专题讲座-化学反应速率和化学平衡图像题的解题方法

专题讲座化学反应速率和化学平衡图像题的解题方法一、常见化学反应速率和化学平衡图像类型1．物质的量(或浓度)—时间图像此类图像要注意各曲线的折点(达平衡)时刻相同，各物质浓度变化的比例符合化学方程式中的化学计量数关系。如2A3B＋C的反应情况如图所示。2．速率—时间图像此类图像定性地揭示了v(正)、v(逆)随时间(含条件改变对速率的影响)而变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征，以及平衡移动的方向。如N2＋3H22NH3ΔH0，建立平衡后，加热对速率的影响如图，此时v′逆v′正，平衡向逆反应方向移动。此类图像的规律是：增上减下，哪移哪大；浓度相连，温压要断。3．全程速率—时间图像如Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现的情况，如右图所示，解释原因：AB段(v渐增)，因反应为放热反应，随反应的进行，温度渐增，导致反应速率的渐增；BC增(v渐小)，则主要因为随反应的进行，溶液中c(H＋)渐小，导致反应速率的渐小。故分析时要抓住各阶段的主要矛盾，认真分析。4．含量—时间—温度(压强)图像常见的形式有如下图所示的几种(C%指某生成物百分含量，B%指某反应物百分含量)，这种图像的折点表示达到平衡的时间，曲线的斜率反映了反应速率的大小，可以确定T(p)的高低(大小)，水平线高低对应平衡移动方向。此类题斜率大的反应快，先达到平衡(先拐先平)。5.速率—压强(或温度)图像特点：曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点是平衡状态，压强增大后正反应速率增大得快，平衡向正向移动。6．恒压(温)线该类图的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α)，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型有(如下图所示)：解决这类图像题，采用“定一议二”，即把自变量(温度、压强)之一设为恒量，讨论另外两个变量的关系。7．特殊图像(1)对于可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，将一定量的反应物A、B放入密闭容器中反应，在不同温度下，经相同时间，A%或C%随温度变化的图像，M点前，表示化学反应从反应物开始，则v(正)v(逆)；M点为平衡点，M点后为平衡受温度的影响情况，正反应是放热反应。(2)对于可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点。左上方(E点)A%大于此压强时平衡体系中的A%，所以，E点时v(正)v(逆)；同理可分析右下方(F点)，v(正)v(逆)，所以，E、F两点速率比较v(F)v(E)。二、一般解题思路这类题目是讨论自变量x(如时间、温度、压强等)与函数值y(如物质的量、浓度、质量分数、转化率等)之间的定量或定性关系。因此，要运用数学方法解决此类题目。三、突破化学反应速率，化学平衡图像题的“三种”手段1．从“断点”着手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。典例1在容积不变的密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH0。下列各图表示当其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，其中分析正确的是()A．图Ⅰ表示温度对化学平衡的影响，且甲的温度较高B．图Ⅱ表示t0时刻使用催化剂对反应速率的影响C．图Ⅲ表示t0时刻增大O2的浓度对反应速率的影响D．图Ⅳ中a、b、c三点中只有b点已经达到化学平衡状态解析A项，根据先拐先平知，乙的温度高，升高温度，SO2的含量降低，正反应是吸热反应，与题反应相矛盾，A项错误；B项使用催化剂，v正、v逆同时增大，且倍数相同，断点应在原平衡反应速率之上，B项正确；C项增大O2浓度，正反应速率会突然增大且图像上“断点”应在原平衡速率之上，但逆反应速率应在原来的基础上逐渐增大，C项错误；D项，a、b、c三点都是在不同温度下的平衡线上，D项错误。答案B2．从“拐点”入手同一可逆反应，若反应条件不同，达到平衡所用的时间也可能不同，反映到图像出现“拐点”的时间也就有差异。根据外界条件对化学反应速率的影响，即可判断出温度的高低、压强或浓度的大小及是否使用催化剂。A．T1T2，p1p2，a＋bc，正反应为吸热反应B．T1T2，p1p2，a＋bc，正反应为吸热反应C．T1T2，p1p2，a＋bc，正反应为吸热反应D．T1T2，p1p2，a＋bc，正反应为放热反应典例2密闭容器中进行的可逆反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下，混合气体中B的质量分数w(B)与反应时间(t)的关系如图所示。下列判断正确的是()解析解答该题要综合运用“定一议二”和“先拐先平”。由(T1，p1)和(T1，p2)两条曲线可以看出：①温度(T1)相同，但压强为p2时先出现“拐点”，达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以p2p1；②压强较大(即压强为p2)时对应的w(B)较大，说明增大压强平衡逆向移动，则a＋bc。