5 热点题型8 化学反应速率与化学平衡图像题

热点题型8化学反应速率与化学平衡图像题——变化观念与平衡思想突破一利用速率-时间图像的“断点”探究外因对化学反应速率和化学平衡的影响[热点精讲]1．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，根据出现“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况做出判断。

2．速率-时间图像(1)改变反应物的浓度(无断点)(2)改变生成物的浓度(无断点)(3)改变气体体系的压强(有断点)①对于正反应方向为气体体积增大(或减小)的反应②对于反应前后气体体积不变的反应(4)改变温度(有断点)对于正反应放热(或吸热)的反应(5)加催化剂(有断点)(1)条件增强，曲线在原图像的上方；条件减弱，曲线在原图像的下方。

(2)浓度改变时，图像曲线一条无断点，一条有断点；其他条件改变时，图像曲线均有断点。

[热点精练]1．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)()解析：选C。

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正瞬间增大，v逆瞬间不变，A正确；增大压强，v正、v逆都瞬间增大，v正增大的倍数大于v逆，B正确；升高温度，v正、v逆都瞬间增大，速率曲线是不连续的，C错误；加入催化剂，v正、v同时同倍数增大，D正确。

逆2．在一密闭容器中发生反应N2＋3H22NH3ΔH<0，达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。

回答下列问题：(1)处于平衡状态的时间段是________(填字母，下同)。

A．t0～t1B．t1～t2C．t2～t3D．t3～t4E．t4～t5F．t5～t6(2)判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。

A．增大压强B．减小压强C．升高温度D．降低温度E．加催化剂F．充入氮气t1时刻________；t3时刻________；t4时刻________。

(3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是________。

A．t0～t1B．t2～t3C．t3～t4D．t5～t6(4)如果在t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化曲线。

解析：(1)根据图示可知，t0～t1、t2～t3、t3～t4、t5～t6时间段内，v正、v逆相等，反应处于平衡状态。

(2)t1时，v正、v逆同时增大，且v逆增大得更多，平衡向逆反应方向移动，所以t1时改变的条件是升高温度。

t3时，v正、v逆同时增大且增大量相同，平衡不移动，所以t3时改变的条件是加催化剂。

t4时，v正、v逆同时减小，平衡向逆反应方向移动，所以t4时改变的条件是减小压强。

(3)根据图示知，t1～t2、t4～t5时间段内平衡均向逆反应方向移动，NH3的含量均比t0～t1时间段的低，所以t0～t1时间段内NH3的百分含量最高。

(4)t6时刻分离出部分NH3，v逆瞬间减小，然后逐渐增大，而v正在原来基础上逐渐减小，在t7时刻二者相等，反应重新达到平衡，据此可画出反应速率的变化曲线。

答案：(1)ACDF(2)C E B(3)A(4)突破二常规图像分类突破[热点精讲]1．图像类型(1)浓度-时间如A(g)＋B(g)AB(g)(2)含量-时间-温度(压强)(C%指某产物的气体体积分数，B%指某反应物的气体体积分数)(3)恒压(或恒温)线(α表示某反应物的转化率，表示某反应物的气体体积分数)图①，若p1>p2>p3，则正反应为气体体积减小的反应，ΔH<0；图②，若T1>T2，则正反应为气体体积增大的反应，ΔH<0。

(4)几种特殊图像①如下图，对于化学反应：m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正>v逆；M点为刚达到的平衡点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH<0。

②如下图，对于化学反应m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，L线上所有的点都是平衡点。

L线左上方的点(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系中的A的百分含量，所以，E 点v正>v逆；则L线右下方的点(F点)，v正<v逆。

2．解题步骤3．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，有时还需要做辅助线。

(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。

[热点精练]3．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 ＋qB ．正反应是吸热反应；m ＋n <p ＋qC ．正反应是放热反应；m ＋n <p ＋qD ．正反应是吸热反应；m ＋n >p ＋q解析：选D 。

图像中有三个变量，应先确定一个量不变来分别讨论另外两个量之间的关系。

确定压强不变，讨论T 与A 的转化率的关系：同一压强下，温度越高，A 的转化率越大，说明正反应是吸热反应；确定温度不变，讨论压强与A 的转化率的关系：同一温度下，压强越大，A 的转化率越大，说明正反应是气体体积缩小的反应，即m ＋n >p ＋q 。

