高考冲刺最后30天：高考热点课5 化学反应速率和化学平衡图像解题方法

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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(g)＋B(g) C(g)中反应物的转化率 αA 为例说明]
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[方法突破] 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。
C．反应开始到 10 s，Y 的转化率为 79.0% D．反应的化学方程式为 X(g)＋Y(g) Z(g)
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解析 A 项，由图可知，10 s 内 Z 的物质的量变化量为 1.58 mol，用 Z 表示的反应速率为 v(Z)＝1.58 mol÷2 L÷10 s ＝0.079 mol·L－1·s－1，错误；B 项，由图可知，10 s 内 X 的物 质的量变化量为 0.79 mol，X 的物质的量浓度减少了 Δc＝ n÷V＝0.79 mol÷2 L＝0.395 mol·L－1，错误；C 项，反应开始 到 10 s 时，Y 消耗 1.0 mol－0.21 mol＝0.79 mol，Y 的转化 率＝0.79 mol÷1.0 mol×100%＝79.0%，正确；D 项，由图 像可知，随反应进行 X、Y 的物质的量减小，Z 的物质的量 增大，X、Y 是反应物，Z 是生成物，10 s 后 X、Y、Z 的物
高考热点课5 化学反应速率和化学 平衡图像解题方法
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化学反应速率和化学平衡图像解题方法 命题分析：化学平衡图像类试题是高考的热点题型，该 类试题经常涉及的图像类型有含量—时间—温度(压强)图 像、恒温、恒压曲线等，图像中蕴含着丰富的信息，具有简 明、直观、形象的特点，命题形式灵活，难度不大，解题的 关键是根据反应特点，明确反应条件，认真分析图像，充分 挖掘蕴含的信息，紧扣化学原理，找准切入点解决问题。
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质的量为定值，不为 0，反应是可逆反应，且 Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)＝(1.20－0.41)mol∶(1.00 －0.21)mol∶1.58 mol＝1∶1∶2，故化学方程式为 X(g)＋ Y(g) 2Z(g)，错误。
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2．在一定温度下，向 2 L 恒容密闭容器中充入 1 mol A， 发生 A(g) B(g)＋C(g)反应。反应过程中 c(C)随时间变化 的曲线如图所示，下列说法不正确的是( )
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[真题例析] 例 2 (安徽高考)臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝 反应为 2NO2(g)＋O3(g) N2O5(g)＋O2(g)，若反应在恒容 密闭容器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断正确的 是( )
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解析 A 项，由图像可知，该可逆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，平衡常数减小， 正确；v(NO2)＝ΔcΔNtO2＝1.0－0.34smol·L－1＝0.2 mol·L－1·s－1，B 项单位错误；使用催化剂可加快反应速率， 但不能使平衡发生移动，C 项错误；D 项，若 x 为 c(O2)， 则 O2 浓度增大，NO2 的转化率减小，与图像不符，D 项错 误。
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解析 A 项，在前 50 秒，C 的浓度变化量为 0.08 mol·L－1，所以反应速率＝0.08 5m0osl·L－1＝1.6×10－3 mol·L－1·s－1，正确；B 项，在 250 秒达平衡，C 的浓度为 0.10 mol·L－1，根据方程式计算，平衡时 A 的浓度为 0.4 mol·L－1， B 的浓度为 0.1 mol·L－1，则平衡常数 K＝0.10×.40.1＝0.025， 正确，C 项，保持其他条件不变，升温，平衡时 B 的浓度比 原来多，则说明平衡正向移动，即正反应为吸热反应，错误； D 项，再充入 1 mol A，相当于加压到原来的 2 倍，平衡逆向 移动，C 的浓度比原来的浓度大，但小于原来的 2 倍，正确。
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[题组训练] 5．已知：4NH3(g)＋5O2(g) 4NO(g)＋6H2O(g) ΔH ＝－1025 kJ·mol－1，该反应是一个可逆反应。若反应起始物 质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是( )
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解析 由于该反应的正反应为放热反应，温度升高平衡 逆向移动，NO 的含量降低，故 A 项正确；该反应的正反应 是气体体积增大的反应，压强减小平衡正向移动，NO 的含 量增大，故 B 项正确；温度升高，平衡逆向移动，NO 的含 量减小，故 C 项错误；催化剂的使用只能改变反应速率，不 能使平衡发生移动，NO 的含量不变，故 D 正确。
A．该反应的焓变 ΔH＞0 B．图中 Z 的大小为 a>3>b C．图中 X 点对应的平衡混合物中nnHCH2O4＝3 D．温度不变时，图中 X 点对应的平衡在加压后 φ(CH4) 减小
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解析 由图可知，随着温度升高甲烷的体积分数逐渐减
小，说明升温平衡正向移动，则正反应为吸热反应，即焓变
ΔH＞0，A 正确；增大水蒸气的物质的量，平衡正向移动，
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6．可逆反应 2A(g)＋B(g) 2C(g)，根据下表中的数据 判断下列图像错误的是( )
