1、专题讲座七 巧解化学反应速率和化学平衡的图像题 化学反应速率的变化、化学平衡的移动都与反应物的温度、浓度、气体反应物的压强等因素有关，化学平衡的移动又与反应速率的变化之间有着密不可分的关系，所有这些都可以用一定形式的图像来表达。化学反应速率与化学平衡的图像都是以此为依据来设计的。旨在考查学生对化学反应速率与化学平衡中的基本概念、基本理论的掌握程度以及分析、推理、自学和创新能力。在解答此类问题时，应从以下几个方面进行综合分析：一是借助于化学方程式掌握化学反应的特征；二是掌握化学反应的速率变化与平衡移动的规律；三是掌握图中符号的含义，图中符号项目主要包括纵坐标、横坐标和图像，对图像要弄清楚其起点、
2、拐点、交点、终点和走向(即“四点一向”)的含义。现归纳如下：1确定图像的意义(1)确定图像的物理意义【例 1】在容积固定的 4 L 密闭容器中进行可逆反应：X(g)2Y(g)2Z(g)并达平衡，在此过程中，以 Y 的浓度改变表示的反应速率v(正)、v(逆)与时间 t 的关系如图，如图中阴影部分面积表示()AX 的浓度的减少BY 的物质的量的减少CY 的浓度的减少DX 的物质的量的减少【解析】本题要求学生掌握图中阴影部分面积表示的意义。由图可知纵坐标表示以 Y 的浓度改变表示的反应速率 v(正)、v(逆)，横坐标表示时间，阴影部分面积表示：v(正)t1v(逆)t1，即 Y 的消耗浓度与 Y 的生
3、成浓度之差，也就是 Y 的浓度的减少。故选 C。【答案】C(2)确定图像的横(或纵)坐标轴的意义【例 2】(双选)在某容积一定的密闭容器中，可逆反应 A(g)B(g)xC(g)HQ，有如下图(a)、(b)所示的关系曲线，试判断下列对图(b)的说法正确的是()Ap3p4，y 轴表示 A 的转化率Bp3p4，y 轴表示 B 的体积分数Cp3p4，y 轴表示混合气体的平均相对分子质量【解析】由图(a)可知，当压强相同(均为 p2)，温度为 T1时达到平衡的时间短，故 T1T2，且温度高时 C%越小，即升高温度平衡逆移，正反应为放热反应(HQp1，且压强大时 C%越大，即增大压强平衡正移，正反应为气体
4、体积缩小的反应，所以 x1。由图(b)可知：当压强相同(均为 p4)，随温度升高，y 减小。当温度相同时，若 p3p4，随压强增大 y 增大；若 p4p3，随压强增大 y 减小。综合分析可知：该题答案为 A、D。【答案】AD2确定条件变化【例 3】某密闭容器中发生如下反应：X(g)2Y(g)2Z(g)H0，化学平衡不移动，t2 时加入了催化剂；t3t4时，v 逆、v 正均减小，且 v 正v 逆，化学平衡逆移，t3 时是减小压强；t5t6时，v 逆、v 正均增大，且 v 逆v 正，化学平衡逆移，t5 时是升高温度；由化学平衡移动原理可知：t6 时 X 的转化率最低。故本题答案为 A。【答案】A3
5、确定反应特点【例 4】已知某可逆反应 mA(g)nB(g)qC(g)HQ，在密闭容器中进行，下图中表示在不同反应时间 t 时，温度 T 和压强 p与反应物 B 在混合气体中的百分含量 B%的关系曲线，由曲线分析下列判断正确的是()AT1p2 mnq QT2 p1q Q0CT1p2 mnq Q0DT1T2 p1p2 mn0【解析】根据达到平衡的时间长短，可以断定：压强均为 p2时，T2p1。根据“平台”高低，可断定低温有利于 B%增大，说明逆反应是放热反应，即正反应为吸热，Q0；高压有利于 B%增大，说明增大压强，平衡逆移，故 mn”“”或“随着温度的升高，XeF6 XeF4F2 平衡向右移动，
6、根据温度升高平衡向吸热反应方向移动的原理，则该反应的 H0XeF6、XeF4、XeF2、Xe、F2【解析】此题以图给出信息，旨在考查对图示信息的分析和处理能力，通过对图中给出的图像分析可知：(1)在 420 K 时，产物只有XeF6，即 Xe3F2=XeF6；(2)在 600800 K 时随着温度的升高，XeF6的分压减小，XeF4 的分压增大，即平衡正向移动，故正向为吸热反应，H0；(3)在 900 K 时，XeF2、XeF4、XeF6 共存，根据可逆反应的特点，还应有 Xe、F2 存在着。【例 9】向一定体积的密闭容器中加入 2 mol A、0.6 mol C 和一定量的 B 三种气体，一
7、定条件下发生反应，各物质的物质的量浓度随时间变化如下图所示，其中 t0t1 阶段 c(B)未画出。下图为 t2 时刻后改变反应条件，化学反应速率随时间变化的情况，四个阶段改变的条件均不相同，每个阶段只改变浓度、压强、温度、催化剂中的一个条件，其中 t3t4 阶段为使用催化剂。请回答下列问题：(1)若 t115 min，则 t0t1 阶段以 C 物质的浓度变化表示的反应速率为_ molL1min1。(2)t4t5 阶段改变的条件为_，B 的起始物质的量浓度为_molL1。(3)t5t6 阶段保持容器内温度不变，若 A 的物质的量共变化了 0.01 mol，而此过程中容器与外界的热交换总量为 a
8、kJ，写出此温度下该反应的热化学方程式_。0.02减小压强0.52A(g)B(g)3C(g)H200a kJmol1【解析】本题是一道运用浓度时间图像与速率时间图像来确定化学方程式、条件改变和反应物的起始浓度的综合题。因图为t2 时刻后改变不同反应条件，化学反应速率随时间变化的情况，其中t3t4阶段为使用催化剂。根据正逆反应速率变化与化学平衡的移动情况可推断：t2t3阶段和 t5t6阶段平衡发生了移动，t4t5阶段平衡没有移动。由于改变浓度、温度化学平衡一定移动，而改变压强，对于反应前后气体体积不变的可逆反应，平衡不移动。利用三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看 v 正、v 逆的相对大