4．(双选)(2020·德州高三模拟)T 0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T 1、T 2时发生反应，X 的物质的量随时间变化的关系如图b 所示。

下列叙述中正确的是( )A ．该反应的正反应是放热反应B ．T 0时，从反应开始到平衡时：v (X)＝0.083 mol·L －1·min －1 C ．图a 中反应达到平衡时，Y 的转化率为37.5% D ．T 1时，若该反应的平衡常数K 为50，则T 1<T 0解析：选AD 。

根据“先拐先平，数值大”的原则可推知，T 1>T 2，温度越高，X 的物质的量越大，则平衡向左移动，正反应是放热反应，A 项正确；v (X)＝0.3 mol －0.05 mol 2 L ×3 min ≈0.042mol·L －1·min －1，B 项不正确；Y 的转化率为0.4 mol －0.15 mol0.4 mol ×100%＝62.5%，C 项不正确；由图a 可知，X 、Y 、Z 的物质的量变化之比为1∶1∶2，则反应为X(g)＋Y(g)2Z(g)，则T 0时平衡常数为⎝⎛⎭⎫0.522⎝⎛⎭⎫0.052×⎝⎛⎭⎫0.152≈33.3<50，由A 项分析可知，该反应为放热反应，故平衡常数越小，温度越高，D 项正确。

5．臭氧在烟气脱硝中的反应为2NO 2(g)＋O 3(g)N 2O 5(g)＋O 2(g)。

若此反应在恒容密闭容器中进行，相关图像如下，其中对应分析结论正确的是( )AB平衡后升温，NO 2含量降低0～2 s 内，v (O 3)＝0.2 mol ·L －1·s －1CDv 正：b 点>a 点 b 点：v 逆>v 正恒温，t 1时再充入O 3解析：选C 。

A 项，由图可知，该反应为放热反应，平衡后升高温度，平衡逆向移动，NO 2含量升高，错误；B 项，0～2 s 内，v (O 3)＝12v (NO 2)＝12×0.4 mol·L －12 s ＝0.1 mol·L －1·s －1，错误；C 项，升高温度，NO 2含量升高，速率增大，v 正：b 点>a 点，b 点反应逆向进行，故v 逆>v 正，正确；D 项，t 1时再充入O 3，平衡正向移动，v 正>v 逆，错误。

突破三 新型图像突破[热点精讲]新型图像往往根据实际工业生产，结合图像，分析投料比、转化率、产率的变化。

此类题目信息量较大，能充分考查学生读图、提取信息、解决问题的能力，在高考中受到命题者的青睐。

1．转化率-投料比-温度图像将燃煤废气中的CO 2转化为甲醚的反应原理为2CO 2(g)＋6H 2(g)催化剂CH 3OCH 3(g)＋3H 2O(g)。

已知在压强为a MPa 下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO 2的转化率如图：此反应________(填“放热”或“吸热”)；若温度不变，增大投料比[n(H2)/n(CO2)]，则平衡常数K将________(填“增大”“减小”或“不变”)。

【解析】当投料比一定时，温度越高，CO2的转化率越小，所以升温，平衡左移，正反应为放热反应。

平衡常数只与温度有关，不随投料比的变化而变化。

【答案】放热不变2．根据图像判断投料比采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn合金)，利用CO和H2制备二甲醚(DME)。

主反应：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)副反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。

则催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为________时最有利于二甲醚的合成。

【解析】由题图可知，当催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为2.0时，CO的转化率最大，生成的二甲醚最多，同时副产物的产率相对较小。

【答案】 2.03．废物回收及污染处理图像(1)一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3做催化剂对燃煤烟气进行回收，反应为2CO(g)＋SO2(g)催化剂2CO2(g)＋S(l)ΔH＝－270 kJ·mol－1。

①其他条件相同、催化剂不同，SO2的转化率随反应温度的变化如图1，Fe2O3和NiO做催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3的主要优点是________________________________________________________________________。

②某科研小组用Fe2O3做催化剂，在380 ℃时，分别研究了n(CO)∶n(SO2)为1∶1、3∶1时SO2转化率的变化情况(图2)。

则图2中表示n(CO)∶n(SO2)＝3∶1的变化曲线为________。