应方向移动，正反应是放热反应。定温看压强变化，因为此反应是反
2、应后气体体积减小的反应，压强增大，平衡向正反应方向移动，A 的转化率增大，故 p2p1。(2)“先拐先平数值大”原则对于同一化学反应在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡状态，相应曲线对应的反应速率大，所以先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图 2 所示，表示反应物的转化率)或压强较大如图 3 所示，(A)表示反应物 A 的体积分数。图 2：T2T1，正反应放热。图 3：p1T2Ba 点的反应速率小于 c 点的反应速率Ca 点的正反应速率大于 b 点的逆反应速率Db 点时二聚体的浓度为 0.45 molL1答案解析 由图像的变化趋势可看出 T2 时，环戊二烯浓度的变化趋势大，反应速率快，因
3、此 T2 大于 T1，A 错误；影响反应速率的因素有温度和环戊二烯的浓度等，a 点温度低，但环戊二烯浓度大，c 点温度高但环戊二烯浓度小，故无法比较 a、c 点速率大小，B 错误；相同温度下，随着时间的延长，反应物的浓度逐渐减小，反应速率逐渐减小，因此 a 点的正反应速率大于 b 点的逆反应速率，C 正确；由图像知，开始时环戊二烯的浓度为1.5 molL1，b 点时的浓度为 0.6 molL1，则环戊二烯转化的物质的量浓度为 0.9 molL1，则二聚体的浓度为0.9 molL120.45 molL1。解析(2019全国卷节选)Deacon 发明的直接氧化法为：4HCl(g)O2(g)=2Cl
4、2(g)2H2O(g)。下图为刚性容器中，进料浓度比 c(HCl)c(O2)分别等于 11、41、71 时 HCl 平衡转化率随温度变化的关系：可知反应平衡常数 K(300)_K(400)(填“大于”或“小于”)。设 HCl 初始浓度为 c0，根据进料浓度比 c(HCl)c(O2)11 的数据计算 K(400)_(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)c(O2)过低、过高的不利影响分别是_。大于0.4220.42210.84410.21c0O2和Cl2分离能耗较高、HCl转化率较低解析 由图像知，随着温度的升高，HCl 的平衡转化率
5、降低，所以4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)的 HK(400)。在温度一定的条件下，c(HCl)和 c(O2)的进料比越大，HCl 的平衡转化率越低，所以题图中自上而下三条曲线是 c(HCl)c(O2)(进料浓度比)为 11、41、71 时的变化曲线。当 c(HCl)c(O2)11 时，列三段式：4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)起始浓度c0c00 0转化浓度 0.84c00.21c00.42c00.42c0平衡浓度 (10.84)c0 (10.21)c00.42c00.42c0解析K(400)0.42c020.42c0210.844c4010.21c0
6、0.4220.42210.84410.21c0。当 c(HCl)c(O2)过高时，HCl 转化率较低；当 c(HCl)c(O2)过低时，过量的 O2 和 Cl2 分离时能耗较高。解析1对于可逆反应 A(g)2B(g)2C(g)H0，下列图像中，正确的是()答案2(2019江苏高考)CO2 催化加氢合成二甲醚是一种 CO2 转化方法，其过程中主要发生下列反应：反应：CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g)H41.2 kJmol1反应：2CO2(g)6H2(g)=CH3OCH3(g)3H2O(g)H122.5 kJmol1在恒压、CO2 和 H2 的起始量一定的条件下，CO2 平衡转化率和平
7、衡时CH3OCH3 的选择性随温度的变化见下图。其中：CH3OCH3 的选择性2CH3OCH3的物质的量反应的CO2的物质的量 100%(1)温度高于 300，CO2 平衡转化率随温度升高而上升的原因是_。(2)220 时，在催化剂作用下 CO2 与 H2 反应一段时间后，测得CH3OCH3 的选择性为 48%(图中 A 点)。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有_。反应的H0，反应的Hp1，T1T2C图(3)表示的化学方程式为 2A=B3CD图(4)对应反应 2X(g)3Y(g)2Z(g)Hp1，T1T2，B 正确；图(3)表示的是可逆反应，C错误；温度升高，平衡逆向
