高考化学三轮冲刺最后30天之考前争分系列热点突破四化学反应速率与化学平衡图像解题方法学案

化学反应速率与化学平衡图像解题方法[突破方法]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(α)，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p2>p1。

(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，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图2所示，α表示反应物的转化率)或压强较大[如图3所示，φ(A)表示反应物A的体积分数]。

图2：T2>T1，正反应放热。

图3：p1<p2，正反应为气体体积减小的反应。

(3)三看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。

例 1 [2017·河南郑州质检]一定条件下向某密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C 和一定量的B三种气体，图甲表示各物质浓度随时间的变化，图乙表示反应速率随时间的变化，t2、t3、t4、t5时刻后各改变一种条件，且改变条件均不同。

若t4时刻改变条件是压强，则下列说法错误的是( )A．若t1＝15 s，则前15 s的平均反应速率v(C)＝0.004 mol·L－1·s－1B．该反应的化学方程式为3A(g)B(g)＋2C(g)C．t2、t3、t5时刻改变的条件分别是升高温度、加入催化剂、增大反应物浓度D．B的起始物质的量为0.04 mol答案 C解析由题图甲可知，15 s内c(C)由0.05 mol·L－1升高到0.11 mol·L－1，则有v(C)＝(0.11－0.05) mol·L －115 s＝0.004 mol·L －1·s －1，A 正确。

由题图甲可知，t 1时刻达到平衡状态时，Δc (A)、Δc (C)分别为0.09 mol·L －1、0.06 mol·L －1，则A 、C 的化学计量数之比为3∶2；由题图乙可知，t 4时刻改变压强，正、逆反应速率同等程度变化，说明反应前后气体总分子数相等，从而推知该反应为3A(g)B(g)＋2C(g)，B 正确。

t 2时刻正、逆反应速率均增大，可能是升高温度；t 3时刻正、逆反应速率均同等程度增大，可能是加入了催化剂；t 5时刻正、逆反应速率均增大，不可能是仅增大反应物浓度引起的，C 错误。

起始时加入0.1 mol C ，此时c (C)＝0.05 mol·L －1，则容器容积为0.1 mol 0.05 m ol·L－1＝2 L ；由题图甲可知，反应中消耗0.09 mol·L －1 A ，则生成0.03 mol·L －1 B ，故B 的起始物质的量为0.05 mol·L －1×2 L－0.03 mol·L －1×2 L＝0.04 mol ，D 正确。

例2 [2017·山东济宁期末]氮和碳的化合物与人类生产、生活密切相关。

(1)在压强为0.1 MPa 条件下，将CO 和H 2的混合气体在催化剂作用下转化为甲醇的反应为CO(g)＋2H 2(g)CH 3OH(g) ΔH <0。

①下列有关叙述能说明该反应达到平衡状态的是________(填序号)。

a ．混合气体的密度不再变化b ．CO 和H 2的物质的量之比不再变化c ．v 正(H 2)＝v 逆(CH 3OH)d ．CO 在混合气体中的质量分数保持不变②T 1 ℃时，在一个容积为5 L 的恒压容器中充入1 mol CO 、2 mol H 2，经过5 min 达到平衡，CO 的转化率为0.75，则T 1 ℃时，CO(g)＋2H 2(g)CH 3OH(g)的平衡常数K ＝________。

③T 1 ℃时，在容积为5 L 的恒容容器中充入一定量的H 2和CO ，反应达到平衡时CH 3OH 的体积分数与n (H 2)n (CO )的关系如图甲所示。

温度不变，当n (H 2)n (CO )＝2.5时，达到平衡状态，CH 3OH 的体积分数可能是图像中的________点。

(2)用催化转化装置净化汽车尾气，装置中涉及的反应之一为2NO(g)＋2CO(g)N 2(g)＋2CO 2(g)。

①探究上述反应中NO 的平衡转化率与压强、温度的关系，得到如图乙所示的曲线。

催化装置比较适合的温度和压强是________。

②测试某型号汽车在冷启动(冷启动指发动机水温低的情况下启动)时催化装置内CO 和NO 百分含量随时间变化曲线如图丙所示。

则前10 s 内，CO 和NO 百分含量无明显变化的原因是__________________________________。

答案 (1)①ad ②75 ③F(2)①400 K、1 MPa ②尚未达到催化剂工作温度(或尚未达到反应所需的温度)解析 (1)①恒压条件下进行反应CO(g)＋2H 2(g)CH 3OH(g)，容器的容积不断变化，混合气体的总质量不变，则气体的密度不断变化，若混合气体的密度不再变化，则达到平衡状态，a 正确；若按物质的量之比为1∶2 投入CO 和H 2的话，二者的物质的量之比一直不变，b 错误；达到平衡时，v 正(H 2)＝2v 逆(CH 3OH)，c 错误；CO 在混合气体中的质量分数保持不变，则n (CO)保持不变，该反应达到平衡状态，d 正确。

