2021年最新高三总复习(专题攻略)之化学反应速率和化学平衡(下)：二. 化学平衡图像重难突破

一. 外界条件对速率的影响
1. 浓度—其他条件不变时，增大反应物浓度或减小生成物浓度，都使化学平衡向正反应方向移动；减小反应物
浓度或增大生成物浓度，都使化学平衡向逆反应方向移动。

速率—时间图
2. 压强—对于体系有气体，且反应前后气体体积有变化的可逆反应，增大压强，使化学平衡向气体体积缩小的方向移动；减小压强，使化学平衡向气体体积增大的方向移动；对于反应前后气体体积无变化的反应，转变压强化学平衡不移动。

速率—时间图以aA(g) + bB(g) cC(g)为例]
⑴当a+b>c时
⑵当a+b<c时
⑶当a+b=c时，正、逆反应速率同时增大，但仍旧相等，平衡不移动。

3. 温度——在其他条件不变的状况下，上升温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向
放热反应方向移动。

速率——时间图
⑴当正反应为放热反应时
⑵当正反应为吸热反应时
4. 催化剂对化学平衡的影响
使用催化剂不影响化学平衡的移动。

由于使用催化剂对正反应速率与逆反应速率影响的程度是等同的，所以平衡不移动。

但应留意，虽然催化剂不使化学平衡移动，但使用催化剂可影响可逆反应达到平衡的时间。

二. 图像题解题方法
（1）分析反应速度图像：
①看起点：分清反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，生成物多数以原点为起点。

②看变化趋势：分清正反应和逆反应，分清放热反应和吸热反应。

上升温度时，
△V吸热＞△V放热。

③看终点：分清消耗浓度和增生浓度。

反应物的消耗浓度与生成物的增生浓度之比等于反应方程式中各物
质的计量数之比。

④对于时间——速度图像，看清曲线是连续的，还是跳动的。

分清“渐变”和“突变”、“大变”和“小变”。

增大
反应物浓度V正突变，V逆渐变。

上升温度，V吸热大增，V放热小增。

（2）化学平衡图像问题的解答方法：
①三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看△V正、△V逆的相对大小；
三看化学平衡移动的方向。

②四要素分析法：看曲线的起点；看曲线的变化趋势；看曲线的转折点；看曲线的终点。

③先拐先平：对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) ，在转化率——时间曲线中，先消灭拐点的曲
线先达到平衡。

它所代表的温度高、压强大
．．．．．．．。

这时假如转化率也较高，则反应中m+n>p+q。

若转化率降低，则表示m+n<p+q。

④定一议二：图像中有三个量时，先确定一个量不变，再争辩另外两个量的关系。

强调：不管是速率图像还是平衡图像，都要搞清纵、横坐标的含义，都要与化学原理相联系，特殊是与平衡移动原理相联系。

1. 有一化学平衡m A(g)＋n B(g) p C(g)＋q D(g)，如图表示的是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＋n<p＋q
C．正反应是放热反应；m＋n<p＋q
D．正反应是吸热反应；m＋n>p＋q
2．已知：CO2(g)＋3H2(g)CH 3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－49.0 kJ·mol－1。

肯定条件下，向体积为1 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化曲线如右图所示。

下列叙述中正确的是
A．欲增大平衡状态时c(CH3OH)/c(CO2)的比值，可接受上升温度的方法
B．3 min时，CO2的消耗速率等于CH3OH的生成速率，且二者浓度相同
C．欲提高H2的平衡转化率只能加压减小反应容器的体积
D．从反应开头到平衡，H2的平均反应速率v(H2)＝0.075 mol·L－1·min－1
3．下面是某化学争辩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，其中图像和试验结论表达均正确的是()
A．①是其他条件肯定时，反应速率随温度变化的图像，正反应ΔH<0
B．②是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl晶体后化学反应速率随时间变化的图像
C．③是在有无催化剂存在下建立的平衡过程图像，a是使用催化剂时的曲线
D．④是肯定条件下，向含有肯定量A的容器中渐渐加入B时的图像，压强p1>p2
4．在容积相同的密闭容器内，分别充入同量的N2和H2，在不同温度下，任其发生反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，并分别在t秒时测定其中NH3的体积分数，绘图如下：
(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段曲线是减函数，试从反应速率和平衡角度说明理由：
________________________________________________________________________。

