化学反应速率和化学平衡图像解题方法

化学反应速率和化学平衡图像解题方法

突破方法

1．解题步骤

2．解题技巧

(1)先拐先平

在含量(转化率)—时间曲线中，先出现拐点的先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高、有催化剂、压强较大等。

(2)定一议二

当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。

(3)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。

3．分类突破

突破点1(1)速率—时间图像“断点”分析

当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可能使速率—时间图像的曲线出现不连续的情况，即出现“断点”。根据“断点”前后的速

率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断。如图，t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。

(2)常见含“断点”的速率变化图像分析

(2018·合肥市质检一)在一恒温恒压的密闭容器中发生反应：M(g)＋N(g)2R(g)ΔH＜0，t1时刻达到平衡，在t2时刻改变某一条件，其反应过程如图所示。下列说法不正确的是()

A．t1时刻的v(正)小于t2时刻的v(正)

B．t2时刻改变的条件是向密闭容器中加R

C．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，M的体积分数相等

D．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，反应的平衡常数相等

解析恒温恒压下t2时刻改变某一条件，逆反应速率瞬间增大，再次建立的平衡与原平衡等效，根据等效平衡原理，t2时刻改变的条件是向密闭容器中加R，B项正确；t1时刻反应达到平衡，v(正)＝v(逆)，而t2时刻加R，体积增大，v(正)瞬间减小，v(逆)瞬间增大，故t1时刻的v(正)大于t2时刻的v(正)，A项错误；Ⅰ、

Ⅱ两过程达到的平衡等效，M的体积分数相等，C项正确；Ⅰ、Ⅱ两过程的温度相同，则反应的平衡常数相等，D项正确。

答案 A

对于反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＜0已达平衡，如果其他条件不变时，分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生影响，下列条件与图像不相符的是(O～t1：v正＝v ；t1时改变条件，t2时重新建立平衡)()

逆

答案 C

解析分析时要注意改变条件瞬间v正、v逆的变化。增加O2的浓度，v正增大，v逆瞬间不变，A正确；增大压强，v正、v逆都增大，v正增大的倍数大于v逆增大的倍数，B正确；升高温度，v正、v逆都瞬间增大，C错误；加入催化剂，v

正、v逆同时同倍数增大，D正确。

突破点2物质的量(或浓度)—时间图像

将物质的量(或浓度)减少的物质作为反应物，将物质的量(或浓度)增加的物质作为产物；依据物质的转化量之比一定等于方程式系数比来确定化学方程式。如：某温度时，在一个容积为2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。

则该反应的化学方程式为3X＋Y2Z，前2 min内v(X)＝0.075 mol·L－1·min－1。

(2018·郑州市质检一)汽车发动机工作时会引发反应N2(g)＋O2(g)2NO(g)。2000 K时，向固定容积的密闭容器中充入等物质的量的N2、O2发生上述反应，各组分体积分数(φ)的变化如图所示。

N2的平衡转化率为________。

解析设起始时N2、O2均为a mol，平衡建立过程中N2转化x mol，则平衡

＝0.6，解得x＝0.6a，故N2的平时N2、O2均为(a－x) mol，NO为2x mol，则2x

2a

衡转化率为0.6a

a×100%＝60%。

答案60%

(全国卷Ⅱ)在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。

在0～60 s时段，反应速率v(N2O4)为________mol·L－1·s－1。

答案0.0010

解析由题图可知，0～60 s时段，N2O4的物质的量浓度变化为0.060 mol·L

－1，v(N2O4)＝0.060 mol·L－1

60 s

＝0.0010 mol·L－1·s－1。

突破点3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 A(g)＋b B(g)c C(g)中反应物的转化率αA为例说明]

(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使用催化剂时，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，则正反应为气体分子数减小的反应。

(2018·全国卷Ⅲ节选)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：

(1)SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等，写出该反应的化学方程式___________________________________。

(3)对于反应2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。