②T 1 ℃时，恒压容器中进行反应，经过5 min 达到平衡，CO 的转化率为0.75，则平衡时混合气体的总物质的量为1.5 mol ；根据恒温恒压时，气体的体积之比等于其物质的量之比，此时容器的容积为5 L×1.5 mol 3 mol＝2.5 L ，则平衡时CO(g)、H 2(g)、CH 3OH(g)的浓度分别为0.1 mol·L －1、0.2 mol·L －1、0.3 mol·L －1，故T 1 ℃时，该反应的平衡常数K ＝c (CH 3OH )c (CO )·c 2(H 2)＝0.30.1×0.22＝75。

③T 1 ℃时，图甲中C 点n (H 2)n (CO )＝2，n (H 2)n (CO )由2变为2.5，相当于增加H 2的量，平衡正向移动，根据勒夏特列原理分析可知，n (CH 3OH)增加量小于n 总(气体)的增加量，则CH 3OH 的体积分数减小，故图中F 点符合要求。

(2)①由图乙可知，在压强一定时，温度越低，NO的平衡转化率越高，故应选用400 K 下进行反应；在400 K时，增大压强，NO的平衡转化率变化不大，故可选用较低压强下进行反应，降低对设备的要求，可选用压强为1 MPa的条件。

②汽车在冷启动时，发动机水温低，催化装置中催化剂未达到其理想的工作温度，反应2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)进行的程度较小，故CO和NO百分含量无明显变化。

1．对于可逆反应A(g)＋2B(g)2C(g) ΔH>0，下列图像中，正确的是( )答案 A解析该反应的正反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，A%减小，A正确；该反应的正反应为吸热反应，升高温度，v(正)、v(逆)均增大，平衡正向移动，则v(正)>v(逆)，B错误；升高温度，反应速率加快，达到平衡的时间缩短，C错误；平衡后，增大压强，v(正)、v(逆)均增大，平衡正向移动，则v(正)>v(逆)，D错误。

2．下列叙述与图像相对应的是( )A．图(1)是N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的化学平衡图像，在t0时刻充入一定量的NH3，平衡逆向移动B．图(2)中p2>p1，T1>T2C．图(3)表示的化学方程式为2A===B＋3CD．图(4)对应反应2X(g)＋3Y(g)2Z(g) ΔH<0，y可以表示Y的百分含量答案 B解析在t0时刻充入一定量的NH3，v′(正)应与平衡点相连，A项错误；由先拐先平知p2>p1，T1>T2，B项正确；图(3)表示的是可逆反应，C项错误；温度升高，平衡逆向移动，Y 的百分含量将增大，D项错误。

化学反应速率与化学平衡图像解题方法专题训练1.对于可逆反应2A(g)＋B(g)2C(g) ΔH<0，下列图像表示正确的是( )答案 C解析使用催化剂不会影响平衡，只能缩短达到平衡的时间，A项错误；温度升高，平衡逆向移动，A的转化率会降低，B项错误；温度越高，化学反应速率越快，达到平衡所用时间最短升高温度，平衡逆向移动，C的体积分数降低，C项正确；平衡常数只与温度有关，D项错误。

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B ．T 2下，在0～t 1时间内，v (Y)＝a －b t 1mol·L －1·min －1 C ．M 点的正反应速率v 正大于N 点的逆反应速率v 逆D ．M 点时再加入一定量X ，平衡后X 的转化率减小答案 C解析 依据题中图示，可看出T 1>T 2，由于T 1时X 的平衡浓度大，可推出该反应为放热反应。

A 项，M 点与W 点比较，X 的转化量前者小于后者，故进行到M 点放出的热量应小于进行到W 点放出的热量，A 项错误；B 项，2v (Y)＝v (X)＝a －b t 1mol·L －1·min －1，B 项错误；C 项，T 1>T 2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 项正确；D 项，恒容时充入X ，压强增大，平衡正向移动，X 的转化率增大，D 项错误。

3．[2017·安徽合肥教学质量检测]在密闭容器中进行反应：X(g)＋2Y(g)2Z(g)ΔH >0。

下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是( )答案 C解析 正反应吸热，升高温度平衡向正反应方向移动，正反应速率大于逆反应速率，A 错误；正反应吸热，升高温度平衡向正反应方向移动，Z 的含量升高，B 错误；升高温度或增大压强，平衡均向正反应方向进行，X 的转化率升高，C 正确；平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数为定值，D 错误。