5．已知NO2和N2O4可以相互转化：2NO2(g) N2O4(g)(正反应为放热反应)。

现将肯定量NO2和N2O4的混合气体通入一体积为1L的恒温密闭容器中，反应物浓度随时间变化关系如图所示，回答下列问题：
(1) 图中共有两条曲线X和Y，其中曲线______表示NO2浓度随时间的变化；a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是________。

(2) 前10min内用NO2表示的化学反应速率v(NO2)＝__________mol·L－1·min－1；反应进行至25min
时，曲线发生变化的缘由是____________________________________________。

(3) 若要达到与最终相同的化学平衡状态，在25min时还可以实行的措施是________。

A．加入催化剂B．缩小容器体积
C．上升温度D．加入肯定量的N2O4
6．(2022课标Ⅰ) (15分)乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯直接水合法或间接水合法生产。

回答下列问题：（1）间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H)。

再水解生成乙醇。

写出相应的反应的化学方程式
（2）已知：
甲醇脱水反应①2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)＋H2O(g)△H1＝－23.9KJ·mol－1
甲醇制烯烃反应②2CH3OH(g)＝C2H4 (g)＋2H2O(g)△H2＝－29.1KJ·mol－1
乙醇异构化反应③CH3CH2OH(g)＝CH3OCH3(g))△H3＝+50.7KJ·mol－1
则乙烯气相直接水合反应C2H4 (g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)的△H＝KJ·mol－1
与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是：。

（3）下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中n(H2O)︰n(C2H4)=1︰1)
①列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数K＝(用平衡分压代替平衡浓
度计算，分压＝总压×物质的量分数)
②图中压强P1、P2、P3、P4的大小挨次为：，理由是：
③气相直接水合法党接受的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290 ℃，压强6．9MPa，
n(H2O)︰n(C2H4)=0．6︰1。

乙烯的转化率为5℅。

若要进一步提高乙烯的转化率，除了可以适当转变反应温度和压强外，还可以实行的措施有：、。

7．(2022天津)（14分）合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为：
N2（g）+3H2（g）2NH3（g）∆H=—92.4kJ•mol‾1
一种工业合成氨的简易流程图如下：
（1）自然气中的H2S杂质常用常用氨水吸取，产物为NH4HS。

肯定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸取液再生，写出再生反应的化学方程式：。

（2）步骤II中制氯气原理如下：
对于反应①，肯定可以提高平衡体系中H2百分含量，又能加快反应速率的是。

a.上升温度
b.增大水蒸气浓度
c.加入催化剂
d.降低压强
利用反应②，将CO进一步转化，可提高H2产量。

若1mol CO和H2的混合气体（CO的体积分数为20%）与H2O反应，得到1.18mol CO、CO2和H2的混合气体，则CO转化率为。

（3）图1表示500℃、60.0MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。

依据图中a点数据计算N2的平衡体积分数：。

（4）依据温度对合成氨反应的影响，在图2坐标系中，画出肯定条件下的密闭容器内，从通入原料气开头，随温度不断上升，NH3物质的量变化的曲线示意图。

（5）上述流程图中，使合成氨放出的热量得到充分利用的主要步骤是（填序号），简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：。

1. 【答案】D
自然气脱制氢气N2、H2加压热交换合成氨ⅠⅡⅢⅣⅤ
水蒸气N2冷却
Ⅳ
液氨
2．【答案】B
【解析】该反应正反应为放热反应，升温平衡逆移，c(CH3OH)/c(CO2)减小，A错；欲提高H2转化率，还可用降温等其他方法，C错；达平衡时v(H2)＝3v(CO2)＝3×0.075 mol/L·min＝0.225 mol/L·min，D错。