由(T1，p2)和(T2，p2)两条曲线可以看出：①压强(p2)相同，但温度为T1时先出现“拐点”，达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以T1T2；②温度较高(即温度为T1)时对应的w(B)较小，说明升高温度平衡正向移动，故正反应为吸热反应。答案B3．从曲线的变化趋势着手对于速率—温度(或压强)图像，由于随着温度逐渐升高或压强逐渐增大，反应速率会逐渐增大，因此图像上出现的是平滑的递增曲线。根据温度或压强对化学反应速率的影响，可以判断速率曲线的变化趋势。需要注意的是：(1)温度或压强的改变对正、逆反应速率的影响是一致的，即要增大都增大，要减小都减小，反映到图像上，就是v(正)、v(逆)两条曲线的走势大致相同；(2)分析外界条件对反应速率的影响时，只能分析达到平衡之后化学反应速率的变化情况。典例3(2015年沈阳质检)有一化学平衡mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(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＋np＋qB．正反应是吸热反应；m＋np＋qC．正反应是放热反应；m＋np＋qD．正反应是吸热反应；m＋np＋q解析图像中有三个量，应定一个量来分别讨论另外两个量之间的关系。定压强，讨论T与A的转化率的关系：同一压强下，温度越高，A的转化率越高，说明正反应是吸热反应；定温度，讨论压强与A的转化率的关系：同一温度下，压强越大，A的转化率越高，说明正反应是体积缩小的反应，即m＋np＋q。答案D即时训练1．已知反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH0。某温度下，将2molSO2和1molO2置于10L密闭容器中，反应达平衡后，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图甲所示。则下列说法正确的是()A．由图甲推断，B点SO2的平衡浓度为0.3mol·L－1B．由图甲推断，A点对应温度下的平衡常数为80C．达平衡后，缩小容器容积，则反应速率变化图像可以用图乙表示D．压强为0.50MPa时，不同温度下SO2的平衡转化率与温度关系如图丙，则T2T1解析：由题图甲计算可得B点SO2的平衡浓度为0.03mol·L－1，A点对应温度下的平衡常数为800，A、B均不正确；达到平衡后，缩小容器体积，v(正)、v(逆)均增大，平衡正向移动，v′(正)v′(逆)，故C项正确；D项，题图丙中T1先达到平衡，T1T2。答案：C2．(2014年高考福建卷)在一定条件下，N2O分解的部分实验数据如下：下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是()(注：图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间，c1、c2均表示N2O初始浓度且c1c2)解析：A项，v(N2O)＝ΔcN2OΔt，从表中数据分析可知，反应速率不变，A项正确；N2O的分解反应不是可逆反应，反应终点速率为0，B项错误；C项，由半衰期的定义并结合表中数据可知，随着浓度减小，半衰期缩短，C项错误；D项，由转化率定义并结合表中数据可知，初始浓度越大，则转化率越小，D项错误。答案：AA．A、B、C为气体，D不是气体B．A、B为气体，C、D有一种为气体C．C、D为气体，A、B有一种为气体D．C、D有一种为气体，A、B都不是气体3.对达到平衡状态的可逆反应：A＋BC＋D，在t1时增大压强，正、逆反应速率变化如图所示，下列有关A、B、C、D的状态叙述正确的是()解析：由图像看出，增大压强，v′(正)和v′(逆)都增大，但v′(逆)增大得更多，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应方向为气体体积减小的方向，A、B错误，C正确；如果C、D有一种是气体，A、B不是气体，则v′(正)在压强增大时应不变，D错误。答案：C4．(2015年肇庆模拟)下面是某化学研究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，其中图像和实验结论表达均正确的是()A．a是其他条件一定时，反应速率随温度变化的图像，正反应ΔH0B．b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C．c是一定条件下，向含有一定量A的容器中逐渐加入B时的图像，压强p1p2D．d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解析：根据图像a，升高温度，平衡正向移动，正反应ΔH0，A错；b图像中，使用催化剂，反应速率加快，先达到平衡，B正确；c图像中，此反应为反应前后气体物质的量不变的化学反应，改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，C错；d图像中，反应实质是Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，K＋和Cl－不参加化学反应，KCl浓度增大不影响化学平衡，D错。答案：B课时作业本小节结束请按ESC键返回