9、小；三看化学平衡移动的方向。由图可知：t2t3 阶段为改变浓度，t5t6 阶段为升高温度，且化学平衡正移，故该反应的正反应为吸热反应 t4t5 阶段为改变压强，且改变压强平衡不移动，故该反应为反应前后气体体积不变的反应。由图可知：t1时刻达到平衡，c(A)消耗 0.2 molL1，c(C)增加了0.3 molL1，只有当 c(B)消耗 0.1 molL1 时，才满足该反应为反应前后气体体积不变的反应这一条件，故 B 的起始物质的量浓度为 0.5 molL1，该反应的化学方程式为：2A(g)B(g)3C(g)。知识归纳1化学反应速率(1)掌握 1 条规律：对于可逆反应 mA(g)nB(g)pC(
10、g)，v(A)v(B)v(C)n(A)n(B)n(C)c(A)c(B)c(C)mnp。(2)理解 5 个因素：增大反应物浓度、增大气体反应物压强、升高温度、使用催化剂、增大反应物表面积，化学反应速率均增大，反应时间将缩短，达到平衡的时间也缩短。反之，反应速率将减小，反应时间将变长，达到平衡的时间将延长。(3)了解 1 个图像。其中：E1正反应活化能 E2逆反应活化能 HE1E2E3E4。2化学平衡的移动(1)掌握平衡特征。v(正)v(逆)0。例如只有在 t2 时刻反应才达到平衡。反应体系中各物质的质量或浓度保持不变。例如只有在 t3 时刻反应才达到平衡状态。反应物的转化率不变。(2)理解 1
11、个原理。勒夏特列原理(化学平衡移动原理)：如果改变影响化学平衡的条件(浓度、压强、温度等)之一，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。题组训练1(2016试题调研)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()解题思路 关键信息信息分析与迁移信息A 为固体，正反应是气体体积扩大的反应信息正反应 H0信息速率温度图像，温度升高，正、逆反应速率都应增大，且 v(正)v(逆)信息速率压强图像，压强增大，正、逆反应速率都应增大，且 v(逆)v(正)解析 本题是速率压强图像，无论是升高
12、温度还是增大压强，v(正)、v(逆)均应增大。B 项中 v(逆)减小，D 项中 v(正)和 v(逆)均减小，故 B、D 项均错误；该反应的正反应是一个气体分子数增大的吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，则 v(正)v(逆)，A 项错误；增大压强，平衡向逆反应方向移动，则 v(逆)v(正)，C 项正确。答案 C2(2016临沂模拟)T0 时，在 2 L 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。下列叙述正确的是()A该反应的正反应是吸
13、热反应BT0，从反应开始到平衡时：v(X)0.083 molL1min1C图 a 中反应达到平衡时，Y 的转化率为 37.5%DT1 时，若该反应的平衡常数 K50，则 T1T2，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 不正确；v(X)(0.3 mol0.05 mol)/(2 L3 min)0.041 7 molL1min1，B 不正确；Y 的转化率为(0.40.15)/0.4100%62.5%，C 不正确；由图 a 可知 X、Y、Z 物质的量变化之比为 112，则 K0为 33.30B压强 p1p2p3p4C1 100 该反应的平衡常数为 64D压强为 p4 时，在 Y
14、 点：v(正)v(逆)解题思路 关键信息信息分析与迁移信息容器的体积不变，压强可能变化信息正反应是气体体积扩大的反应信息根据平衡转化率与温度的变化关系判断信息根据某一温度下，转化率与压强的关系判断信息压强为 p4 时，Y 点在图线下方，趋于平衡，反应应向正反应方向进行 解析 本题考查恒温线(或恒压线)图像。分析图像可知：升高温度，平衡正向移动，正反应为吸热反应，A 正确；由反应方程式可知，增大压强时，平衡逆向移动，结合图像可知压强：p1p2p3v(逆)，D 错误。答案 A4(2016试题调研)密闭容器中发生反应：A(g)3B(g)2C(g)H0，根据下列速率时间图像，回答下列问题：(1)下列时
15、刻所改变的外界条件是：t1_；t3_；t4_。(2)反应速率最快的时间段是_。升高温度加入催化剂减小压强t3t4 段解析 解答本题的关键是根据图像判断影响化学反应速率的因素。(1)t1 时，v 正、v 逆都增大，应是升高温度或增大压强，但 v 逆增大的程度大，结合 HT2，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 0t1时间内，v(X)abt1 molL1min1，v(Y)12v(X)ab2t1 molL1min1，选项 B 不正确。
16、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。答案 C6下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像，其中图像和实验结论表达均正确的是()A是其他条件一定时，反应速率随温度变化的图像，正反应Hp2解析 根据图像，升高温度，平衡正向移动，正反应 H0，A错；反应实质是 Fe33SCNFe(SCN)3，K和 Cl不参加化学反应，KCl 浓度增大不影响化学平衡，B 错；使用催化剂，反应速率加快，先达到平衡，C 正确；此反应为反应前后气体物质的量不变的化学反应，改变压强不影响平衡状态，即不影响 A 的转化率，且由于不断加入 B，A 的转化率增大，D 错。答案 C高考警示 解答化学反应速率和化学平衡图像题的思路、步骤与技巧1解题思路：2解题步骤：