3. 【答案】C
【解析】依据图像①，上升温度，平衡正向移动，正反应ΔH>0，A错；②反应实质是Fe3＋＋3SCN
－Fe(SCN)3，K＋和Cl－不参与化学反应，KCl浓度增大不影响化学平衡，B错；③使用催化剂，反应速率加快，先达到平衡，C正确；④此反应为反应前后气体物质的量不变的化学反应，转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。

4.【答案】(1)AB(2)放热(3)AC段：反应开头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
5.【答案】(1) X bd(2) 0.04加入了0.4molNO2(或加入了NO2)(3) BD
【解析】(1) 曲线X在0～10min达到平衡时浓度变化了0.4mol·L－1，而曲线Y在0～10min达到平衡时变化了0.2mol·L－1，所以可得X曲线为NO2的浓度变化曲线；达到平衡时浓度不再随时间而发生变化，所以b、d点均表示反应已达到平衡状态。

(2) NO2在0～10min达到平衡时浓度变化了0.4mol·L－1，所以用NO2表示的反应速率为0.04mol·L －1·min－1；而在25min时，NO2的浓度由0.6mol·L－1突变为1.0mol·L－1，而N2O4的浓度在25min 时没有发生转变，所以可得此时转变的条件是向容器中加入了0.4molNO2。

(3) 加入NO2后平衡正向移动，所以若要达到与最终相同的化学平衡状态，还可通过增大压强(缩小容器体积)，使平衡也同样正向移动；或者实行降低温度的方法，使平衡正向移动；也可以向容器中充入肯定量N2O4，由于这样相当于增大容器中气体的压强，使得NO2的转化率提高，即达到与最终的平衡相同的平衡状态。

6. 【答案】（1）C2H4+H2SO4= C2H5OSO3H ; C2H5OSO3H＋H2O=C2H5OH+ H2SO4;
(2) -45.5 污染小，腐蚀性小等；（3）①K=0.07(MPa)-1; ②P1< P2< P3< P4;反应分子数削减，相同温度下，压强上升，乙烯转化率提高；③将产物乙醇液化转移去，增加n(H2O):n(C2H4)的比。

P4;由方程式C2H4 (g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)可知该反应的正反应是气体体积减小的反应，所以增大压强，平衡正向移动，乙烯的转化率提高，因此压强关系是：P1< P2< P3< P4; ③若要进一步提高乙烯的转化率，除了可以适当转变反应温度和压强外，还可以实行的措施有转变物质的浓度，如从平衡体系中将产物乙醇分别出去，或增大水蒸气的浓度，转变n(H2O):n(C2H4)比等等。

7. 【答案】（1）2NH4HS +O2 = 2NH3•H2O+2S↓
（2）a 90%
（3）14.5%
（4）
（5）IV；对原料气加压；分别液氨后。

未反应的N2、H2循环使用。

【解析】
试题分析：首先要把握反应规律，依据反应规律写出相关化学方程式，其次要理解和把握有关化学平衡的规律和计算方法，特殊是正确运用“三段式”进行计算，是解决本题的关键。

另外能够正确的分析图像的含义，并能绘画图像。

（1）O2把NH4HS 氧化为S，可得化学方程式：2NH4HS +O2 = 2NH3•H2O+2S↓
（2）a、反应①为吸热反应，反应速率加快，平衡向右移动，H2的百分含量增大，正确；b、增大水蒸气浓度，H2的百分含量减小，错误；c、加入催化剂，H2的百分含量不变，错误；d、降低压强，反应速率减小，错误；设CO的转化量为x
CO + H2O CO2 + H2
转化量（mol）0.2 0 0.8
转化量（mol）x x x
转化量（mol）0.2-x x 0.8+x
1mol+ x =1.18mol，则x=0.18mol，可得CO转化率=0.18mol÷0.2mol×100%=90%
（4）随着反应的进行，NH3的物质的量渐渐增大，当反应平衡后，上升温度，平衡向左移动，NH3的物质的量渐渐减小，可画出图像。

（5）步骤IV为热交换，使合成氨放出的热量得到充分利用；对原料气加压，使平衡向正反应方向移动，分别液氨，削减生成物浓度，未反应的N2、H2循环使用等措施可提高提高合成氨原料总转化率。