8、移动，Y 的百分含量将增大，D 错误。答案解析2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BT2 下，在 0t1 时间内，v(Y)abt1 molL1min1CM 点的正反应速率 v 正大于 N 点的逆反应速率 v 逆DM 点时再加入一定量 X，平衡后 X 的转化率减小答案解析 依据题中图示，可看出 T1T2，由于 T1 时 X 的平衡浓度大，可推出该反应为放热反应。M 点与 W 点比较，X 的转化量前者小于后者，故进行
9、到 M 点放出的热量应小于进行到 W 点放出的热量，A 错误；2v(Y)v(X)abt1 molL1min1，B 错误；T1T2 且 M 点的 Y 的浓度大于 N 点的，故 M 点 v 逆大于 N 点 v 逆，而 M 点 v 正v 逆，所以 M 点 v 正大于 N 点v 逆，C 正确；恒容时充入 X，压强增大，平衡正向移动，X 的转化率增大，D 错误。解析3对于可逆反应 2A(g)B(g)2C(g)HKNC生成乙烯的速率：v(N)一定大于 v(M)D当温度高于 250，升高温度，催化剂的催化效率降低答案解析 化学反应速率随温度的升高而加快，而 N 点催化剂的催化效率小于 M 点，所以 v(N)
10、有可能小于 v(M)。解析5I2 在 KI 溶液中存在下列平衡：I2(aq)I(aq)I3(aq)，某 I2、KI混合溶液中，c(I3)与温度 T 的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)，下列说法不正确的是()A温度为 T1 时，向该平衡体系中加入 KI 固体，平衡正向移动B反应 I2(aq)I(aq)I3(aq)的 Hv 逆D状态 a 与状态 b 相比，状态 b 时 I2 的转化率更高答案解析 温度为T1时，加入KI固体，碘离子浓度增大，平衡向正反应方向移动，故A正确；由图像中曲线的变化趋势可知，当温度升高时，I 3 的物质的量浓度减小，说明升温平衡向逆反应方向移动，该反应的正反应为
11、放热反应，反应I2(aq)I(aq)I 3(aq)的Hv逆，故C正确；状态b相当于在状态a的基础上升高温度，该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，状态b时I2的转化率更低，故D错误。解析6在2 L密闭容器中进行反应C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)H0，测得c(H2O)随反应时间(t)的变化如图所示。下列判断正确的是()A05 min内，v(H2)0.05 molL1min1B5 min时该反应的K值一定小于12 min时的K值C10 min时，改变的外界条件可能是减小压强D5 min时该反应的v(正)大于11 min时的v(逆)答案解析 由题图可知，05 min 内
12、 c(H2O)0.50 molL1，则有 v(H2O)0.50 molL15 min0.10 molL1min1，v(H2)v(H2O)0.10 molL1min1，A 错误；10 min 时改变反应条件，c(H2O)逐渐减小至 0.25 molL1，说明反应正向移动，且反应速率加快，应由升高温度引起，则有 K(5 min)T1，温度高反应达平衡时甲醇的物质的量反而低，说明正反应是放热反应，升高温度平衡常数减小，故 B 错误，C 正确；温度为 T1 时，从反应开始到达到平衡，生成甲醇的物质的量为 n1 mol，此时甲醇的浓度为n12 molL1，所以生成甲醇的平均速率为 v(CH3OH)n12
13、t1 molL1min1，A 错误；因为温度 T2T1，所以 A 点的反应体系从 T1 变到 T2 时，平衡会向逆反应方向移动，即生成物浓度减小而反应物浓度增大，nH2nCH3OH增大，所以 D 错误。解析8对于密闭容器中的可逆反应 A2(g)3B2(g)2AB3(g)，探究单一条件改变情况下，可能引起平衡状态的改变，得到如图所示的曲线(图中 T 表示温度，n 表示物质的量)。下列判断正确的是()A加入催化剂可以使状态 d 变为状态 bB若 T1T2，则逆反应一定是放热反应C达到平衡时，A2 的转化率大小为 bacD在 T2 和 n(A2)不变时达到平衡，AB3 的物质的量的大小为 cba答案
14、解析 加入催化剂只改变反应速率，不能使平衡发生移动，故加入催化剂不能使状态 d 变为状态 b，A 错误。若 T1T2，由题图可知，温度升高，n(B2)不变时，平衡时 AB3 的体积分数减小，说明升高温度，平衡逆向移动，则逆反应是吸热反应，B 错误。图中横坐标为 n 起始(B2)，增大一种反应物的量会提高另一种反应物的转化率，则 n 起始(B2)越大，平衡时 A2 的转化率越大，即达到平衡时 A2 的转化率大小为 cba，C 错误。其他条件相同时，n起始(B2)越大，平衡时 A2 的转化率越大，则平衡时 AB3 的物质的量越大，故平衡时 AB3 的物质的量的大小为 cba，D 正确。解析9某温度