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解析 由表中数据可知：T 不变时，压强由 p1―→p2，α(A) 增大，说明可逆反应正向移动，故 p1＜p2，依据增大压强平 衡正向移动判断 D 项错误。
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转化率(或含量)—温度—压强图 这类图像的纵坐标为物质的平衡浓度或反应物的转化 率，横坐标为温度或压强。[以 mA(g)＋nB(g) xC(g)＋ qD(g)为例]
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物质的量(或浓度)—时间图像 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＋Y 2Z，前 2 min 内 v(X) ＝0.075 mol·L－1·min－1。
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[方法突破] (1)一般，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。 (2)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。
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[题组训练] 1．一定温度下，在 2 L 的密闭容器中，X、Y、Z 三种 气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列描述正确 的是( )
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A．反应开始到 10 s，用 Z 表示的反应速率为 0.158 mol·L－1·s－1
B．反应开始到 10 s，X 的物质的量浓度减少了 0.79 mol·L－1
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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。
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[真题例析] 例 3 (重庆高考)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( )
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[真题例析] 例 4 (2016·四川高考)一定条件下，CH4 与 H2O(g)发生 反应：CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)。设起始nnHCH2O4＝ Z，在恒压下，平衡时 φ(CH4)(CH4 的体积分数)与 Z 和 T(温 度)的关系如图所示。下列说法正确的是( )
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平衡移动图像 以 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＜0 为例，t1 时刻改 变条件
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[方法突破] (1)外界条件(浓度、温度、压强等)增强，曲线在原图像 的上方；条件减弱，曲线在原图像的下方。 (2)反应物之一改变浓度时，图像中一条曲线连续，一 条曲线不连续；其他条件改变，图像中曲线不连续。 (3)对于反应前后气体的化学计量数之和相等的反应， 改变压强时，v 正、v 逆同等倍数增大或减小，速率变化曲线 如图：
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[题组训练] 3．合成氨反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－ 92.4 kJ·mol－1，在反应过程中，正反应速率的变化如图。下 列说法正确的是( )
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A．t1 时降低了温度 B．t2 时使用了催化剂 C．t3 时增大了压强 D．t4 时增加了 NH3 解析 催化剂会使反应速率加快。
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[真题例析] 例 1 (全国卷Ⅱ节选)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____0_.0_0_1_0____ mol·L－1·s－1。
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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)＝0.0606m0 osl·L－1＝0.0010 mol·L－1·s－1。
m＋n＞x＋q，ΔH＞0
m＋n＜x＋q，ΔH＞0
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m＋n＞x＋q，ΔH＜0 m＋n＞x＋q，ΔH＞0
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m＋n＞x＋q，ΔH＞0 m＋n＜x＋q，ΔH＜0
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[方法突破] (1)“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压 强时反应物 A 的转化率(或 C 的含量)大小来判断平衡移动 的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的 化学计量数的大小关系。 (2)通过分析相同压强下不同温度时反应物 A 的转化率 (或 C 的含量)的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应 ΔH 的正、负。
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4．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 逆；t1 时改变条件，t2 时重新建立平衡)( )