15、下，将2 mol SO2和1 mol O2置于10 L密闭容器中发生反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0，SO2的平衡转化率()与体系总压强(p)的关系如图甲所示。则下列说法正确的是()A由图甲推断，B点SO2的平衡浓度为0.3 molL1B由图甲推断，A点对应温度下该反应的平衡常数为800C达平衡后，若增大容器容积，则反应速率变化图像可以用图乙表示D压强为0.50 MPa时不同温度下SO2转化率与温度关系如图丙，则T2T1答案解析 二氧化硫起始浓度为 2 mol10 L0.2 molL1，由图甲可知 B点 SO2 的转化率为 0.85，所以 c(SO2)0.850.2 molL1
16、0.17 molL1，二氧化硫的平衡浓度为 0.2 molL10.17 molL10.03 molL1，A 错误；由图甲可知 A 点 SO2 的转化率为 0.80，所以 c(SO2)0.800.2 molL10.16 molL1，则：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)起始/(molL1)0.2 0.1 0变化/(molL1)0.16 0.08 0.16平衡/(molL1)0.04 0.02 0.16解析所以 A 点平衡常数 K0.1620.0420.02800，B 正确；达平衡后，增大容器容积，反应混合物的浓度都减小，正、逆反应速率都减小，C 错误；由图丙可知，温度为 T1 时先到达平衡，
17、在化学反应中，温度越高反应速率越快，故 T2T1，D 错误。解析10(2020湖南省四校高三摸底调研联考)在容积为 2.0 L 的密闭容器内，物质 D 在 T 时发生反应，其反应物和生成物的物质的量随时间 t 的变化关系如图，下列叙述错误的是()A从反应开始到第一次达到平衡时，A物质的平均反应速率为 0.067 molL1min1B该反应的平衡常数表达式为 Kc2AcBc2DC若在第 5 分钟时升高温度，则该反应的正反应是吸热反应，反应的平衡常数增大，B 的反应速率增大D若在第 7 分钟时增加 D 的物质的量，A 的物质的量变化情况符合 b曲线答案解析 从反应开始到第一次达到平衡时，A物质的平
18、均反应速率为0.4 mol2.0 L3 min 0.067 molL1min1，A正确；由图像曲线变化可知，D是反应物，A、B是生成物，同一反应、同一时间段内，各物质的物质的量变化量之比等于其化学计量数之比，03 min内，n(D)0.4 mol，n(A)0.4 mol，n(B)0.2 mol，则反应的方程式为2D(s)2A(g)B(g)，因D为固体，故化学平衡常数Kc2(A)c(B)，B错误；温度升高，D的物质的量减少，A、B的物质的量增大，平衡正向移动，而温度升高，平衡向吸热反应方向移动，故该反应的正反应为吸热反应，温度升高，B的反应速率加快，平衡常数增大，C正确；可逆反应中，增加固体反应
19、物的量，气体物质的浓度不变，平衡不移动，A的物质的量变化情况符合b曲线，D正确。解析11(1)CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)。测得CH3OH的物质的量随时间的变化如图。曲线、对应的平衡常数大小关系为K_K(填“”“”或“一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，一段时间后达到平衡。容器甲乙反应物投入量1 mol CO2、3 mol H2a mol CO2、b mol H2、c mol CH3OH(g)、c mol H2O(g)(a、b、c 均不为 0)若甲平衡后气体的压强为开始的 0.8 倍，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则 c 的取值范围为_。0.4c解析(1)分析图像知 KK。设甲平衡时，CO2 的转化量为 x molCO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)初始量/mol 1 3 0 0转化量/mol x3xxx平衡量/mol 1x33xxx42x40.8，得 x0.4根据题意可得，甲、乙为等效平衡，且起始时维持反应逆向进行。所以若全部由生成物投料时，c1，同时 c 要大于平衡时的量，故有 0.4c。解析本课结束
